[发明专利]一种基于GPU加速的音乐检索与推荐系统

摘要

一种基于GPU加速的音乐检索与推荐系统，它包括哼唱旋律提取模块、哼唱检索旋律库建立模块、GPU加速的旋律匹配模块、音乐推荐旋律库建立模块、GPU加速的旋律相似度计算模块和音乐推荐模块；在有数据到来时，整个音乐检索与推荐系统首先由哼唱旋律提取模块接收到该数据；在提取完输入文件的特征之后，数据将被交给旋律匹配模块，旋律匹配模块通过使用预定的旋律匹配算法与哼唱检索旋律库进行匹配，得到哼唱检索结果列表；列表随后将被交给音乐推荐模块，音乐推荐模块通过预定的规则与旋律相似度信息进行比较，最终得到音乐推荐结果列表。本发明模块化设计，具有良好的重用性和可扩展性，完善的后台旋律库，便于曲目的添加、删除等操作。

主权项

一种基于GPU加速的音乐检索与推荐系统，其特征在于：它包括哼唱旋律提取模块、哼唱检索旋律库建立模块、GPU加速的旋律匹配模块、音乐推荐旋律库建立模块、GPU加速的旋律相似度计算模块和音乐推荐模块；在有数据到来时，整个音乐检索与推荐系统首先由哼唱旋律提取模块接收到该数据；在提取完输入文件的特征之后，数据将被交给GPU加速的旋律匹配模块，GPU加速的旋律匹配模块通过使用预定的旋律匹配算法与哼唱检索旋律库建立模块中的哼唱检索旋律库进行匹配，得到哼唱检索结果列表；列表随后将被交给音乐推荐模块，音乐推荐模块通过预定的规则与旋律相似度信息进行比较，最终得到音乐推荐结果列表；哼唱旋律提取模块、GPU加速的旋律匹配模块以及音乐推荐模块都是音乐检索与推荐主程序的组成部分；GPU加速的旋律匹配模块在进行旋律匹配时需要用到哼唱检索旋律库建立模块所建立的哼唱检索旋律库；GPU加速的旋律相似度计算模块在计算出旋律相似度矩阵时需要用到音乐推荐旋律库建立模块所建立的音乐推荐旋律库，同时音乐推荐模块也需要使用GPU加速的旋律相似度计算模块计算出的旋律相似度矩阵来进行音乐推荐；所述哼唱旋律提取模块，它负责对用户的哼唱输入进行哼唱旋律特征的提取，首先要经过预处理，预处理之后要进行哼唱旋律特征的提取，在本系统中采用的特征提取算法是YIN算法；所述哼唱检索旋律库建立模块，它负责基于MIDI文件建立进行哼唱检索时所需要的哼唱检索旋律库，哼唱检索系统的旋律库是基于MIDI文件建立的，为了确保旋律库的准确性，本系统采用手动将主旋律放在第0音轨，并删除其他音轨的信息的方法；所述GPU加速的旋律匹配模块，它负责对已经提取好特征的用户哼唱输入进行与哼唱检索旋律库中的旋律信息的匹配工作，采用的算法是DTW算法；在音乐检索与推荐系统当中，采用DTW算法作为哼唱检索中进行旋律匹配的匹配算法，同时采用GPU来对DTW算法进行加速，这样一方面可以保证旋律匹配的准确度，另一方面也通过GPU获得了较快的计算速度；所述音乐推荐旋律库建立模块，它负责基于WAV格式的音频文件建立进行音乐推荐时所需要的音乐推荐旋律库；所述GPU加速的旋律相似度计算模块，它负责对已经建立好的音乐推荐旋律库进行旋 律相似度的计算，本系统采用EP算法作为进行音乐推荐时的音乐相似算法；在对音乐推荐进行GPU加速时，是对音乐检索与推荐系统中的相似度计算过程进行GPU加速，将其编写为在GPU上运行计算，使用GPU加速的EP算法；本系统在对音乐推荐系统进行GPU加速时采用离线加速的方式，即GPU加速体现在旋律相似度矩阵计算这一离线操作上，在实际的音乐推荐中，由于只是读入事先计算好的矩阵，因而并没有GPU计算的部分；所述音乐推荐模块，它负责根据用户哼唱检索得到的结果为用户进行音乐推荐。