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http://hdl.handle.net/11422/29985
| Type: | Dissertação |
| Title: | Diffusion-based denoising of historical recordings |
| Other Titles: | Remoção de ruído de gravações históricas usando modelos de difusão |
| Author(s)/Inventor(s): | Miranda, Bernardo Vieira de |
| Advisor: | Biscainho, Luiz Wagner Pereira |
| Abstract: | Dentro do campo da restauração de áudio, a remoção de ruído de fundo em gravações históricas de música é um problema relevante, cujas soluções atuais envolvem métodos de processamento de sinais ou de aprendizado profundo supervisionado. Nesta dissertação, uma nova abordagem para a resolução desse problema é investigada adaptando a geração condicional de sinais de áudio com modelos de difusão para a remoção zero-shot de ruído de fundo em versões digitalizadas de gravações de piano solo clássico em discos de 78 RPM. Abordagens comuns de geração condicional com difusão para restauração de áudio precisam de um modelo determinístico do defeito a ser removido, algo que não é possível para as gravações em 78 RPM. Esse obstáculo é superado pelo método proposto neste trabalho com o uso de um conjunto de exemplos de ruído, que é usado ao longo do processo de geração condicional para simular degradações comuns em discos de 78 RPM. Apesar da aplicação em gravações de 78 RPM, o método é genérico, e potencialmente serviria para qualquer degradação aleatória aditiva. Uma avaliação cuidadosa é feita através de experimentos com gravações históricas reais e com exemplos construídos artificialmente. Os resultados mostram que a restauração através de geração condicional com modelos de difusão possui desempenho similar ao estado da arte utilizando aprendizado profundo supervisionado. Há, no entanto, uma troca: enquanto modelos usando aprendizado profundo supervisionado tendem a remover partes do sinal junto com o ruído, o método proposto costuma preservar a integridade do sinal ao custo da permanência de ruído residual. |
| Abstract: | In the context of audio restoration, background noise removal in historical music recordings is a relevant topic for which the use of signal processing and traditional supervised deep learning methods has been previously studied. In this work, a generative approach for removing perceptually distributed noise is investigated by adapting diffusion conditional sampling for zero-shot background noise removal in digitized classical solo piano 78 RPM recordings. Existing diffusion conditional sampling methods used in audio restoration typically require a deterministic model of the degradation being removed, which would not be possible for background noise removal in 78 RPM recordings. The proposed method overcomes this by using a set of noise examples to simulate 78 RPM defects during conditional sampling, which also makes the method potentially generalizable to any random additive degradation. Experiments using both real historical recordings and artificially generated examples show that diffusion models have comparable restoration performance to state-of-theart supervised deep learning methods in most settings. However, there is a tradeoff: while supervised deep learning methods tend to remove all noise at the cost of cutting off high-frequency signal components, the proposed diffusion approach preserves signal integrity, but leaves some residual noise. |
| Keywords: | Audio denoising Audio restoration Diffusion models Deep learning Remoção de ruído Restauração de áudio Modelos de difusão Aprendizado profundo |
| Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | Jul-2024 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | MIRANDA, Bernardo Vieira de. Diffusion-based denoising of historical recordings. 2024. 146 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
| Appears in Collections: | Engenharia Elétrica |
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