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电台音乐检索系统设计与实现

曹清然  
【摘要】:网络电台收音机是移动互联网技术发展下的新兴应用。用户通过网络电台收音机收听广播音乐的同时,常希望能获取相应的歌曲信息。然而现在流行的电台收音机软件几乎没有一款提供此功能。基于这种需求,网络电台收音机应用需增加音乐检索功能,以便及时的反馈给用户所收听歌曲的信息。本文根据上述功能需求,结合对现有音乐检索算法的改进,设计并实现了一套专门针对网络电台应用的音乐检索系统。该系统能成功的对多个电台完成音频流的接收、解析、检索以及检索结果上传电台服务器的功能。具体的工作内容以及研究创新如下:1.电台广播在播放时可能会受噪声以及音速变化的干扰,现有的指纹提取算法往往不能满足性能要求,因此本文采用基于时频位置以及时频能量信息的指纹提取算法。算法首先通过Mel刻度滤波器组滤波的方式对信号频谱进行子带划分使能量聚集;其次利用改进的关键点提取算法,定位抗噪性好、可信度高的关键点,提高信息的有效性,降低空间消耗;最后融合关键点时频位置信息以及其附近时频能量变化趋势进行指纹编码的构建。通过实验验证,算法在一定程度上提高了指纹对噪声干扰以及音乐速度变化的抵抗性。2.采用哈希映射的方式对指纹数据进行存储。在指纹查询中,采用优化的基于二次过滤匹配的指纹查询算法。利用指纹元数据信息进行候选指纹的二次过滤匹配,提高了匹配的速度与准确率。为减少音乐片段起始位置随机性的影响,算法对查询片段进行帧内间隔划分多帧序列的处理。同时,在二次匹配过程中,对时间偏移阈值与冲撞值阈值的参数组合进行了优化,提高了检索的精度。3.结合改进的音乐检索算法以及系统功能需求设计并实现了电台音乐检索系统。系统利用改进的音乐指纹提取算法以及哈希映射方式完成音乐指纹库以及元数据库的构建。检索结构采用类模块划分以及多线程控制完成对多个电台并发持续的检索流程。检索功能模块利用FFmpeg解码库、二次过滤匹配指纹查询算法以及HTTP网络协议完成对电台音频流的接收与解析、音乐检索以及检索结果上传。经测试,该系统能稳定的完成多电台音乐检索的功能。


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