OpenL3 нейронную сеть
net = openl3
Эта функция требует как Audio Toolbox™, так и Deep Learning Toolbox™.
net = openl3(Name,Value)net = openl3('EmbeddingLength',6144) задает выходную длину вложения 6144.
Загрузите и разархивируйте модель Audio Toolbox™ для OpenL3.
Тип openl3 в Командном окне. Если модель Audio Toolbox для OpenL3 не установлена, функция предоставляет ссылку на расположение весов сети. Чтобы скачать модель, щелкните ссылку. Разархивируйте файл в местоположении по пути MATLAB.
Также выполните эти команды, чтобы загрузить и разархивировать модель OpenL3 в свою временную директорию.
downloadFolder = fullfile(tempdir,'OpenL3Download'); loc = websave(downloadFolder,'https://ssd.mathworks.com/supportfiles/audio/openl3.zip'); OpenL3Location = tempdir; unzip(loc,OpenL3Location) addpath(fullfile(OpenL3Location,'openl3'))
Проверьте успешность установки путем ввода openl3 в Командном окне. Если сеть установлена, то функция возвращает DAGNetwork (Deep Learning Toolbox) объект.
openl3
ans =
DAGNetwork with properties:
Layers: [30×1 nnet.cnn.layer.Layer]
Connections: [29×2 table]
InputNames: {'in'}
OutputNames: {'out'}
Загрузите предварительно обученную OpenL3 сверточную нейронную сеть и исследуйте слои и классы.
Использование openl3 для загрузки предварительно обученной OpenL3 сети. Область выхода net является DAGNetwork (Deep Learning Toolbox) объект.
net = openl3
net =
DAGNetwork with properties:
Layers: [30×1 nnet.cnn.layer.Layer]
Connections: [29×2 table]
InputNames: {'in'}
OutputNames: {'out'}
Просмотрите сетевую архитектуру с помощью Layers свойство. Сеть имеет 30 слоев. Существует 16 слоев с усвояемыми весами, из которых восемь являются нормализациями партии . и восемь являются сверточными слоями.
net.Layers
ans =
30×1 Layer array with layers:
1 'in' Image Input 128×199×1 images
2 'batch_normalization_81' Batch Normalization Batch normalization with 1 channels
3 'conv2d_71' Convolution 64 3×3×1 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
4 'batch_normalization_82' Batch Normalization Batch normalization with 64 channels
5 'activation_71' ReLU ReLU
6 'conv2d_72' Convolution 64 3×3×64 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
7 'batch_normalization_83' Batch Normalization Batch normalization with 64 channels
8 'activation_72' ReLU ReLU
9 'max_pooling2d_41' Max Pooling 2×2 max pooling with stride [2 2] and padding [0 0 0 0]
10 'conv2d_73' Convolution 128 3×3×64 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
11 'batch_normalization_84' Batch Normalization Batch normalization with 128 channels
12 'activation_73' ReLU ReLU
13 'conv2d_74' Convolution 128 3×3×128 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
14 'batch_normalization_85' Batch Normalization Batch normalization with 128 channels
15 'activation_74' ReLU ReLU
16 'max_pooling2d_42' Max Pooling 2×2 max pooling with stride [2 2] and padding [0 0 0 0]
17 'conv2d_75' Convolution 256 3×3×128 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
18 'batch_normalization_86' Batch Normalization Batch normalization with 256 channels
19 'activation_75' ReLU ReLU
20 'conv2d_76' Convolution 256 3×3×256 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
21 'batch_normalization_87' Batch Normalization Batch normalization with 256 channels
22 'activation_76' ReLU ReLU
23 'max_pooling2d_43' Max Pooling 2×2 max pooling with stride [2 2] and padding [0 0 0 0]
24 'conv2d_77' Convolution 512 3×3×256 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
25 'batch_normalization_88' Batch Normalization Batch normalization with 512 channels
26 'activation_77' ReLU ReLU
27 'audio_embedding_layer' Convolution 512 3×3×512 convolutions with stride [1 1] and padding 'same'
28 'max_pooling2d_44' Max Pooling 16×24 max pooling with stride [16 24] and padding 'same'
29 'flatten' Keras Flatten Flatten activations into 1-D assuming C-style (row-major) order
30 'out' Regression Output mean-squared-error
Использование analyzeNetwork (Deep Learning Toolbox), чтобы визуально исследовать сеть.
analyzeNetwork(net)
Использование openl3Preprocess для извлечения встраиваний из аудиосигнала.
Считывайте аудиосигнал.
[audioIn,fs] = audioread('Counting-16-44p1-mono-15secs.wav');Чтобы извлечь спектрограммы из аудио, вызовите openl3Preprocess функция со скоростью звука и дискретизации. Используйте 50% перекрытия и установите тип спектра линейным. The openl3Preprocess функция возвращает массив из 30 спектрограмм, полученных с использованием длины БПФ 512.
features = openl3Preprocess(audioIn,fs,'OverlapPercentage',50,'SpectrumType','linear'); [posFFTbinsOvLap50,numHopsOvLap50,~,numSpectOvLap50] = size(features)
posFFTbinsOvLap50 = 257
numHopsOvLap50 = 197
numSpectOvLap50 = 30
Функции openl3Preprocess снова на этот раз с использованием перекрытия по умолчанию 90%. The openl3Preprocess теперь функция возвращает массив из 146 спектрограмм.
features = openl3Preprocess(audioIn,fs,'SpectrumType','linear'); [posFFTbinsOvLap90,numHopsOvLap90,~,numSpectOvLap90] = size(features)
posFFTbinsOvLap90 = 257
numHopsOvLap90 = 197
numSpectOvLap90 = 146
Визуализируйте одну из спектрограмм случайным образом.
randSpect = randi(numSpectOvLap90); viewRandSpect = features(:,:,:,randSpect); N = size(viewRandSpect,2); binsToHz = (0:N-1)*fs/N; nyquistBin = round(N/2); semilogx(binsToHz(1:nyquistBin),mag2db(abs(viewRandSpect(1:nyquistBin)))) xlabel('Frequency (Hz)') ylabel('Power (dB)'); title([num2str(randSpect),'th Spectrogram']) axis tight grid on
Создайте OpenL3 сеть (для этого требуется Deep Learning Toolbox), используя ту же 'SpectrumType'.
net = openl3('SpectrumType','linear');
Извлеките и визуализируйте audio embeddings.
embeddings = predict(net,features); surf(embeddings,'EdgeColor','none') view([90,-90]) axis([1 numSpectOvLap90 1 numSpectOvLap90]) xlabel('Embedding Length') ylabel('Spectrum Number') title('OpenL3 Feature Embeddings') axis tight
[1] Cramer, Jason, et al. Look, Listen, and Learn More: Design Choices for Deep Audio Embeddings (неопр.) (недоступная ссылка). В ICASSP 2019 IEEE International Conference on Aoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), IEEE, 2019, pp. 3852-56. DOI.org (Crossref), doi:/10.1109/ICASSP.2019.8682475.
audioFeatureExtractor | classifySound | openl3Features | openl3Preprocess | vggish | vggishFeatures