Türk müziğinde çoklu frekans kestirimi ve takibi
Multiple frequency estimation and tracking of Turkish music
Yazar: BERRAK ÖZTÜRK ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. AYDIN AKAN ; PROF. DR. BARIŞ BOZKURT
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Müzik sinyallerinde otomatik notaya dökme, üzerinde yoğun olarak çalışılan bir konudur. Batı müziği üzerine bu alandaki çalışmalar son 20 senede hızla artmıştır. Türk müziğinin batı müziği ile ses sistemi, tartım, tavır, icra ve kuram açısından farklarının olması sebebiyle, batı müziği analizi için geliştirilerek kullanılan yöntemler doğrudan Türk makam müziğine uygulanamamaktadır. Son 20 senedir batı müziğinde otomatik notaya dökme alanında birçok çalışma mevcutken, heterofonik yapılı Türk makam müziği için henüz çalışmalar yetersizdir.
 
Bu tezde, Türk makam müziğinde temel titreşim frekansı kestirimi için İyileştirilmiş Değişken Kip Ayrışım (İDKA) yöntemi önerilmiştir. Bu yöntem ile elde edilen kiplerden monofonik ve heretofonik kayıtlarda baskın melodi kestirimi gerçekleştirilmiştir. Bunun yanı sıra heterofonik Türk makam müziği kayıtlarında çoklu frekans kestirimi ve nota takibi yapılarak, müzik sinyal analizi için geliştirilmiş MELODIA ve YIN algoritmalarıyla uluslararası MIREX (Music Information Retrieval Exchange) ölçütleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada, müzik sinyalleri için bu alanda sıkça kullanılan PRAAT ve WAVESURFER açık kod kaynaklardan alınan veriler referans olarak kabul edilmiştir.
 
Tez çalışmasının sonucunda, işitsel melodi kestiriminde %45-55 aralığında tam doğruluk değeri ile İyileştirilmiş Değişken Kip Ayrışım yöntemi, karşılaştırmada kullanılan diğer yöntemlerden daha başarılı sonuçlar vermiştir. Heterofonik kayıtlarda çoklu temel titreşim frekansı kestiriminde ise %80-87 aralığında doğruluk oranı elde edilmiştir. Buna ek olarak, tez çalışmasında nota başlangıç noktası tabanlı nota takibi de gerçekleştirilmiş ve % 65 başarı oranı elde edilmiştir.
 
Çalışmamız, Türk makam müziğinde gelecekte yapılacak otomatik notaya dökme araştırmalarına temel oluşturmaktadır. Tez çalışmamızda elde edilen sonuçlar uluslararası yapılan tüm çalışmalarla karşılaştırılabilecek nitelikte MIREX ölçütlerine uygun olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Automatic transcription on music signals is a subject that is intensively studied. Studies on Western music in this field have increased rapidly in the last 20 years. Since Turkish maqam music has differences from western music in the terms of sound system, rhythm, tone, performance and theory, the methods which is developed and used for western music cannot be applied directly to Turkish maqam music. While there have been many studies in the field of automatic note transcription in western music, studies are not yet sufficient for heterophonic Turkish maqam music.
In this thesis, Improved Variable Mode Decomposition (IVMD) method has been proposed for fundamental frequency estimation in Turkish maqam music. The predominant melody estimation was performed in monophonic and heretophonic recordings from the modes obtained as a result of this method. In addition, multiple frequency estimation and note tracking are performed in heterophonic Turkish maqam music recordings and compared with international MIREX (Music Information Retrieval Exchange) criteria with MELODIA and YIN algorithms developed for music signal analysis. In comparison, data from open source code software PRAAT and WAVESURFER, which are frequently used in music signal analysis field, are accepted as a reference.
 
As a result of the thesis study, IVMD method, has an overall accuracy between 45 and 55% on the audio melody extraction, gave more successful results than other methods used in comparison. The accuracy between 80 and 87% was obtained as a result of multiple fundamental frequency estimation in heterophonic records. In addition to this, the onset based note tracking was performed in this study and 65% F-measure was obtained.
 
This study is the basis for future automatic note transcription studies in Turkish maqam music. The results which's are obtained in our thesis study were evaluated in accordance with MİREX criteria, which can be comparable with many international studies.