İşaret İşleme Teknikleri İle Nota Analizi

+ Yorum Gönder
Elektronik ve Elektrik Bölümü Bölümünden İşaret İşleme Teknikleri İle Nota Analizi ile ilgili Kısaca Bilgi
  1. 1
    Fatal
    Özel Üye
    Reklam

    İşaret İşleme Teknikleri İle Nota Analizi

    Reklam



    İşaret İşleme Teknikleri İle Nota Analizi

    Forum Alev
    Giriş

    İşaret işleme, Telekomünikasyon Mühendisliği alanında yer alan bir araştırma ve uygulama dalıdır. “İşaret” sözcüğü, bir sistemin davranışına ya da durumuna ilişkin bilgi taşıyan büyüklüklere verilen addır ve “sinyal” sözcüğü ile eş anlamlı olarak kullanılmaktadır (Kayran, 2004:2). Bu kavram çerçevesinde yazı, resim gibi bileşenler (kavramlar) görsel işaretler; müzik ve konuşma gibi bileşenler de ses işaretleri olarak nitelendirilebilir. Görüntü ve ses işleme, işaret işlemenin özelleşmiş iki alt konusunu oluşturur.

    Çalışmanın konusu, bir müzik eserinin melodik bilgisinin, işaret işleme metodları kullanılarak bilgisayar tarafından elde edilmesidir. Bunun için öncelikle ele alınan eserdeki notaların tanımlanması (diğer müzikal öğelerden ayırt edilebilecek duruma getirilmesi), sonra da bu notaların tanınması (özelliklerinin belirlenmesi) gerekmektedir. Çalışma iki ayrı başlık altında sunulacaktır: İlk bölüm görüntü işleme teknikleri kullanılarak, nota kağıdına aktarılmış bir müzik eserinin; ikinci bölüm ise ses işleme teknikleri kullanılarak ses formatındaki bir müzik dosyasının müzikal bilgilerine ulaşılması için gerekli yöntemleri içermektedir.

    Yöntemler ve Uygulama

    1. Görüntü İşleme Tekniği ile Nota Kağıdından Nota Analizi

    Önbilgi

    Temel amaç, sayısal formatta kaydedilmiş bir nota kağıdı görüntüsündeki notaların konumlarının ve özelliklerinin (ton ve vuruş -uzunluk- değerlerinin) belirlenerek bu bilginin matematiksel yapıda ve toplu bir biçimde ifade edilmesidir. Eser hakkında özet niteliğindeki bu bilgi kullanılarak parça ile ilgili istatistiksel bilgiler derlenebilmekte ve melodi, bilgisayar tarafından otomatik olarak çaldırılabilmektedir.

    Bahsedilen tüm işlemler bilgisayarda mühendislik hesaplamaları için geliştirilmiş özel bir programlama yazılımı olan MATLAB üzerinde gerçekleştirilmektedir. Bu sebeple, kullanılan yöntemin anlaşılmasını kolaylaştırmak için bu aşamada kısaca sayısal görüntü biçimi konusunda bilgi sunmak uygun olur.

    Bilgisayar gibi elektronik ortam cihazları tarafından tanımlanabilen görüntü dosyalarına “sayısal görüntü” adı verilir. Sayısal bir görüntü, “piksel” adı verilen ve her biri tek bir renk tonunu barındıran küçük elemanlardan meydana gelir. Pikseller, koordinat düzleminde yatay ve düşey şekilde sıralanarak sayısal görüntüyü oluşturur. Bilgisayar ekranındaki bir resim fazla yakınlaştırıldığında (büyütüldüğünde), resmi oluşturan pikseller, küçük kareler şeklinde görülebilir. Bir nota görüntüsü ve bu görüntünün bir kısmının büyütülmüş durumu Şekil 1’de gösterilmektedir.

    Resim yakınlaştırıldığında görülebilen piksellerin resim dosyası üzerindeki konumları birer satır ve sütun numarası ile tanımlanabilir. Matematiksel dilde satır ve sütunlardan oluşmuş böyle bir yapıya “matris” adı verilmektedir (Digital Image Processing, 2002:55).



    Şekil 1. Dörtlük bir nota ve görüntü büyütüldüğünde ortaya çıkan piksel yerleşimleri

    Her bir pikselin taşıdığı renk tonu, elektronik cihaz üreticileri tarafından ortaklaşa kararlaştırılmış bir sayı kodu ile belirtilir. Yalnızca siyah ve beyaz tonlardan oluşan bir görüntüde siyah ton “0”, beyaz ton ise “1” rakamı ile gösterilir. Bu tip görüntülere yalnızca iki ton barındırdıklarından, “ikili görüntü” adı verilmektedir. Nota kağıdına aktarılmış bir müzik eserinde yazım renginin bir önemi olmadığından, çalışmada ikili formattaki nota kağıdı görüntüleri kullanılmıştır.

    Notaların Belirlenmesi

    Görüntü işleme açısından notanın tonunun ve uzunluğunun belirlenmesi işlemi sırasıyla, notanın porte üzerindeki yerinin ve nota yuvarlağının dolu olup olmadığı, yanında uzatma noktası veya kuyruğu bulunup bulunmadığı gibi bilgilerin edinilmesine karşılık gelmektedir. İşlemin adımları, örnek olarak Şekil 2 üzerinde gerçeklenecektir.



    Şekil 2. Örnek nota kağıdı görüntüsü

    Böyle bir görüntü (Şekil 2) müzik eğitimi almış kişiler için bir anlam ifade etse de, bilgisayar için 0 ve 1’lerden oluşmuş piksellerden (matris hücrelerinden) başka bir anlam taşımamaktadır. “Nota” kavramını bilgisayara anlatmak mümkün olmadığından, yalnızca renk tonundaki zıtlıklardan ve notasyon ile nota kağıdı oluşturma geleneğinin sağladığı olanaklardan yararlanarak nota yerleri bulunmaya çalışılacaktır.

    Nota yerlerinin (koordinatlarının) tanımlanabilmesi için öncelikle porte çizgilerinin bilgisayar tarafından öğrenilmesi gereklidir. Bu amaçla görüntü tepeden aşağı, satır satır taranır. Bir satır boyunca siyah ton (piksel) yoğunluğunun önceden tanımlı bir eşik değerden daha yüksek olması durumunda, bu satır bir porte çizgisi olduğu yönünde bir etiket ile belirlenir. Nota kağıtlarıyla yapılan denemeler ile bu yoğunluk sınırının, tüm satırın %70’i olarak alınmasının uygun olduğu görülmüştür. Bu işlem sonucunda hem işaretli (etiketli) satırların ana resmin kaçıncı satırları olduğunu belirten bir çıktı, hem de yalnızca portenin görülebildiği bir resim elde edilebilir (Şekil 3).



    Şekil 3. Şekil 2’de portenin belirlenmesi ile elde edilen görüntü

    Gerçekte bir nota kağıdında yalnızca tek bir portenin bulunmayacağı açıktır. Böyle bir durumda görüntü baştan aşağı taranarak her beş porte çizgisinden sonra yeni bir portenin geleceği varsayılabilir ve bu sayede ilerideki adımlar, her bir porte parçası üzerinde tekrarlanabilir.

    Aranan bilgi, yalnızca notalar tarafından taşınmaktadır. Dolayısıyla notaların tanımlanabilirliğini artırmak üzere görüntüdeki diğer elemanlar silinebilir. Sayısal bir görüntü yalnızca rakamlar içeren bir matris yapısında olduğundan, bu matrisin hücreleri arasında toplama, çıkarma gibi matematiksel ve ‘VE’, ‘VEYA’, ‘DEĞİL’ gibi mantıksal işlemler yürütülebilir. Örneğin, orijinal resim (Şekil 2) ile yalnızca porteyi içeren resmin (Şekil 3) mantıksal olarak karşılaştırılması sonucu, portenin görüntüden silindiği resim elde edilmektedir (Şekil 4).



    Şekil 4. Portesi silinmiş nota kağıdı görüntüsü

    Aynı yöntem, elde edilen bu görüntüdeki ölçü çizgileri ve nota çizgileri gibi düşey çizgileri elemek için de kullanılır. Bu kez, yan yana sıralanmış her bir sütun üzerinde siyah piksel yoğunluğunun %85’i geçmesi durumunda, sütun silinmek üzere markalanır. Sonuçta oluşan durum Şekil 5’teki gibidir.



    Şekil 5. Düşey çizgilerin de elenmesi sonucu oluşan görüntü

    Belirtilen koşul sağlandığından, sol anahtarının da büyük bir kısmı görüntüden silinmiştir. Ancak anahtar ve hemen yanındaki ölçü işareti bu işlem sonucu tamamıyla yok edilememiştir (Şekil 5). Nota kağıdındaki her portede bu elemanların bulunduğu düşünülecek olursa, bunların göz ardı edilerek yalnızca notaların resimde görüneceği bir sol-sınır (sütun) bulunabilir. Çeşitli nota kağıtlarıyla yapılan denemeler notaların, resmin tüm sütunlarına oranla %8’inden önce başlamadığını, dolayısıyla görüntünün buraya kadar olan kısmının ihmal edilebileceğini göstermiştir. Böyle bir yöntem izlendiğinde, yalnızca ilgilenilen elemanların (nota, nokta ve kuyrukların) bulunduğu Şekil 6 elde edilmektedir.



    Şekil 6. Yalnızca ilgilenilen elemanların bulunduğu görüntü biçimi

    Bu aşamadan sonra istenen, her nota yuvarlağının tek tek konumlarının bulunmasıdır. Ancak bunun için, notayı ortadan bölen (porte çizgisinin çıkarılmasıyla oluşan) beyaz çizgilerin ve notalara ait nokta ve kuyrukların göz ardı edilmesi gerekmektedir. Bu amaçla, elde edilen şekil üzerine çeşitli morfolojik yöntemler uygulanır.

    Sayısal görüntü işlemede morfolojik yöntemler, söz konusu resmin genel yapısını bozmadan şekilsel bir takım düzeltmeler yapmak üzere kullanılan genişletme, daraltma, budama gibi işlemlerden oluşur (Digital Image Processing, 2002: 519). Morfolojik düzeltmeler sonucunda, Şekil 7’de gösterildiği gibi nota yerlerinin belirlenmesi için istenen görüntü düzenine ulaşılır.



    Şekil 7. Morfolojik düzeltmeler sonucu ulaşılan nota görüntüsü

    Görüldüğü gibi Şekil 7’deki resimde her bir nota yuvarlağı aslında onlarca pikselin bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Bu piksellerin koordinatlarının ortalama değerleri alınarak, her bağımsız nota yuvarlağının tek bir piksel koordinatı, başka bir deyişle (satır,sütun) ikilisi ile belirlenmesi sağlanır. Bu (satır,sütun) ikilileri bir tabloşeklinde kaydedilir.

    Notaların ton bilgisine ulaşmak amacıyla, her bir nota için kaydedilen piksel koordinatı, porte çizgilerinin daha önceden çıkartılmış bulunan koordinatlarıyla karşılaştırılır ve notanın, hangi çizginin üzerinde ya da hangilerinin arasında bulunduğu tespit edilir. Böylece elde edilen ton bilgisi, matematiksel bir kod ile hazırlanan tabloya yeni bir sütun oluşturacak biçimde eklenir.

    Devamı..




  2. Alev
    Özel Üye

    İşaret İşleme Teknikleri İle Nota Analizi Makalesine henüz yorum yazılmamış. ilk yorumu siz yapın


Sponsor Bağlantılar
+ Yorum Gönder
5 üzerinden | Toplam : 0 kişi