Microsoft Muzic项目中的TeleMelody：基于模板的两阶段歌词到旋律生成系统

项目概述

TeleMelody是微软Muzic项目中的一个创新性音乐生成系统，它采用基于模板的两阶段方法实现从歌词到旋律的自动生成。这项技术在2021年发表的论文中被详细介绍，为音乐创作领域带来了新的可能性。

系统架构

TeleMelody的核心架构分为两个关键模块：

1. 歌词到模板模块：负责分析歌词内容并生成音乐模板
2. 模板到旋律模块：根据生成的音乐模板创作完整的旋律

这种两阶段设计相比传统方法具有三大优势：

• 生成质量更高
• 可控性更强
• 对歌词-旋律配对数据的需求更少

技术实现详解

1. 训练流程

1.1 歌词到节奏训练

数据准备： 系统支持中英文歌词处理，需要准备以下数据：

• 英文歌词需要音节级别的标注
• 中文歌词需要字符级别的标注

训练命令：

cd training/lyric2rhythm/
bash train.sh data/example example 8192

1.2 模板到旋律训练

数据准备： 使用lmd-matched MIDI数据集作为训练数据源

数据处理流程：

1. 下载并解压数据集
2. 生成训练数据和对齐信息
3. 进行数据预处理

训练命令：

bash preprocess.sh lmd_matched lmd_matched
bash train.sh lmd_matched

2. 推理流程

2.1 环境准备

需要对miditoolkit进行修改以支持中文歌词处理：

1. 修改parser.py文件，添加字符集参数
2. 重新安装修改后的miditoolkit

2.2 输入准备

需要准备以下输入文件：

• 歌词文件(lyric.txt)
• 和弦进行文件(chord.txt)
• 英文还需音节文件(syllable.txt)

2.3 执行推理

英文歌词推理：

python infer_en.py {参数}

中文歌词推理：

python infer_zh.py {参数}

3. 评估指标

TeleMelody提供了全面的评估体系：

1. PD & DD：衡量音高和时长的相似度
2. MD：使用动态时间规整算法评估旋律相似度
3. 模板对齐指标：
   • TA(模板对齐)
   • CA(和弦对齐)
   • RA(节奏对齐)
   • AA(整体对齐)

技术特点与创新

1. 模板桥梁作用：通过音乐模板(调性、和弦进行、节奏模式等)有效连接歌词和旋律
2. 多语言支持：专门优化了对中文歌词的处理能力
3. 灵活可控：用户可以通过调整模板参数控制生成结果
4. 数据高效：减少了对高质量配对数据的需求

应用前景

TeleMelody技术在以下场景具有广泛应用潜力：

• 音乐创作辅助工具
• 教育领域的音乐教学
• 个性化音乐生成
• 音乐治疗等特殊领域

该系统代表了AI音乐生成领域的重要进展，通过创新的两阶段设计和模板化方法，在保持艺术性的同时提高了生成效率和可控性。