СПОСОБ ОТЫСКАНИЯ НЕВЕРБАЛЬНОЙ МУЗЫКАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ
METHOD OF SEARCHING FOR NON-VERBAL MUSICAL INFORMATION ON INTERNET

Изобретение относится к электронным технологиям, используемым в глобальной сети Интернет, и может быть использовано в организации дополнительных возможностей и улучшении качества информационного обмена между пользователями глобальной сети Интернет.
Наиболее близким существующим прототипом изобретения являются информационно-поисковые системы Интернет. В имеющихся поисковых системах сети Интернет, таких как "Yandex", Alta Vista", "Rambler" и др., информацию, в том числе и музыкальную, отыскивают посредством сопоставления введенного пользователем вербально сформулированного запроса с индексированными текстовыми документами по ключевым словам (кн. Олифер В.Г. и др. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы», СПб., 2005 г. или кн. А.В.Кузин, В.М.Демин. «Компьютерные сети», М., 2005, стр.359, а также раздел 7.8). Поиск информации основывается на решении следующих предварительных задач:
- индексация данных: анализ текстовых документов по параметру частоты вхождения в них всех более или менее значащих слов, которые называются «ключевыми», и составление списка, в котором каждому из ключевых слов ставятся в соответствие документы, где это слово встречается;
- формирование базы данных, где каждому из индексированных текстовых документов придается уникальное имя-идентификатор, необходимое для его поиска;
- формирование специального языка составления запроса, необходимого для повышения результативности поиска и включающего специальные символы и слова-операторы;
- установление для обмена данными между сервером и пользователем специального протокола, который представляет собой набор соглашений, где оговариваются различные технические характеристики и программные средства, участвующие в приеме/передаче данных. В состав протокола входят следующие основные характеристики: скорость передачи данных, средства контроля и устранения ошибок, форматы заголовков и способы адресации абонентов, методы сжатия и распаковки информации.
Поиск информации включает в себя следующие основные действия.
1. Формирование пользователем запроса в виде текста, состоящего из ключевых слов, т.е. слов, значения которых наиболее адекватно раскрывают суть искомой информации.
2. Поступление запроса в поисковую систему-сервер, обработка запроса и инициализация поиска в имеющихся базах данных.
3. Поиск текстовых данных, соответствующих вербальному запросу, в процессе которого в имеющемся информационном ресурсе активизируются данные, удовлетворяющие запросу.
4. Получение найденной информации на интерфейс пользователя в виде списка идентификаторов-ссылок на найденные текстовые документы. Документы располагают в порядке релевантности, т.е. по степени соответствия найденных документов посланному запросу.
Вышеуказанные действия производят и для нахождения музыкальной звуковой информации, поиск которой в известных поисковых системах осуществляется по названию музыкального произведения и/или данным о его авторе и/или исполнителе, т.е. исключительно по вербальным данным. Это существенно ограничивает возможности пользователя, т.к. зачастую человеческая память непрочно связывает звучание запомненной музыки с ее названием или именем композитора. Нередки случаи, когда необходимо отыскать музыкальное произведение только по звучанию его запомненной части (например, запомнился фрагмент из середины произведения или только его мелодия, только аккорды) или когда нужно отыскать определенный вариант исполнения/аранжировки произведения при отсутствии вербальной информации об этом варианте.
Сущность изобретения состоит в том, что заявленный способ поиска музыкальной информации и соответствующих библиографических данных (название музыкального произведения, сведения об авторах и т.д.) в Глобальной Сети основывается на использовании исключительно звучания этих музыкальных произведений.
Использование заявленного способа при соответствующей организации информационного обмена в сети Интернет позволяет получить технический результат в виде значительного расширения функциональных возможностей пользователей Интернет в процессе поиска музыкальной информации. В результате разработки правил регистрации пользователей, специальных каталогов, программного обеспечения, развития информационной базы изобретение даст существенный коммерческий промышленный эффект.
Для отыскания невербальной музыкальной информации с применением заявленного способа последовательно совершают следующие действия.
1
1
1. Формирование пользователем запроса в виде звукового midi-файла - набора midi-сообщений, в той или иной мере соответствующих искомым музыкальным данным(На этом этапе пользователь, используя музыкальную компьютерную программу-секвенсор, записывает звуками по памяти искомый фрагмент музыкального произведения в формате midi. Midi-(Musical Instrument Digital Interface) - всемирная система унифицированных цифровых связей и сигналов, разработанная ведущими производителями музыкальных инструментов (Yamaha, Roland, Korg и др.), позволяющая любым электронным музыкальным устройствам и программам взаимодействовать между собой («Cubase SX. Секреты мастерства.» Р.Петелин, Ю.Петелин, «БХВ-Петербург», Санкт-Петербург, 2003).).
В запросе, в зависимости от установленного протоколом допуска точности, могут быть использованы все типы сообщений категории midi, однако необходимым является использование сообщений типа «Note». Для осуществления поиска музыкальной информации используют следующие параметры сообщения «Note»:
1) Trk - номер трека, в котором записаны midi-сообщения.
2
2
2) HMSF - время наступления midi-сообщения по шкале реального времени (условно - Час-Минута-Секунда-Кадр)( «Кадр» - в данном случае условная единица времени, равная 1/30 сек. Может быть использовано общепринятое деление секунды на десятые и сотые доли).
3) МВТ - время наступления midi-сообщения по шкале музыкального времени (Такт-Доля-Тик).
4) Ch - номер канала передачи midi-сообщений.
5) Data - включающий следующие подпараметры:
a) обозначение midi-ноты: ее буквенное название и номер ее октавы;
b) номер midi-ноты в соответствии со спецификацией midi;
c) продолжительность звучания midi-ноты, данная в музыкальной шкале времени.
Для более точной обработки запроса в процедуру поиска включают следующие параметры:
- скорость/сила нажатия клавиши, которая соответствует громкости звука клавиши;
- Patch Change - сообщение о выборе/смене музыкального midi-инструмента.
Все необходимые параметры вносят в протокол обмена информацией между поисковым сервером и пользователем с оговоренным допуском точности.
3
3
2. Поступление и обработка запроса сервером, функционирующим на основе midi-секвенсора( Midi-секвенсор - программа, предназначенная для записи, редактирования и воспроизведения последовательности midi-сообщений («Cubase SX. Секреты мастерства», Р. Петелин, Ю. Петелин, изд-во БХВ-Петербург, Санкт-Петербург, 2003, стр.35). В настоящее время широко используются такие midi-секвенсоры, как Cubase, Sonar, Cakewalk Overture, Sibelius, Finaly, Guitar Pro, Power Tab Editor и др.), обработка запроса по установленному протоколу и инициализация поиска в имеющихся базах midi-данных.
Для иллюстрации обработки запроса необходимыми являются следующие параметры midi-сообщений:
HMSF - время наступления midi-сообщения по шкале реального времени (условно Час-Минута-Секунда-Кадр).
4
4
Data b) - номер, присвоенный сообщению «Note» в системе midi( В системе midi каждое сообщение типа «Note» имеет собственный номер в диапазоне от 0 до 127. Выведенные в таблице буквенно-циферные обозначения нот даны для удобства чтения их музыкантом. Две эти системы обозначения нот полностью соответствуют друг другу.).
3. Поиск данных, соответствующих запросу.
Информационно-поисковый сервер, получив запрос, осуществляет поиск в имеющейся базе midi-данных по следующим основным критериям.
a) Последовательность, состоящая из параметров Data b) каждого midi-сообщения запроса в порядке их поступления, изменяющаяся в интервале целых десятичных чисел от 0 до 127 на заданную постоянную величину с коэффициентом сдвига от 0 до 12 и от 0 до -12 с целью отыскания в имеющейся базе midi-данных последовательности midi-сообщений с теми же числовыми интервалами между номерами. На данный параметр в протоколе устанавливается допуск точности.
b) Последовательность временных интервалов между началами midi-сообщений запроса в порядке их поступления в процессе поиска, изменяющаяся по шкале реального времени на заданную постоянную величину с коэффициентом сдвига от условного 00:00:00:00 до значения, достаточного для анализа всей базы midi-данных с целью отыскания последовательности midi-сообщений произведений, временные интервалы между началами которых идентичны временным интервалам между началами midi-сообщений запроса. Критерий рассчитывается по параметру HMSF.
Параметры а) и b) взаимозависимы и учитываются в комплексе. Ниже перечислены параметры midi-сообщений и критерии поиска, дополнительно включаемые в процесс поиска, если это предусмотрено протоколом.
5
5
6
6
c) Последовательность временных интервалов между началами midi-сообщений запроса в порядке их поступления, изменяющаяся по шкале музыкального времени с шагом, равным шагу сетки квантизации ( Квантизирование - операция, в результате которой начало и окончание midi-сообщения типа «Note» привязываются к узлам сетки музыкального времени (такт-доля-тик).) с целью отыскания последовательности, музыкальное время начала каждого из midi-сообщений которой совпадает с музыкальным временем начала соответствующих midi-сообщений запроса. Критерий рассчитывается по параметру МВТ. Параметр МВТ является дополнительным критерием поиска и используется в том случае, когда протоколом предусмотрена операция квантизации запроса и учитывается музыкальный темп произведения( Музыкальный темп - скорость наступления долей такта. Исчисляется в условных единицах музыкального времени.).
d) Параметр скорости/силы нажатия клавиши является дополнительным критерием поиска и используется в том случае, когда протоколом предусмотрено использование данного параметра.
e) Параметр продолжительности звучания midi-сообщения «Note», данной в музыкальной шкале времени, является дополнительным критерием поиска и используется в том случае, когда протоколом предусмотрена операция квантизации запроса.
f) Параметр Patch Change - сообщение о выборе/смене музыкального midi-инструмента является дополнительным критерием поиска и используется в том случае, когда протоколом предусмотрен учет тембра музыкального инструмента искомого произведения.
Для уточнения критериев отбора midi-сообщений в их число могут быть добавлены также параметры типа и состояния контроллеров, таких как контроллер глубины частотной модуляции, духовой контроллер, контроллер режима портаменто, контроллер педали увеличения продолжительности звучания нот и др.
4. Получение на интерфейс пользователя найденной информации в виде набора звуковых midi-файлов (музыкальных произведений с названиями), удовлетворяющих запросу.
В результате поиска идентифицируются только те музыкальные произведения из имеющейся базы данных, которые удовлетворяют критериям поиска с установленными допусками точности. Найденные данные поступают на монитор компьютера пользователя в виде ссылок-идентификаторов на midi-файлы и соответствующие библиографические данные в порядке релевантности.
Заявленный способ иллюстрируется следующими таблицами и графиками.
1. Таблица 1 (1 стр.): последовательность midi-сообщений запроса.
столбец 1 (слева направо) - номера midi-сообщений в порядке их поступления;
столбец 2 - «HMSF» - время начала каждого midi-сообщения по шкале реального времени (условно - Час-Минута-Секунда-Кадр);
столбец 3 - «МВТ» - время начала каждого midi-сообщения по шкале музыкального времени (Такт-Доля-Тик);
столбец 4 - буквенное обозначение midi-ноты с указанием номера октавы;
столбец 5 - номер midi-ноты по спецификации midi;
столбец 6 - длительность звучания midi-ноты, данная в музыкальной шкале времени.
2. Таблица 2 (3 стр.): последовательность midi-сообщений искомого произведения («Свадебный марш» Ф.Мендельсона-Бартольди). Параметры midi-сообщений искомого произведения, удовлетворяющие критериям поиска, выделены цветом.
столбец 1 (слева направо) - номера midi-сообщений в порядке их поступления;
столбец 2 - «HMSF» - время начала каждого midi-сообщения по шкале реального времени (условно - Час-Минута-Секунда-Кадр);
столбец 3 - «МВТ» - время начала каждого midi-сообщения по шкале музыкального времени (Такт-Доля-Тик);
столбец 4 - буквенное обозначение midi-ноты с указанием номера октавы;
столбец 5 - номер midi-ноты по спецификации midi;
столбец 6 - длительность звучания midi-ноты, данная в музыкальной шкале времени.
3. Таблица 3 (1 стр.): сравнительная таблица, составленная на базе данных таблиц 1 и 2.
столбец 1 (слева направо) - номера midi-сообщений запроса в порядке их поступления;
столбец 2 - номера midi-нот запроса по спецификации midi;
столбец 3 - параметр HMSF midi-сообщений запроса в порядке их поступления;
столбец 4 - продолжительность временного интервала между началами midi-сообщений запроса по шкале реального времени;
столбец 5 - номера соответствующих midi-нот искомого произведения;
столбец 6 - параметр HMSF midi-сообщений искомого произведения в порядке их поступления;
столбец 7 - продолжительность временного интервала между началами midi-сообщений запроса по шкале реального времени.
График «запрос» (1 стр.). Представлен запрос пользователя. По шкале «X» даны номера midi-нот согласно спецификации midi. По шкале «У» дано реальное время поступления midi-нот в условном формате HMSF.
4. График «искомое произведение» (1 стр.). Представлен соответствующий запросу пользователя фрагмент искомого произведения. По шкале «X» даны номера midi-нот согласно спецификации midi. По шкале «У» дано реальное время поступления midi-нот в условном формате HMSF.
Визуальный анализ графиков показывает, что линия графика параметров запроса пользователя, с учетом допустимых погрешностей, идентична линии графика параметров искомого произведения и является его проекцией с оговоренным смещением по шкале номеров midi-нот и шкале реального времени в условном формате HMSF.
Анализ таблиц 1 и 2, приведенный в сравнительной таблице 3, показывает, что
a) из 14-ти midi-сообщений запроса в процессе поиска идентифицированы 12, что составляет 85, 7%;
b) временные интервалы (HMSF) между midi-сообщениями запроса пользователя и временные интервалы (HMSF) между midi-сообщениями искомого произведения, удовлетворяющими критериям поиска, совпадают с допустимой погрешностью порядка 0. 1 сек (коэффициент сдвига по шкале реального времени около 00:00:14:09);
c) последовательность номеров midi-нот запроса в интервальном отношении в целом идентична последовательности номеров midi-нот искомого произведения (коэффициент сдвига по шкале номеров midi-нот 7).
Следовательно, осуществление действий в условиях и порядке, предложенных в заявленном способе, приводит к необходимому результату.
Заявленный способ отыскания невербальной музыкальной информации для своего промышленного применения предполагает решение следующих необходимых технических задач.
1. Индексация музыкальных midi-данных сети Интернет, включающая анализ каждого музыкального произведения по параметрам midi-звуков этого произведения, образующим в совокупности эксклюзивный набор midi-команд, соответствующий именно этому произведению.
2. Создание единой базы музыкальных данных в формате midi, где единицей хранения является звуковой midi-файл; при этом упомянутый в п.1 набор midi-команд используется как соответствующий каждому midi-файлу звуковой идентификатор.
3. Разработка специального программного обеспечения поиска midi-данных, а также специального языка запроса, необходимого для повышения результативности поиска, включающего midi-команды-операторы.
4. Установление специального протокола, представляющего собой набор соглашений, где оговариваются
a) типы передаваемых midi-данных и скорость их передачи;
b) средства контроля и устранения ошибок;
c) возможность сохранения состояний информационно-поисковой системы с присвоением каждому состоянию собственного идентификатора;
d) информация о состоянии сервера и подключенных информационных базах;
5. Разработка единого открытого стандарта представления музыкальной информации, учитывающего интересы пользователя и владельца информационных ресурсов, обеспечивающего управляемость потоков информации и доступность данных;
6. Создание архитектуры хранения музыкальных данных на базе midi-интерфейса, обеспечивающей простоту их хранения, управления и обмена со смежными информационными системами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Cubase SX. Секреты мастерства. Р.Петелин, Ю.Петелин. Санкт-Петербург, 2003.
2. Компьютерные сети. А.В.Кузин, В.М.Демин. Москва, 2005.
3. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Олифер В.Г. Олифер Н.А. Петербург, 2005.
Таблица 1
Последовательность midi-сообщений запроса
№
HMSF
МВТ
Название ноты
Номер ноты
Длительность ноты
1
00:00:00:00
1:01:002
F6
77
2:006
2
00:00:01:10
1:021:118
Е6
76
1:076
3
00:00:02:09
1:04:054
В5
71
76
4
00:00:02:20
1:04:118
D6
74
1:010
5
00:00:03:10
2:02:000
С6
72
1:008
6
00:00:04:00
2:03:001
Bb5
70
1:000
7
00:00:04:20
2:03:117
G5
67
1:010
8
00:00:05:10
3:01:000
F5
65
1:062
9
00:00:06:10
3:02:059
E5
64
32
10
00:00:06:14
3:02:082
F5
65
39
11
00:00:06:19
3:02:113
G5
67
1:016
12
00:00:07:08
3:03:108
C5
60
95
13
00:00:07:21
3:04:067
G5
67
43
14
00:00:07:28
3:04:110
A5
69
1:091
Таблица 2
Последовательность midi-сообщений искомого произведения
№
HMSF
МВТ
Название ноты
Номер ноты
Длительность ноты
1
00:00:02.04
1:04:000
С5
60
40
2
00:00:02:11
1:04:040
С5
60
40
3
00.00:02:19
1:04:080
С5
60
40
4
00:00:02:26
2:01:000
С5
60
3:000
5
00:00:05:00
2:04:000
С5
60
40
6
00:00:05:07
2:04:040
С5
60
40
7
10000:05:14
2:04:080
С5
60
40
8
00:00:05:21
3:01:000
С5
60
3:000
9
00:00:07:26
3:04:000
С5
60
40
10
00:00:08:03
3:04:040
С5
60
40
11
00:00:08:10
3:04:080
С5
60
40
12
00:00.08:17
4:01:000
С5
60
1:000
13
00:00:08:17
4:01:000
E5
64
1:000
14
00:00:09:09
4:02:000
С5
60
40
15
00:00:09:09
4:02:000
E5
64
40
16
00:00:09:16
4:02:040
С5
60
40
17
00:00:09:16
4:02:040
E5
64
40
18
00:00.09:23
4:02:080
С5
60
40
19
00:00:09:23
4:02.080
E5
64
40
20
00:00:10:00
4:03:000
С5
60
1:000
21
00:00:10:00
4:03:000
E5
64
1:000
22
00:00:10:21
4:04:000
С5
60
40
23
00:00:10:21
4:04:000
E5
64
40
24
00.00:10:29
4:04:040
С5
60
40
25
00.00:10:29
4:04:040
Е5
64
40
26
00:00:11:06
4:04:080
С5
60
40
27
00:00:11:06
4:04:080
E5
64
40
28
00:00:11:13
5:01:000
С5
60
1:000
29
00:00:11:13
5:01:000
E5
64
1:000
30
00:00:11:13
5:01:000
G5
67
1:000
31
00:00:12:04
5:02:000
С5
60
40
32
00:00:12:04
5:02:000
E5
64
40
33
00:00:12:04
5.02:000
G5
67
40
34
00:00:12:11
5:02:040
С5
60
40
35
00:00:12:11
5:02:040
E5
64
40
36
00:00:12:11
5:02 040
G5
67
40
37
00:00:12:19
5:02.080
С5
60
40
38
00:00:12:19
5.02:080
E5
64
40
39
00:00-12.19
5:02:080
G5
67
40
40
00:00.12:26
5:03:000
С5
60
1:000
41
00:00:12:26
5:03:000
E5
64
1:000
42
00:00:12:26
5:03:000
G5
67
1:000
43
00:00:13:17
5:04:000
С5
60
40
44
00:00:13:17
5:04:000
E5
64
40
45
00:00:13:17
5:04:000
G5
67
40
46
00:00:13:24
5:04:040
С5
60
40
47
00:00:13:24
5:04:040
E5
64
40
48
00:00:13:24
5:04:040
G5
67
40
49
00:00:14:01
5:04:080
С5
60
40
50
00:00:14:01
5:04:080
E5
64
40
51
00:00:14:01
5:04:080
G5
67
40
52
00:00:14:09
6:01:000
C7
84
2:000
53
00:00:14:09
6.01:000
F#6
78
2:000
54
00:00:14:09
6:01:000
E6
76
2:000
55
00:00:14.09
6:01:000
C6
72
2:000
Таблица 2 (продолжение)Последовательность midi-сообщений искомого произведения
56
00:00:14:09
6:01:000
А4
57
2:000
57
00:00:14:09
6:01:000
A3
45
2:000
58
00:00:15:21
6:03:000
B6
83
1:060
59
00:00:15:21
6:03:000
F#6
78
1:060
60
00:00:15:21
6:03:000
Еb6
75
1:060
61
00:00:15:21
6:03:000
В5
71
1:060
62
00:00:15:21
6:03:000
В4
59
1:060
63
00:00:15:21
6:03:000
В3
47
1:060
64
00:00:16:24
6:04:060
F#6
78
60
65
00:00:16:24
6:04:060
Eb6
75
60
66
00:00:16:24
6:04:060
В5
71
60
67
00:00:16:24
6:04:060
В4
59
60
68
00:00:16:24
6:04:060
В3
47
60
69
00:00:17:04
7:01:000
A6
81
1:000
70
00:00:17:04
7:01:000
F#6
78
1:000
71
00:00:17:04
7:01:000
Еb6
75
1:000
72
00:00:17:04
17:01:000
В5
71
1 000
73
00:00:17:04
7:01:000
Е4
52
2:000
74
00:00:17:04
7:01:000
Е3
40
2:000
75
00:00:17:26
7:02:000
G6
79
1:000
76
00:00:17:26
7:02:000
E6
76
1:000
77
00:00:17:26
7:02:000
В5
71
1:000
78
00:00:18:17
7:03:000
F6
77
110
79
00:00:18:17
7:03.000
D6
74
110
80
00:00:18:17
7:03:000
А5
69
110
81
00:00:18:17
7:03:000
F4
53
110
82
00:00:18:17
7:03:000
F3
41
110
83
00:00:19:09
7:04:000
D6
74
110
84
00:00:19:09
7:04:000
А5
69
110
85
00:00:19:09
7:04:000
F5
65
110
86
00:00:19:09
7:04:000
F4
53
110
87
00:00:19:09
7:04:000
F3
41
110
88
00:00:20:00
8:01:000
Е5
64
2:000
89
00:00:20:00
8:01:000
G5
67
2:000
90
00:00:20:00
8:01:000
C6
72
10
91
00:00:20:00
8:01:000
G4
55
2:000
92
00:00:20:00
8:01:000
G3
43
2:000
93
00:00:20:02
8:01:010
D6
74
10
94
00:00:20:04
8.01:020
С6
72
10
95
00:00:20:05
8:01:030
D6
74
10
96
00:00:20:07
8:01:040
С6
72
10
97
00:00:20:09
8:01:050
D6
74
10
98
00:00:20:11
8:01:060
С6
72
10
99
00:00:20:13
8:01:070
D6
74
10
100
00:00:20:14
8:01:080
С6
72
10
101
00:00:20:16
8:01:090
D6
74
10
102
00:00:20:18
8:01.100
С6
72
10
103
00:00:20:20
8:01.110
D6
74
10
104
00:00:20:21
8:02:000
С6
72
10
105
00:00:20:23
8:02:010
D6
74
10
106
00:00:20:25
8:02:020
С6
72
10
107
00:00:20:27
8:02:030
D6
74
10
108
00:00:20:29
8:02:040
С6
72
10
109
00:00:21:00
8:02:050
D6
74
10
110
00:00:21:02
8:02:060
С6
72
10
111
00:00:21:04
8:02:070
D6
74
10
Таблица 2 (продолжение)
Последовательность midi-сообщений искомого произведения
112
00:00:21:06
8:02:080
С6
72
10
113
00:00:21:08
8:02:090
В5
71
15
114
00:00:21:10
8:02.105
С6
72
15
115
00:00:21:13
8:03:000
D6
74
100
116
00:00:21:13
8:03:000
G4
55
100
117
00:00:21:13
8:03:000
F4
53
100
118
00:00:21:13
8:03:000
В3
47
100
119
00:00:21:13
8:03:000
G3
43
100
120
00:00:22:04
8:04:000
G5
67
110
121
00:00:22:04
8:04:000
G4
55
110
122
00:00:22:04
8:04:000
F4
53
110
123
00:00:22:04
8:04:000
В3
47
110
124
00:00:22:04
8:04:000
G3
43
110
125
00:00:22:20
8:04:090
D6
74
30
126
00:00:22:26
9:01:000
G5
67
60
127
00:00:22:26
9:01:000
E6
76
60
128
00:00:22:26
9:01:000
С6
72
60
129
00:00:22:26
9:01:000
G4
55
60
130
00:00:22:26
9:01:000
Е4
52
60
131
00:00:22:26
9:01:000
С4
48
60