Séparation de sources

Open-Unmix HQ divise une piste musicale stéréo en quatre stems indépendants — voix, batterie, basse et autres. Quatre modèles BiLSTM indépendants (un par stem) produisent des masques de magnitude sur la STFT du mixage ; un post-filtre Wiener optionnel les concilie. S'exécute sur Apple Silicon via MLX.

Deux moteurs sont disponibles : Open-Unmix HQ (léger, celui par défaut) et HTDemucs (Demucs v4) — un modèle Hybrid Transformer de meilleure qualité, sélectionné avec --engine htdemucs. Les deux s'exécutent sur Apple Silicon via MLX et produisent les mêmes quatre stems à 44.1 kHz.

Présentation

Architecture

Four independent stems, each a copy of the same network:

StageShape / operation
STFT4096-point FFT, 1024-hop, periodic Hann window, reflect-pad. 2049 frequency bins per frame.
Input normalizeCrop to 1487 bins (≈16 kHz), apply learned per-bin mean + scale from training.
EncoderLinear 2974 → 512 + BatchNorm + tanh. Input is 2 channels × 1487 bins.
BiLSTM3 layers, 256 hidden per direction (512 effective). Captures temporal context across frames.
DecoderSkip-concat of encoder and LSTM outputs (1024) → Linear 1024 → 512 + BN + ReLU → Linear 512 → 4098.
Output denorm + maskElement-wise multiply with mixture magnitude; phase from mixture; iSTFT overlap-add.
Wiener (optional)Power-ratio masks across all 4 stem estimates. Refines phase so stems sum to mixture.

Modèle

ComponentValue
Parameters / stem8.9M
Parameters total (4 stems)~35.6M
Sample rate44.1 kHz stereo
Chunk latencyOffline (full-track STFT)
Weightsaufklarer/OpenUnmix-HQ-MLX (safetensors, ~136 MB)
Upstreamsigsep/open-unmix-pytorch (Stöter et al., JOSS 2019)

HTDemucs (Demucs v4)

For higher separation quality — especially on bass and drums — the package also ships HTDemucs, Meta's Hybrid Transformer Demucs. It merges a spectrogram branch and a waveform branch through a cross-domain transformer; the shipped htdemucs_ft variant is a bag of four fine-tuned sub-models, one per stem. Weights download from HuggingFace on first use. On a directional MUSDB-sample benchmark (museval / BSSEval v4) it averages +3.01 dB SDR over UMX-HQ, with the biggest gains on bass (+5.75 dB).

ComponentValue
Parameters168M (4 × 42M fine-tuned sub-models)
Sample rate44.1 kHz stereo
Windowing7.8 s segments, 25% overlap, triangular cross-fade
Weightsaufklarer/HTDemucs-FT-MLX (fp16, ~320 MB)
Upstreamfacebookresearch/demucs (Rouard et al., ICASSP 2023)

Démarrage rapide — Swift

import SourceSeparation
import AudioCommon

let separator = try await SourceSeparator.fromPretrained()

let stereo = try AudioFileLoader.loadStereo(
    url: URL(fileURLWithPath: "song.wav"),
    targetSampleRate: 44100
)

let stems = separator.separate(audio: stereo, sampleRate: 44100)
// stems[.vocals], stems[.drums], stems[.bass], stems[.other]
// Each is [[Float]] — left channel, right channel.

try WAVWriter.writeStereo(
    left: stems[.vocals]![0],
    right: stems[.vocals]![1],
    sampleRate: 44100,
    to: URL(fileURLWithPath: "vocals.wav")
)

Pass wiener: true (default) for best quality. Pass targets: [.vocals] to extract only a subset of stems and skip the other models.

CLI

speech separate song.wav                              # all 4 stems into song_stems/ (Open-Unmix)
speech separate song.wav --engine htdemucs            # Demucs v4 — higher quality
speech separate song.wav --engine htdemucs --htdemucs-precision int8  # smaller int8 bundle
speech separate song.wav --stems vocals               # vocals only
speech separate song.wav --stems vocals,drums         # subset
speech separate song.wav --output-dir /tmp/stems/     # custom output dir
speech separate song.wav --verbose                    # show timing

Quand l'utiliser

Open-Unmix convient quand…

…il vous faut un passage de séparation de sources léger et hors-ligne au sein d'une app ou pipeline sur Apple Silicon. 8,9 M paramètres par stem maintiennent le téléchargement et la mémoire raisonnables. Le masquage de magnitude plus Wiener donne de bons stems sur la plupart des morceaux pop/rock. Pour une isolation vocale à l'état de l'art sur du matériel studio, passez au moteur HTDemucs (Demucs v4) intégré via --engine htdemucs ; Open-Unmix reste l'extrémité légère, embarquable dans votre app, de ce compromis.