Digitaler Musikberater

Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT in Ilmenau zeigt auf der diesjährigen Internationalen Funkausstellung IFA in Berlin (2. bis 7. September) seine „Multimedia-Suchmaschine“, die verschiedene Technologien kombiniert und bei der Suche in digitalen Musikdatenbanken hilft.

„Das gefällt mir! Davon möchte ich mehr hören“, denkt man sich oft, wenn man in eine CD reinhört. Doch nicht immer begeistern uns alle Lieder eines Interpreten, sondern nur eine bestimmte Art von Musik. Um gleiche oder ähnliche Stücke automatisch zu finden, gibt es unterschiedliche Methoden.

„Basis für die automatisierte Suche sind multimediale Metadaten“, sagt Michael Saupe vom IDMT. „Um diese zu erhalten, müssen wir Musik, aber auch Fotos und Videos, genau charakterisieren können. Für Musik bedeutet das, dass nicht nur Klang und Dynamik beschrieben werden, sondern auch Melodie, Harmonie und Rhythmus.“ Was für einen Hörer einfach klingt, ist für eine Maschine eine Herausforderung. Denn gerade die semantisch komplexen Parameter wie Melodie, Harmonie oder Rhythmus sind weit schwieriger zu analysieren und zu extrahieren als Frequenz, Dauer, Spektrum oder Intensität der Töne, die sich direkt aus dem Audiosignal gewinnen lassen. Damit es trotzdem funktioniert, haben die Ilmenauer Forscher einen Algorithmus entwickelt, der rhythmische Grundmuster identifiziert.

Grundlage ist ein Verfahren namens „Independent Component Analysis“. Damit lässt sich das komplexe Gemisch von Signalquellen, wie es üblicherweise in Musik auftritt, analysieren und darin enthaltene unabhängige Schallquellen schätzen. Es macht eine nahezu perfekte Transkription rhythmisch relevanter Schallquellen möglich. „Mit unserer Drum Transcription können wir sogar Muster einzelner Schlaginstrumente erkennen und zuordnen“, so Saupe. Dafür werden zunächst die regelmäßig wiederkehrenden Ereignisse im Audiosignal analysiert. Diese werden dann nach Intensität und Periodenlänge klassifiziert und den rhythmischen Merkmalen – Tempo, Taktart und Microtime – zugeordnet. „Die Microtime beschreibt dabei das Verhältnis der schnellsten auftretenden Noten zum Grundschlag“, erklärt Audioexperte Saupe.

Eine andere Anwendung ist das „DJ Tool“. Es erkennt das Tempo der Musik. Als Ergebnis können die Stücke rhythmisch korrekt ineinander übergeblendet oder mit visuellen Effekten kombiniert werden. Der Nutzer gibt das Tempo für tanzbare Musik vor, also zum Beispiel 120 bis 140 Taktschläge pro Minute. Das System wählt aus dem Musikarchiv automatisch Stücke in dieser Geschwindigkeit und sorgt dafür, dass die Überblendung auf den Takt korrekt ist.

Aber nicht nur der Rhythmus ist bestimmend für ein Stück und Genre. Auch Melodie und Harmonie sind wesentliche Merkmale. Diese automatisch zu erkennen ist die Grundlage für Empfehlungsmaschinen. Kennt die Maschine die musikalischen Vorlieben des Hörers, kann sie ähnliche, aber bisher unbekannte Stücke aus einer Datenbank heraussuchen. „Ein Projekt, das schon bekannt ist und eingesetzt wird, ist ’Query by Humming’: Der Nutzer summt oder singt ein Lied in ein Mikrofon. Interpret und Titel werden dann zugeordnet, soweit der Titel im Archiv vorliegt“, beschreibt Michael Saupe das Verfahren. Um die Harmonie – Tonarten und Akkorde – bewerten zu können, hat das Team am IDMT weitere Algorithmen und Matching-Verfahren entwickelt. Dabei werden zunächst die Frequenzen analysiert, um daraus Noten berechnen zu lassen. Im Anschluss daran werden Akkord und Tonart bestimmt.

All diese Verfahren helfen Metadaten zu bestimmen. Diese Arbeiten sind ein wichtiger Teil, den das IDMT in das EU-Projekt MetaStoRe einbringt. Gemeinsam mit zwei norwegischen Partnern, Artspages und Grieg Music Education, arbeitet das Ilmenauer Team daran, eine offene Datenbank für internationale und alternative Musik aufzubauen – mit einer Suchmaschine fürs Internet.

Wie effektiv die Metadaten-Technologien des IDMT sind, können die Besucher in Halle 5.3, Technisch-Wissenschaftliches Forum TWF auf der IFA mit der „Multimedia-Suchmaschine“ testen. Mit dieser Software können Musikdaten nach verschiedenen semantischen Aspekten durchsucht werden, zum Beispiel Tempo, Genre, Chorus oder Gitarrensoli. Einsetzen lässt sich das überall da, wo kommerzielle oder private Multimedia-Archive nach bestimmten Nutzervorgaben zu durchsuchen sind – ob im Internet oder auf dem heimischen PC.

Ansprechpartner
Henning Köhler
Telefon: 0 36 77 / 69-48 59, Fax: -43 99
koehler@idmt.fraunhofer.de