
玩音乐,敲架子鼓,一个被“耽误了”的机器学习高手
多数伏在案前敲击键盘的程序员或许都曾憧憬:黑框眼镜、格子衬衫、脚踩凉拖背后的另一番模样的自己。
对于来自纽约的 Peter Sobot 而言,他的本职工作是通过机器学习系统为 Spotify 平台上的用户推荐音乐。但朝九晚五的工作之余,他还是一名鼓手兼音乐人,这也就意味着他需要经常创作各类电子音乐,当然,包括架子鼓等打击乐器在内。
近日,Peter Sobot 在其博客中写道:“他利用机器学习构建了一款应用程序,无论音频样本是底鼓、军鼓还是其他鼓,其识别准确率高达 87%。”
万万没想到,在工程师的手中,我们可以用机器学习搭建自己的音乐梦想!
需要了解的是,在现代电子音乐制作中,一般都会使用鼓声样片而不是真实的鼓手现场录音的旋律,而这些样片通常以商业性质出售,或者由音乐人免费在网上共享出来。不过,这样的样片却往往很难利用,问题就出在它们的标签和分类方式很难尽如人意。
“每家公司都试图通过创建自己的样片夹专有格式,如 Native Instrument 的 Battery 或 Kontakt 格式。两者都使用元数据,并允许用户通过各种标签浏览样片。但这些软件包非常昂贵,且需要学习其任务流程。” Peter 写道。
于是,这位被音乐耽误了的工程师决定利用机器学习来尝试解决这一问题。
例如,给出的一段音频该如何判断究竟是是底鼓、军鼓、踩镲,还是别的音乐样本?
如果是人类,可以毫不费力地区分出声音,但计算机却需要大量的训练。在机器学习中,这通常被称为分类问题,即机器需要注入数据并对其进行分类。在这其中,通常会涉及特征提取阶段。
Peter 指出,人类识别不同的鼓音会从以下几个特征判别:
一是整体文件长度。因为小鼓的声音要比踢鼓的声音持续时间更长,所以比较容易测量。
二是整体响度。实际上,由于电子音乐的大多数样本都是标准化的,这意味着不同样片中的鼓声响度会被调整统一。相反,可以使用“最大”、“中等”、“最小”三种响度以更好地了解响度是如何随时间变化的。
三是频率。如底鼓样片的低频音段会有很多,因其直径长,造成鼓声小而低沉。为了让机器学习算法学会这一点,需要将不同频率范围内的声音响度特征分类。
四是音高。尽管鼓是一款打击乐器,但仍可以调到各种音高。为了量化这种调整,可以采用样本的基频来帮助算法区分低音和高音。
接下来,就开始训练数据了。
据了解,Peter 从数万个样本中选取了大概每种乐器 20~30 个样本量,基本分为以下三种类型:一是每种乐器的不同类型的样本,如声学鼓、电子鼓;二是不同来源的音乐样本;三是非鼓声的音乐样本。
然后,他列出了 100 个样本夹,将大概 50 兆字节的样本数据归置于 5 个单独文件夹中,分别是:底鼓、小鼓、军鼓、踩镲、以及其他。
1、执行特征提取
据了解,这个 Python 库是由音频分析师 Brain McFee 等人创建的 librosa 。
(附上GitHub上的代码链接:https://github.com/psobot/machine-learning-for-drummers)
2、将提取特征保存在JSON文件夹中
以决策树为例,这是一种常见的机器学习算法,并不涉及“神经网络”、“深度学习”的范畴。简言之,决策树是一种以递归方式学习每个特征的阈值并将数据分类的系统。
Peter 创建了一个决策树模型 classifier.py,其权重由导入的数据通过统计决定。以下为可视化模型:
每个新样本都传递到该决策树中,并对提供的特征进行由上到下的评估。例如,如果新样本为average_eq_2_10 ≤ -56.77 (如图中的顶部块所示),则决策树将向左移动,然后检查其fundamental_5 特征。
如果执行 classifier.py ,会呈现两个列表:一是训练准确率(模型预测训练期间出现过的样本的准确率),二是测试准确率(模型预测训练期间未出现过的样本的准确率)。
据了解,Peter 分别获得了 100% 和 87% 的准确率。
在他看来,13% 的错误率可能是过度拟合导致,因此,为了避免出现这种可能性,他采取了以下三种方式:
调整算法参数以使其不会太具体。
改变特征计算以便给算法注入更多数据,这部分数据或许对人类来说并不敏感,但在数学上有助于解决分类问题。
添加更多多样化的数据,以便决策树算法可以创建一种更通用的树,前提是现有数据并不完整。
最后,附上这位小哥哥个人照,
以及博客链接:
http://blog.petersobot.com/
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
用 Power BI 制作地图热力图:基于经纬度数据的实践指南 在数据可视化领域,地图热力图凭借直观呈现地理数据分布密度的优势,成 ...
2025-07-24解析 insert into select 是否会锁表:原理、场景与应对策略 在数据库操作中,insert into select 是一种常用的批量数据插入语句 ...
2025-07-24CDA 数据分析师的工作范围解析 在数字化时代的浪潮下,数据已成为企业发展的核心资产之一。CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-07-24从 CDA LEVEL II 考试题型看 Python 数据分析要点 在数据科学领域蓬勃发展的当下,CDA(Certified Data Analyst)认证成为众多从 ...
2025-07-23用 Python 开启数据分析之旅:从基础到实践的完整指南 在数据驱动决策的时代,数据分析已成为各行业不可或缺的核心能力。而 Pyt ...
2025-07-23鸢尾花判别分析:机器学习中的经典实践案例 在机器学习的世界里,有一个经典的数据集如同引路明灯,为无数初学者打开了模式识别 ...
2025-07-23解析 response.text 与 response.content 的核心区别 在网络数据请求与处理的场景中,开发者经常需要从服务器返回的响应中提取数 ...
2025-07-22解析神经网络中 Softmax 函数的核心作用 在神经网络的发展历程中,激活函数扮演着至关重要的角色,它们为网络赋予了非线性能力, ...
2025-07-22CDA数据分析师证书考取全攻略 一、了解 CDA 数据分析师认证 CDA 数据分析师认证是一套科学化、专业化、国际化的人才考核标准, ...
2025-07-22左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 在统计分析、数据建模和科学研究中,正态分 ...
2025-07-22你是不是也经常刷到别人涨粉百万、带货千万,心里痒痒的,想着“我也试试”,结果三个月过去,粉丝不到1000,播放量惨不忍睹? ...
2025-07-21我是陈辉,一个创业十多年的企业主,前半段人生和“文字”紧紧绑在一起。从广告公司文案到品牌策划,再到自己开策划机构,我靠 ...
2025-07-21CDA 数据分析师的职业生涯规划:从入门到卓越的成长之路 在数字经济蓬勃发展的当下,数据已成为企业核心竞争力的重要来源,而 CD ...
2025-07-21MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践 MySQL 执行计划中 rows 的计算逻辑:从原理到实践 在 MySQL 数据库的查询优化中 ...
2025-07-21在AI渗透率超85%的2025年,企业生存之战就是数据之战,CDA认证已成为决定企业存续的生死线!据麦肯锡全球研究院数据显示,AI驱 ...
2025-07-2035岁焦虑像一把高悬的利刃,裁员潮、晋升无望、技能过时……当职场中年危机与数字化浪潮正面交锋,你是否发现: 简历投了10 ...
2025-07-20CDA 数据分析师报考条件详解与准备指南 在数据驱动决策的时代浪潮下,CDA 数据分析师认证愈发受到瞩目,成为众多有志投身数 ...
2025-07-18刚入职场或是在职场正面临岗位替代、技能更新、人机协作等焦虑的打工人,想要找到一条破解职场焦虑和升职瓶颈的系统化学习提升 ...
2025-07-182025被称为“AI元年”,而AI,与数据密不可分。网易公司创始人丁磊在《AI思维:从数据中创造价值的炼金术 ...
2025-07-18CDA 数据分析师:数据时代的价值挖掘者 在大数据席卷全球的今天,数据已成为企业核心竞争力的重要组成部分。从海量数据中提取有 ...
2025-07-18