Unsupervised segmentation of Gregorian chant melodies for exploring chant modality

Abstract

Gregorian chant, as an oral musical tradition, was performed by singers that had to memorize thousands of melodies. Each melody has a set of properties, one of which is what mode it belongs to within the modal system. To understand the learning process principles of chants, it may be helpful to decompose melodies into smaller units and analyze their relationship to modality. In this work, we compare Bayesian and neural network unsupervised segmentation methods. We measure their performance on evalu- ation metrics we design in order to examine the chant's properties with respect to the memorization challenge considering the modality aspects. For this purpose, we have two datasets, one with over thirteen thousand antiphons and the other with over seven thousand responsories. We find the Pitman-Yor process to be a more fitting model than BERT for this particular task, especially the conditional Pitman-Yor process model we proposed to segment each mode independently. We provide several clear arguments that modality and chant segmentation are closely connected. We also dispute the claim by Cornelissen et al. [2020] that the natural segmentation by chant words or syllables is best in terms of mode classification, and we provide a new state-of-the-art performance on the mode classification task. 1

Gregoriánský chorál, jako ústní hudební tradice, byl prováděn zpěváky, kteří se museli naučit tisíce melodií. Každá melodie má několik vlastností, z nichž jednou je, do jakého modu v rámci modálního systému patří. Pro pochopení principů vyučování chorálových melodií může být užitečné rozložit melodie na menší jednotky a analyzovat jejich vz- tah k modalitě. V této práci porovnáváme modely neřízené segmentace založené na Bayesovských metodách s těmi, které využívají neuronové sítě. Jejich schopnost segmen- tovat chorální melodie měříme námi navrženými metrikami s cílem prozkoumat vlastnosti chorálů, jak v kontextu modality, tak v kontextu řešení problému se zapamatováním si všech zpěvů. K tomuto účelu máme k dispozici dva datasety: jeden s více než třinácti tisíci antifonami a druhý s více než sedmi tisíci responsorií. Zjistili jsme, že metoda založená na Pitman-Yor procesu je pro tuto konkrétní úlohu vhodnějším modelem než BERT, zejména námi navržený podmíněný model Pitman-Yor procesu, který segmentuje každý modus samostatně. Uvádíme několik jasných argumentů, že modalita úzce souvisí se segmentací melodií. Rovněž zpochybňujeme tvrzení, že přirozená segmentace podle slov nebo slabik chorálu je z hlediska klasifikace modů nejlepší (Cornelissen et al. [2020]), a poskytujeme doposud nejlepší výsledek v úloze...