文/袁莉萍 房雨林

旋律搜索開辟音樂海洋新航道

文/袁莉萍 房雨林

利用旋律主題搜索導航是一個全新的搜索方式，它主要基于旋律特征和旋律的主要片斷對音樂內(nèi)容進行檢索，在大規(guī)模的音樂數(shù)據(jù)庫中找到想要的音樂資源。

旋律主題聯(lián)想(Melody Theme Associate)的音樂搜索引擎主要是針對網(wǎng)絡上的音樂教學資源及音樂研究單位而研制的一個搜索引擎（Search Engine），它旨在為從事音樂研究、音樂教學、師生、藝術(shù)從業(yè)人員及社區(qū)民眾在網(wǎng)絡的海洋中進行資源的導航。它的目的是引導專業(yè)的用戶通過搜索引擎有效地檢索網(wǎng)絡音樂信息資源。

音樂搜索引擎的構(gòu)想

在對音樂教學多媒體資源引擎構(gòu)想和設計的考慮過程中，首先對目前網(wǎng)上流行的幾個知名搜索引擎的主要功能進行比較。WebCralwer是第一個全文搜索引擎，利用元搜索引擎的原理將模糊的、附加的搜索條件來智能優(yōu)化用戶的搜索結(jié)果。AltaVista是第一個支持自然語言搜索的搜索引擎，是一個能運用邏輯運算符實現(xiàn)高級搜索語法的搜索引擎。Google在網(wǎng)頁排序、動態(tài)摘要、網(wǎng)頁快照、多文檔格式支持等方面頗具優(yōu)勢，它在集成搜索、多語言支持、用戶界面等功能上獨具匠心。Baidu雖然只能提供中文搜索，但是相關(guān)搜索詞、錯別字糾正提示、Flash搜索、信息快遞搜索等方面進入一個嶄新的階段。

以上的幾個引擎各具特色，它們最具精華的共同點就是注重關(guān)鍵詞檢索，重視鏈接的文字描述和鏈接的質(zhì)量，重視描述（Description），以及超文本匹配分析。因此，搜索的功能具有廣泛性，而音樂教學多媒體資源搜索引擎具有明顯的針對性，特別是利用旋律主題檢索技術(shù)求得網(wǎng)上搜索音樂教學資源的準確性。

搜索引擎的設計

音樂教學資源搜索引擎的構(gòu)想是基于旋律主題聯(lián)想的思考。網(wǎng)上有很多搜索引擎并沒有了解到音樂教學機構(gòu)和研究機構(gòu)的真實需求，它們在設計的設想上通過一些簡單的辦法和“捷徑”快速達到“優(yōu)化”的效果，這種做法主要考慮到的是商業(yè)上的效益，而且有關(guān)于音樂方面的關(guān)鍵詞也不夠?qū)I(yè)，不利于專業(yè)人士的搜索。而音樂教學資源搜索引擎在設計上一方面從關(guān)鍵詞基本要素入手進行優(yōu)化，建立音樂方面的專業(yè)關(guān)鍵詞庫；另一方面進行音頻檢索的優(yōu)化，建立音樂主題音頻庫，以簡譜的形式為搜索語言，以阿拉伯數(shù)字為表達方式，主要在音頻的檢索上做一個新的突破。

搜索引擎構(gòu)想的目標

搜索引擎的目的是要為用戶獲取信息和服務提供方便。而音樂搜索引擎的目標是針對網(wǎng)絡上的音樂信息資源實施深層次的挖掘研究，力求搜尋有利于音樂學術(shù)研究的核心信息源，為專業(yè)用戶不斷提供有價值的學術(shù)信息，提高音樂學科的研究人員和師生搜尋信息的準確率。它的最終目標是要用專業(yè)的網(wǎng)站結(jié)構(gòu)設計和高質(zhì)量的內(nèi)容為專業(yè)用戶群體進行服務。

圖2 旋律主題引擎的工作模式

音樂信息資源搜索引擎優(yōu)化既要遵守引擎內(nèi)部的基本要素：網(wǎng)站結(jié)構(gòu)、網(wǎng)站內(nèi)容、網(wǎng)站功能和網(wǎng)站服務，與此同時要在搜索的手段上進行創(chuàng)新。引擎的優(yōu)化立足點將表現(xiàn)在創(chuàng)建獨具特色的音樂學科各專業(yè)的關(guān)鍵詞索引數(shù)據(jù)庫，以及以音樂為標識的簡譜旋律主題數(shù)據(jù)庫，通過實現(xiàn)對聲音的檢索將音樂多媒體數(shù)據(jù)庫中的音頻、視頻、超文本等非格式化結(jié)構(gòu)復雜的信息進行定點搜索。

搜索引擎主要功能特征

音樂教學資源在制作過程當中，采用多媒體信息技術(shù)和Web技術(shù)，網(wǎng)絡上有關(guān)音樂資源多以圖像、音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)為載體，如何有效地按照多媒體數(shù)據(jù)的特性準確獲取搜索信息已逐漸成為顯學，由此產(chǎn)生基于內(nèi)容的多媒體信息存取技術(shù)。音樂教學資源搜索引擎的功能就是基于內(nèi)容的多媒體信息檢索而產(chǎn)生，它吸納傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中信息以離散的形式（如字符、數(shù)字等）存儲在關(guān)系數(shù)據(jù)庫或W W W動態(tài)數(shù)據(jù)庫中，以音樂專業(yè)術(shù)語和音樂主題旋律檢索語言（Structured Query Language，SQL）對音樂旋律或超鏈接進行搜索，它的突出特點是建立獨有的音樂旋律數(shù)據(jù)庫，利用音樂鍵盤和計算機鍵盤為搜索工具，實現(xiàn)彈奏式檢索。

搜索引擎的結(jié)構(gòu)

引擎中的特色數(shù)據(jù)庫

與許多引擎一樣，音樂多媒體資源引擎也是由多個數(shù)據(jù)庫組成。音樂教學資源庫、音樂主題數(shù)據(jù)庫、音頻索引數(shù)據(jù)庫、知識信息庫四個專業(yè)數(shù)據(jù)庫體現(xiàn)該引擎的主要特色。音樂教學資源庫是集多媒體資源（圖像、音頻、視頻、流媒體）形成音樂教學的精品課程、教學改課程、網(wǎng)絡課程等優(yōu)秀資源為一體的數(shù)據(jù)庫。音樂主題數(shù)據(jù)庫是采用音樂的主旋律以數(shù)字字符為內(nèi)容，以數(shù)字為代表形式的關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)庫。例如：《雨打巴蕉。音樂特征數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建音樂專業(yè)術(shù)語的數(shù)據(jù)表單，保證數(shù)據(jù)表的唯一性，根據(jù)獨有的特征，預處理自動提取的內(nèi)容特征，加速表和表之間的連接。知識信息庫音樂教育領(lǐng)域的知識信息和通用知識信息，其中知識表達可以更換，以適應不同領(lǐng)域的信息要求。

總體結(jié)構(gòu)及工作原理

數(shù)據(jù)庫存儲：這個階段的主要工作是音樂教學資源庫、音樂主題數(shù)據(jù)庫、音樂特征數(shù)據(jù)庫、知識信息庫和相關(guān)文件的維護。在圖2中，首先Robot到指定的站點上將旋律主題和可能相關(guān)的音樂信息下載，通過音樂教學資源庫和音樂主題數(shù)據(jù)庫進行特征識別和抽取模塊中的音樂，信息處理模塊的主要功能是去除頁面中的無關(guān)信息，并對音樂信息做一些預處理，抽取出與旋律主題相關(guān)的描述信息，并生成相應的特征文件系統(tǒng)，根據(jù)知識庫在特征文件中抽取出關(guān)鍵詞，對關(guān)鍵詞進行分析、聚類和分類，建立同義、相似、上下位等關(guān)系，并建立索引數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)進行檢索。下文就對其中的四個關(guān)鍵部分作詳細描述：

1. 旋律（簡譜）數(shù)據(jù)庫：旋律又稱曲調(diào)，它是按照一定的高低、長短和強弱關(guān)系而組成的音樂線條。在數(shù)據(jù)庫中，它是以阿拉伯數(shù)字為表達方式的七個音符組成，在數(shù)據(jù)庫制作的過程中，根據(jù)音樂的特點一般截取音樂主題的前四個小節(jié)作為音頻媒體信息中的特征。

2. 知識信息庫：采用人工建立、系統(tǒng)自動建立、系統(tǒng)基于日志將搜索出的音樂有關(guān)信息加入到索引庫中。這里所說的知識庫在很大程度上就是指電子詞庫和詞庫，不同的是它還體現(xiàn)詞間關(guān)系。此間關(guān)系分為同義、相關(guān)、上下位關(guān)系，通過知識庫將這些關(guān)系組織在一起，就可以用來計算關(guān)鍵詞之間的距離。比如：某一音樂的關(guān)鍵詞是“歌劇”，通過它們之間的上下關(guān)系可以計算出與“歌劇”距離最為接近的是戲劇音樂、音樂劇等。

3. 音樂特征庫：多媒體信息檢索平臺中的搜索引擎可以把用戶檢索接口獲得的用戶提問標識與多媒體特征庫中的檢索標識進行相似性匹配，并對匹配結(jié)果進行排序，按照檢索算法，將滿足用戶信息需求的多媒體信息返回客戶機，輸出檢索結(jié)果。

4. 檢索式處理：檢索服務器(客戶機端)建立在Java apples上，主要功能是接受用戶提供的檢索式，并構(gòu)建出符合系統(tǒng)需要的檢索表達式。檢索表達式經(jīng)過Hnp server送到檢索服務器(服務器端)，檢索服務器再根據(jù)檢索結(jié)果的多少來調(diào)整檢索表達式的范圍，最后將結(jié)果包裝成HTML格式返回給用戶。

音樂信息的Web獲取模式

音樂的旋律搜索是音樂學科與計算機學科交叉而研制出的一個成果。引擎采用J2EE應用程序、Applet、Java Servlet和Java Server Pages(JSP)、JDBC數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的組合。而音樂的旋律由一系列能反映該音樂主題的音符組成,能夠充分顯示音樂的內(nèi)容特征。在一段旋律中，各個音符以一種含義豐富的形式連接在一起。它基本的音高符號在五線旋律譜中用C、D、E、F、G、A、B七個字母命名，在簡譜中對應的是1、2、3、4、5、6、7。而在搜索當中，我們就利用7個簡譜來作為搜索的條件來實現(xiàn)對旋律主題的檢索。例如：中國曲目《花燈舞》的搜索流程如下：

1. 客戶端發(fā)送請求到服務器端。

2. 服務器將請求信息發(fā)送到Servlet。

3. Servlet生成響應內(nèi)容并將其傳給服務器。響應內(nèi)容動態(tài)生成，通常取決于客戶端的請求。

4. 服務器將響應返回給客戶端。

利用旋律主題搜索導航是一個全新的搜索方式，它主要基于旋律特征和旋律的主要片斷對音樂內(nèi)容進行檢索，在大規(guī)模的音樂數(shù)據(jù)庫中找到想要的音樂資源。這種新型的搜索方式，可快速準確地找到用戶所要查找的音樂資源，這對于在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)音樂內(nèi)容的檢索（CMR: Content Music Retrieval）有重大的現(xiàn)實意義。這一課題的實現(xiàn)，將為大規(guī)模Melody 系統(tǒng)走向?qū)嵱没峁╆P(guān)鍵性技術(shù)。

[1] 邱哲，符滔滔.開發(fā)自己的搜索引擎Lucene2.0+Heritrix[M].北京:人民郵電出版社: 2007: 9.

[2] 李 蕾,等.中文搜索引擎概念檢索初探[J].計算機工程與應用:2000:1.

[3] 鐘哲輝.基于計算機網(wǎng)絡的信息檢索[M].北京:電子工業(yè)出版社: 2007:125.

[4] 張晶.基于Web的音樂哼唱檢索關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安:西北大學:中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫:2008:7.

廣東省計算機網(wǎng)絡重點實驗室華南理工大學開放基金項目CCNL 2008704

(作者單位為星海音樂學院)