Composição musical algorítmica utilizando redes geradoras adversárias e algoritmos genéticos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Algorithmic musical composition using generative adversarial networks and genetic algorithms
Primeiro orientador
Membros da banca
Cristiano Leite de Castro
Renato Tinós
Renato Tinós
Resumo
O uso de Inteligência Computacional para geração de peças musicais está presente na
literatura desde os momentos iniciais deste campo de pesquisa. Desde então, a arte
algorítmica vem acompanhando os avanços tecnológicos na área e, por ser um problema
que pode ser abordado sob várias óticas, diversas abordagens estão presentes na literatura
com o intuito da emulação do processo artístico por computadores. Dentre os campos
explorados para geração de peças musicais, os Algoritmos Genéticos e as Redes Neurais
possuem significativa presença e, conforme as Redes Geradoras Adversárias (GANs)
ganharam popularidade, aplicações para geração de arte começaram a emergir. Este
trabalho propõe uma arquitetura composta por um algoritmo genético cuja população
inicial é alimentada por redes geradoras adversárias (GANs) especializadas em gerar
melodias para determinadas funções harmônicas. A função de fitness do algoritmo genético
é um somatório ponderado de métodos heurísticos de avaliação de qualidade, onde os
pesos de cada função são atribuídos pelo usuário, antes da requisição da melodia. Uma
estratégia de aumento de dados para o treinamento da GAN foi proposta e validada
experimentalmente. Outro experimento realizado foi uma comparação entre a qualidade
das melodias geradas pela arquitetura proposta, uma GAN e uma rede LSTM onde
obteve-se evidências estatisticamente significativas de que a arquitetura proposta possui
melhor qualidade, de acordo com as métricas escolhidas para o trabalho. Experimentou-se
também o efeito da utilização da resposta do Discriminador da GAN integrado à função
de fitness do algoritmo genético e obteve-se indícios estatisticamente significativos de que
esta abordagem possui melhor qualidade, em comparação com a utilização da função de
fitness sem a avaliação do Discriminador.
Abstract
The application of Computation Intelligence for musical pieces generation is present in
literature since the early moments of this research field. Since then, algorithmic art has
been following the technological advances in the field and, since it is a subject that
can be approached by many sides, there are a diverse set of approaches in literature to
emulation of the artistic process by computers. Among the research field explored for
computational musical pieces generation, Genetic Algorithms and Neural Networks have
significant presence and, as GANs have become more widely used, there has been an
increase in the use of them for creating art. This work proposes an architecture composed
of a genetic algorithm whose initial population is fed by generative adversarial networks
(GANs) specialized in generating melodies for certain harmonic functions. The fitness
function of the genetic algorithm is a weighted sum of heuristic methods for evaluating
quality, where the weights of each function are assigned by the user, before requesting
the melody. A data augmentation statregy for the GAN training data was proposed and
experimentally validated. Another experiment performed was a comparison between the
quality of the melodies generated by the proposed architecture, a GAN and an LSTM
network. The effects of utilizing the Discriminator’s evaluation on the fitness function
of the generic algorithm were also experimented in a third experiment. The statistical
comparison give evidences that this approach enhances melody quality in comparisson
with using the fitness function without Discriminator’s evaluation.
Assunto
Engenharia elétrica, Inteligência computacional, Redes neurais (Computação), Algoritmos genéticos, Música
Palavras-chave
Inteligência computacional, Redes geradoras adversárias, GANs, Redes neurais, Algoritmos genéticos, Música, Música algorítmica