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Analyse polyphoner Musiksignale

Analyse polyphoner Musiksignale
Ansprechpartner:

Markus Schwabe

Projektgruppe:

Signalverarbeitung

Die meisten heutzutage verwendeten Musiksignale werden in der Produktion digital aufgezeichnet, gespeichert und bearbeitet. Das digital vorliegende Musiksignal besteht dabei sehr häufig aus der Überlagerung mehrerer separater Signale, die einer isolierten Komponente, wie zum Beispiel einem Instrument oder einer anderen Klangquelle, zugeordnet sind. Diese Einzelsignale sowie das gemischte Gesamtsignal können beliebig oft digital nachbearbeitet werden, sodass eine nachträgliche Verbesserung einzelner Musikelemente oder eine gewünschte Veränderung von aufgenommenen Musikpassagen möglicht wird.

Steht allerdings nur das Gesamtsignal zur Verfügung, kann bisher eine gezielte Nachbearbeitung einzelner Komponenten oder eine Extraktion des Signals einer Komponente nur in Ausnahmefällen vorgenommen werden. Denn die gezielte Nachbearbeitung erfordert die Trennung des Gesamtsignals in das zu verändernde Teilsignal und das unveränderte Restsignal.
Gerade für monaurale Musiksignale, welche über nur ein Mikrofon aufgezeichnet werden und deshalb keine Zusatzinformationen wie beispielsweise den Ort der Klangquellen beinhalten, bleibt die Trennung des Gesamtsignals in seine Einzelkomponenten, wie in folgender Skizze schematisch mithilfe eines Orchesters dargestellt, eine große Herausforderung.
 

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird deshalb die Trennung monauraler Musiksignale für polyphone, das heißt mehrstimmige, Musiksignale betrachtet. Bei der Trennung der musikalischen Elemente liegt die Herausforderung in der Überlagerung der Spektren gleichzeitig auftretender Musikelemente, welche typisch für polyphone Musiksignale sind. Meistens stellt eine geeignete Zeit-Frequenz-Darstellung des Gesamtsignals, wie beispielsweise die Kurzzeit-Fouriertransformation (short-time Fourier transform), die Basis für das Trennungsverfahren dar. Als Ergebnis der zu entwickelnden Verfahren sollen die unterschiedlichen separierten Teilsignale der zu separierenden Komponenten so vorliegen, dass eine gezielte Nachbearbeitung einfach umgesetzt werden kann.