[en] In the last few years some Music Information Retrieval (MIR) researchers have spotted important drawbacks in applying standard successful-in-monophonic algorithms to polyphonic music classification and similarity assessment. Noticeably, these so called "Bag-of-Frames" (BoF) algorithms share a common set of assumptions. These assumptions are substantiated in the belief that the numerical descriptions extracted from short-time audio excerpts (or frames) are enough to capture relevant information for the task at hand, that these frame-based audio descriptors are time independent, and that descriptor frames are well described by Gaussian statistics. Thus, if we want to improve current BoF algorithms we could: i) improve current audio descriptors, ii) include temporal information within algorithms working with polyphonic music, and iii) study and characterize the real statistical properties of these frame-based audio descriptors. From a literature review, we have detected that many works focus on the first two improvements, but surprisingly, there is a lack of research in the third one. Therefore, in this thesis we analyze and characterize the statistical distribution of common audio descriptors of timbre, tonal and loudness information. Contrary to what is usually assumed, our work shows that the studied descriptors are heavy-tailed distributed and thus, they do not belong to a Gaussian universe. This new knowledge led us to propose new algorithms that show improvements over the BoF approach in current MIR tasks such as genre classification, instrument detection, and automatic tagging of music. Furthermore, we also address new MIR tasks such as measuring the temporal evolution of Western popular music. Finally, we highlight some promising paths for future audio-content MIR research that will inhabit a heavy-tailed universe.

[es] En el campo de la extracción de información musical o Music Information Retrieval (MIR), los algoritmos llamados Bag-of-Frames (BoF) han sido aplicados con éxito en la clasificación y evaluación de similitud de señales de audio monofónicas. Por otra parte, investigaciones recientes han señalado problemas importantes a la hora de aplicar dichos algoritmos a señales de música polifónica. Estos algoritmos suponen que las descripciones numéricas extraídas de los fragmentos de audio de corta duración (o frames ) son capaces de capturar la información necesaria para la realización de las tareas planteadas, que el orden temporal de estos fragmentos de audio es irrelevante y que las descripciones extraídas de los segmentos de audio pueden ser correctamente descritas usando estadísticas Gaussianas. Por lo tanto, si se pretende mejorar los algoritmos BoF actuales se podría intentar: i) mejorar los descriptores de audio, ii) incluir información temporal en los algoritmos que trabajan con música polifónica y iii) estudiar y caracterizar las propiedades estadísticas reales de los descriptores de audio. La bibliografía actual sobre el tema refleja la existencia de un número considerable de trabajos centrados en las dos primeras opciones de mejora, pero sorprendentemente, hay una carencia de trabajos de investigación focalizados en la tercera opción. Por lo tanto, esta tesis se centra en el análisis y caracterización de la distribución estadística de descriptores de audio comúnmente utilizados para representar información tímbrica, tonal y de volumen. Al contrario de lo que se asume habitualmente, nuestro trabajo muestra que los descriptores de audio estudiados se distribuyen de acuerdo a una distribución de "cola pesada" y por lo tanto no pertenecen a un universo Gaussiano. Este descubrimiento nos permite proponer nuevos algoritmos que evidencian mejoras importantes sobre los algoritmos BoF actualmente utilizados en diversas tareas de MIR tales como clasificación de género, detección de instrumentos musicales y etiquetado automático de música. También nos permite proponer nuevas tareas tales como la medición de la evolución temporal de la música popular occidental. Finalmente, presentamos algunas prometedoras líneas de investigación para tareas de MIR ubicadas, a partir de ahora, en un universo de "cola pesada".