[tel-01078150] Models of music signals informed by physics Application to piano music analysis by non-negative matrix factorization

This thesis introduces new models of music signals informed by the physics of the instruments While instrumental acoustics and audio signal processing target the modeling of musical tones from different perspectives modeling of the production mechanism of the sound vs modeling of the generic morphological'' features of the sound this thesis aims at mixing both approaches by constraining generic signal models with acoustics-based information Thus it is here intended to design instrument-specific models for applications both to acoustics learning of parameters related to the design and the tuning and signal processing transcription In particular we focus on piano music analysis for which the tones have the well-known property of inharmonicity The inclusion of such a property in signal models however makes the optimization harder and may even damage the performance in tasks such as music transcription when compared to a simpler harmonic model A major goal of this thesis is thus to have a better understanding about the issues arising from the explicit inclusion of the inharmonicity in signal models and to investigate whether it is really valuable when targeting tasks such as polyphonic music transcriptionCette thèse introduit des nouveaux modèles de signaux musicaux informés par la physique des instruments Alors que les communautés de l'acoustique instrumentale et du traitement du signal considèrent la modélisation des sons instrumentaux suivant deux approches différentes respectivement une modélisation du mécanisme de production du son opposée à une modélisation des caractéristiques morphologiques générales du son cette thèse propose une approche collaborative en contraignant des modèles de signaux génériques à l'aide d'information basée sur l'acoustique L'effort est ainsi porté sur la construction de modèles spécifiques à un instrument avec des applications aussi bien tournées vers l'acoustique apprentissage de paramètres liés à la facture et à l'accord que le traitement du signal transcription de musique En particulier nous nous concentrons sur l'analyse de musique pour piano instrument pour lequel les sons produits sont de nature inharmonique Cependant l'inclusion d'une telle propriété dans des modèles de signaux est connue pour entraîner des difficultés d'optimisation allant jusqu'à endommager les performances en comparaison avec un modèle harmonique plus simple dans des tâches d'analyse telles que la transcription Un objectif majeur de cette thèse est d'avoir une meilleure compréhension des difficultés liées à l'inclusion explicite de l'inharmonicité dans des modèles de signaux et d'étudier l'influence de l'apport de cette information sur les performances d'analyse en particulier dans une tâche de transcription



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