Generating music with emotion is an important task in automatic music generation, in which emotion is evoked through a variety of musical elements (such as pitch and duration) that change over time and collaborate with each other. However, prior research on deep learning-based emotional music generation has rarely explored the contribution of different musical elements to emotions, let alone the deliberate manipulation of these elements to alter the emotion of music, which is not conducive to fine-grained element-level control over emotions. To address this gap, we present a novel approach employing musical element-based regularization in the latent space to disentangle distinct elements, investigate their roles in distinguishing emotions, and further manipulate elements to alter musical emotions. Specifically, we propose a novel VQ-VAE-based model named MusER. MusER incorporates a regularization loss to enforce the correspondence between the musical element sequences and the specific dimensions of latent variable sequences, providing a new solution for disentangling discrete sequences. Taking advantage of the disentangled latent vectors, a two-level decoding strategy that includes multiple decoders attending to latent vectors with different semantics is devised to better predict the elements. By visualizing latent space, we conclude that MusER yields a disentangled and interpretable latent space and gain insights into the contribution of distinct elements to the emotional dimensions (i.e., arousal and valence). Experimental results demonstrate that MusER outperforms the state-of-the-art models for generating emotional music in both objective and subjective evaluation. Besides, we rearrange music through element transfer and attempt to alter the emotion of music by transferring emotion-distinguishable elements.


翻译:情感音乐生成是自动音乐生成的重要任务,其中情感通过随时间变化且相互协作的多种音乐元素(如音高和时长)引发。然而,现有基于深度学习的音乐情感生成研究鲜少探讨不同音乐元素对情感的贡献,更遑论通过刻意操纵这些元素来改变音乐情感,这不利于对情感进行细粒度的元素级控制。为填补这一空白,我们提出了一种新颖方法,通过在隐空间中采用基于音乐元素的正则化来解耦不同元素,探究它们在区分情感中的作用,并进一步操纵元素以改变音乐情感。具体而言,我们提出了一种基于VQ-VAE的新型模型MusER。MusER引入正则化损失以强制音乐元素序列与潜变量序列特定维度之间的对应关系,为离散序列解耦提供了新方案。利用解耦后的潜向量,我们设计了一种包含多个解码器的两级解码策略,使其能关注具有不同语义的潜向量,从而更好地预测元素。通过隐空间可视化,我们得出结论:MusER生成了可解耦且可解释的隐空间,并深入理解了不同元素对情感维度(即唤醒度与效价)的贡献。实验结果表明,在客观和主观评价中,MusER均优于现有最优情感音乐生成模型。此外,我们通过元素迁移对音乐进行重构,并尝试通过迁移情感可区分元素来改变音乐情感。

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