| Unsupervised machine learning paradigms for the representation of music similarity and structure (Paradigmes d'apprentissage automatique non-supervisés pour les représentations de la similarité et de la structure musicale) Marmoret, Axel - (2022-12-02) / Université de Rennes 1 Unsupervised machine learning paradigms for the representation of music similarity and structure
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Bimbot, Frédéric Discipline : Signal, image, vision Laboratoire : IRISA Ecole Doctorale : MATHSTIC Classification : Informatique Mots-clés : Segmentation Structurelle, Musique, Apprentissage Automatique Non-Supervisé et Méthodes d'Optimisation
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Résumé : La structure musicale, définie comme la représentation simplifiée de l'organisation d'un morceau de musique, est un concept musicologique important mais néanmoins complexe à estimer automatiquement. Cette thèse présente de nouvelles méthodes pour estimer automatiquement la structure musicale, se focalisant sur l'étude à l'échelle de la mesure musicale. Par le développement d'un nouvel algorithme de segmentation (appelé ''CBM'') et par l'étude et la comparaison de différentes méthodes de compression non supervisées (allant de l'algèbre linéaire et multilinéaire aux réseaux de neurones), les paradigmes introduits dans cette thèse permettent d'obtenir des résultats quantitatifs dépassant l'Etat-de-l'Art non supervisé actuel et se rapprochant de l'Etat-de-l'Art global, issu de méthodes d'apprentissage avec supervision. En particulier, les méthodes décrites dans cette thèse étant non supervisées, l'estimation ne repose pas sur des bases de données annotées, permettant ainsi de mitiger les biais liés à l'ambiguïté et à la subjectivité (inhérents à la structure musicale), tout en limitant le perte en performance par rapport aux meilleures méthodes supervisées. Enfin, certaines méthodes étudiées dans cette thèse (en particulier la décomposition nonnégative en Tucker) permettent d'extraire automatiquement des parties interprétables de la chanson qui pourraient être utilisées pour d'autres tâches que l'estimation de structure, et s'intégrer dans le développement d'algorithmes interprétables d'apprentissage automatique profond, sujet de recherche majeur aujourd'hui. Abstract : Musical structure, defined as a simplified representation of the organization of a song, is an important musicological concept, but hard to automatically estimate. This thesis presents new methods to automatically estimate the structural segmentation of a song, focusing the study of music at the barscale. By developing a new segmentation algorithm (called ''CBM'') and by comparing several unsupervised compression schemes (from linear and multilinear algebra to neural networks), paradigms introduced in this thesis result in segmentation performance outperforming those of the unsupervised State-of-the-Art methods and almost similar with those of the global State-of-the-Art, obtained with supervised machine learning algorithms. In particular, as the methods described in this thesis are unsupervised, the estimation do not rely on annotated data, lowering the bias in the estimates related to ambiguity and subjectivity (inherent to musical structure) while limiting the loss in performance compared to the best supervised methods. In addition, some of the methods studied in this thesis (in particular Nonnegative Tucker Decomposition) allow to extract automatically interpretable parts of a song which may be used for other task than the estimation of structure, and participate in the development of interpretable machine and deep learning algorithms, which is a major field of research nowadays. | |||