Music Retrieval Using the Geometric Hashing Technique

기하학적 해싱 기법을 이용한 음악 검색

In this paper, we present a music retrieval system that compares the geometric structure of a melody specified by a user with those in a music database. The system finds matches between a query melody and melodies in the database by analyzing both structural and contextual features. The retrieval method is based on the geometric hashing algorithm which consists of two steps; the preprocessing step and the recognition step. During the preprocessing step, we divide a melody into several fragments and analyze the pitch and duration of each note of the fragments to find a structural feature. To find a contextual feature, we find a main chord for each fragment. During the recognition step, we divide the query melody specified by a user into several fragments and search through all fragments in the database that are structurally and contextually similar to the melody. A vote is cast for each of the fragments and the music whose total votes are the maximum is the music that contains a matching melody against the query melody. Using our approach, we can find similar melodies in a music database quickly. We can also apply the method to detect plagiarism in music.

본 논문에서는 음악 데이터베이스의 멜로디와 사용자가 기술한 멜로디의 기하학적 구조를 비교하는 음악 검색 시스템을 제안하고 있다. 시스템은 멜로디의 구조적이고 상황적인 특징들을 분석하여 쿼리 멜로디와 데이터베이스의 멜로디가 일치성을 찾고자 한다. 검색 방법은 사전 처리 단계와 인식 단계로 이루어진 기하하적 해싱 알고리즘에 기반을 두고 있다. 사전 처리 단계 동안 구조적 특징을 찾기 위해서 음악의 멜로디를 여러 개의 프래그먼트(fragment)들로 분할하고 그 프래그먼트의 각 음의 높이 및 길이를 분석한다. 상황적 특징을 찾기 위해서 각 프래그먼트의 중심 화음을 찾는다. 인식 단계 동안 사용자가 입력한 쿼리 멜로디를 여러 개의 프래그먼트들로 분할하고 구조적이고 상황적 특성이 유사한 모든 프래그먼트들을 데이터베이스에서 검색한다. 투표는 각 프래그먼트에 대해 이루어지고 총 득표수가 최대인 음악이 쿼리 멜로디와 일치하는 멜로디를 갖는 음악이 된다. 이러한 접근 방법을 이용하여, 음악 데이터베이스에서 유사한 멜로디를 빠르게 찾을 수 있다. 또한 이 방법은 표절 음악을 감지하는데 적용될 수 있다.