京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
玩音乐,敲架子鼓,一个被“耽误了”的机器学习高手
多数伏在案前敲击键盘的程序员或许都曾憧憬:黑框眼镜、格子衬衫、脚踩凉拖背后的另一番模样的自己。
对于来自纽约的 Peter Sobot 而言,他的本职工作是通过机器学习系统为 Spotify 平台上的用户推荐音乐。但朝九晚五的工作之余,他还是一名鼓手兼音乐人,这也就意味着他需要经常创作各类电子音乐,当然,包括架子鼓等打击乐器在内。
近日,Peter Sobot 在其博客中写道:“他利用机器学习构建了一款应用程序,无论音频样本是底鼓、军鼓还是其他鼓,其识别准确率高达 87%。”
万万没想到,在工程师的手中,我们可以用机器学习搭建自己的音乐梦想!
需要了解的是,在现代电子音乐制作中,一般都会使用鼓声样片而不是真实的鼓手现场录音的旋律,而这些样片通常以商业性质出售,或者由音乐人免费在网上共享出来。不过,这样的样片却往往很难利用,问题就出在它们的标签和分类方式很难尽如人意。
“每家公司都试图通过创建自己的样片夹专有格式,如 Native Instrument 的 Battery 或 Kontakt 格式。两者都使用元数据,并允许用户通过各种标签浏览样片。但这些软件包非常昂贵,且需要学习其任务流程。” Peter 写道。
于是,这位被音乐耽误了的工程师决定利用机器学习来尝试解决这一问题。
例如,给出的一段音频该如何判断究竟是是底鼓、军鼓、踩镲,还是别的音乐样本?
如果是人类,可以毫不费力地区分出声音,但计算机却需要大量的训练。在机器学习中,这通常被称为分类问题,即机器需要注入数据并对其进行分类。在这其中,通常会涉及特征提取阶段。
Peter 指出,人类识别不同的鼓音会从以下几个特征判别:
一是整体文件长度。因为小鼓的声音要比踢鼓的声音持续时间更长,所以比较容易测量。
二是整体响度。实际上,由于电子音乐的大多数样本都是标准化的,这意味着不同样片中的鼓声响度会被调整统一。相反,可以使用“最大”、“中等”、“最小”三种响度以更好地了解响度是如何随时间变化的。
三是频率。如底鼓样片的低频音段会有很多,因其直径长,造成鼓声小而低沉。为了让机器学习算法学会这一点,需要将不同频率范围内的声音响度特征分类。
四是音高。尽管鼓是一款打击乐器,但仍可以调到各种音高。为了量化这种调整,可以采用样本的基频来帮助算法区分低音和高音。
接下来,就开始训练数据了。
据了解,Peter 从数万个样本中选取了大概每种乐器 20~30 个样本量,基本分为以下三种类型:一是每种乐器的不同类型的样本,如声学鼓、电子鼓;二是不同来源的音乐样本;三是非鼓声的音乐样本。
然后,他列出了 100 个样本夹,将大概 50 兆字节的样本数据归置于 5 个单独文件夹中,分别是:底鼓、小鼓、军鼓、踩镲、以及其他。
1、执行特征提取
据了解,这个 Python 库是由音频分析师 Brain McFee 等人创建的 librosa 。
(附上GitHub上的代码链接:https://github.com/psobot/machine-learning-for-drummers)
2、将提取特征保存在JSON文件夹中
以决策树为例,这是一种常见的机器学习算法,并不涉及“神经网络”、“深度学习”的范畴。简言之,决策树是一种以递归方式学习每个特征的阈值并将数据分类的系统。
Peter 创建了一个决策树模型 classifier.py,其权重由导入的数据通过统计决定。以下为可视化模型:
每个新样本都传递到该决策树中,并对提供的特征进行由上到下的评估。例如,如果新样本为average_eq_2_10 ≤ -56.77 (如图中的顶部块所示),则决策树将向左移动,然后检查其fundamental_5 特征。
如果执行 classifier.py ,会呈现两个列表:一是训练准确率(模型预测训练期间出现过的样本的准确率),二是测试准确率(模型预测训练期间未出现过的样本的准确率)。
据了解,Peter 分别获得了 100% 和 87% 的准确率。
在他看来,13% 的错误率可能是过度拟合导致,因此,为了避免出现这种可能性,他采取了以下三种方式:
调整算法参数以使其不会太具体。
改变特征计算以便给算法注入更多数据,这部分数据或许对人类来说并不敏感,但在数学上有助于解决分类问题。
添加更多多样化的数据,以便决策树算法可以创建一种更通用的树,前提是现有数据并不完整。
最后,附上这位小哥哥个人照,
以及博客链接:
http://blog.petersobot.com/
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据工作的全流程中,数据清洗是最基础、最耗时,同时也是最关键的核心环节,无论后续是做常规数据分析、可视化报表,还是开展 ...
2026-03-20在大数据与数据驱动决策的当下,“数据分析”与“数据挖掘”是高频出现的两个核心概念,也是很多职场人、入门学习者容易混淆的术 ...
2026-03-20在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的全流程工作闭环中,统计制图是连接严谨统计分析与高效业务沟通的关键纽带,更是CDA ...
2026-03-20在MySQL数据库优化中,分区表是处理海量数据的核心手段——通过将大表按分区键(如时间、地域、ID范围)分割为多个独立的小分区 ...
2026-03-19在商业智能与数据可视化领域,同比、环比增长率是分析数据变化趋势的核心指标——同比(YoY)聚焦“长期趋势”,通过当前周期与 ...
2026-03-19在数据分析与建模领域,流传着一句行业共识:“数据决定上限,特征决定下限”。对CDA(Certified Data Analyst)数据分析师而言 ...
2026-03-19机器学习算法工程的核心价值,在于将理论算法转化为可落地、可复用、高可靠的工程化解决方案,解决实际业务中的痛点问题。不同于 ...
2026-03-18在动态系统状态估计与目标跟踪领域,高精度、高鲁棒性的状态感知是机器人导航、自动驾驶、工业控制、目标检测等场景的核心需求。 ...
2026-03-18“垃圾数据进,垃圾结果出”,这是数据分析领域的黄金法则,更是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师日常工作中时刻恪守的 ...
2026-03-18在机器学习建模中,决策树模型因其结构直观、易于理解、无需复杂数据预处理等优势,成为分类与回归任务的首选工具之一。而变量重 ...
2026-03-17在数据分析中,卡方检验是一类基于卡方分布的假设检验方法,核心用于分析分类变量之间的关联关系或实际观测分布与理论期望分布的 ...
2026-03-17在数字化转型的浪潮中,企业积累的数据日益庞大且分散——用户数据散落在注册系统、APP日志、客服记录中,订单数据分散在交易平 ...
2026-03-17在数字化时代,数据分析已成为企业决策、业务优化、增长突破的核心支撑,从数据仓库搭建(如维度表与事实表的设计)、数据采集清 ...
2026-03-16在数据仓库建设、数据分析(尤其是用户行为分析、业务指标分析)的实践中,维度表与事实表是两大核心组件,二者相互依存、缺一不 ...
2026-03-16数据是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师开展一切工作的核心载体,而数据读取作为数据生命周期的关键环节,是连接原始数 ...
2026-03-16在用户行为分析实践中,很多从业者会陷入一个核心误区:过度关注“当前数据的分析结果”,却忽视了结果的“泛化能力”——即分析 ...
2026-03-13在数字经济时代,用户的每一次点击、浏览、停留、转化,都在传递着真实的需求信号。用户行为分析,本质上是通过收集、整理、挖掘 ...
2026-03-13在金融、零售、互联网等数据密集型行业,量化策略已成为企业挖掘商业价值、提升决策效率、控制经营风险的核心工具。而CDA(Certi ...
2026-03-13在机器学习建模体系中,随机森林作为集成学习的经典算法,凭借高精度、抗过拟合、适配多场景、可解释性强的核心优势,成为分类、 ...
2026-03-12在机器学习建模过程中,“哪些特征对预测结果影响最大?”“如何筛选核心特征、剔除冗余信息?”是从业者最常面临的核心问题。随 ...
2026-03-12