(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較対象となる第１の塩基配列と第２の塩基配列とから、前記第１の塩基配列に対応する第１の楽譜と前記第２の塩基配列に対応する第２の楽譜とを生成する楽譜変換手段と、
前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段とを備え、
前記楽譜変換手段は、
前記第１の塩基配列を表現する文字情報と前記第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成する塩基配列数値化手段と、
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、
音高と音の大きさと音長との３つの属性のうちの任意の２つの属性の組み合わせで音の状態を定義し、原曲における前記音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた遷移確率テーブルを記憶する手段と、
前記音の状態を縦軸、前記３つの属性のうちの前記２つの属性以外の残り１つの属性の値を横軸とし、その軸交点に確率を対応付けた確率テーブルを記憶する手段と、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記決定した音の状態が取り得る前記残り１つの属性の値の確率の列を前記確率テーブルから取得し、該取得した確率の列の先頭から途中および最後までの確率の部分列であって、部分列中の確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の確率でもって前記決定した音の状態が取り得る前記残り１つの属性の値を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の前記残り１つの属性の値として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の前記３つの属性の値を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の前記３つの属性の値に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成する演奏音決定手段とを備え、
前記楽譜統合手段は、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力する
ことを特徴とする音響による塩基配列比較装置。
【請求項２】
比較対象となる第１の塩基配列と第２の塩基配列とから、前記第１の塩基配列に対応する第１の楽譜と前記第２の塩基配列に対応する第２の楽譜とを生成する楽譜変換手段と、
前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段とを備え、
前記楽譜変換手段は、
前記第１の塩基配列を表現する文字情報と前記第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成する塩基配列数値化手段と、
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、
音高と音の大きさと音長との３つの属性のうちの任意の２つの属性の組み合わせで音の状態を定義し、原曲における音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた第１の遷移確率テーブルを記憶する手段と、
前記３つの属性のうち前記２つの属性以外の残り１つの属性の原曲における値を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた第２の遷移確率テーブルを記憶する手段と、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記第１の遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の前記残り１つの属性の値から前記残り１つの属性の他の値への遷移確率の列を前記第２の遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の前記残り１つの属性の値から遷移する前記他の値を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の前記残り１つの属性の値として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の前記３つの属性の値を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の前記３つの属性の値に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成する演奏音決定手段とを備え、
前記楽譜統合手段は、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力する
ことを特徴とする音響による塩基配列比較装置。
【請求項３】
比較対象となる第１の塩基配列と第２の塩基配列とから、前記第１の塩基配列に対応する第１の楽譜と前記第２の塩基配列に対応する第２の楽譜とを生成する楽譜変換手段と、
前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段とを備え、
前記楽譜変換手段は、
前記第１の塩基配列を表現する文字情報と前記第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成する塩基配列数値化手段と、
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、
音高と音の大きさと音長との組み合わせで音の状態を定義し、原曲における音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた遷移確率テーブルを記憶する手段と、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の状態を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の状態に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成する演奏音決定手段とを備え、
前記楽譜統合手段は、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力する
ことを特徴とする音響による塩基配列比較装置。
【請求項４】
前記塩基配列数値化手段は、３文字毎に４進数３桁の数値に変換することを特徴とする請求項１、２または３記載の音響による塩基配列比較装置。
【請求項５】
比較対象となる第１の塩基配列と第２の塩基配列とから、前記第１の塩基配列に対応する第１の楽譜と前記第２の塩基配列に対応する第２の楽譜とを生成する楽譜変換手段と、
前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段とを備え、
前記楽譜変換手段は、
前記第１の塩基配列を表現する文字情報と前記第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に分割する塩基配列分割手段と、
塩基配列を表現するｎ文字の文字情報の種類毎に、それに対応する演奏音を記憶する演奏音記憶手段と、
前記塩基配列分割手段で分割されたｎ文字の文字情報毎に、それに対応する演奏音を前記演奏音記憶手段から取り出す演奏音決定手段とを備え、
前記楽譜統合手段は、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力する
ことを特徴とする音響による塩基配列比較装置。
【請求項６】
前記ｎは３であることを特徴とする請求項１、２、３または５記載の音響による塩基配列比較装置。
【請求項７】
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、音高と音の大きさと音長との３つの属性のうちの任意の２つの属性の組み合わせで音の状態を定義し、原曲における前記音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた遷移確率テーブルを記憶する手段と、前記音の状態を縦軸、前記３つの属性のうちの前記２つの属性以外の残り１つの属性の値を横軸とし、その軸交点に確率を対応付けた確率テーブルを記憶する手段と、塩基配列数値化手段と、演奏音決定手段と、楽譜統合手段と、楽音発生手段とを有する塩基配列比較装置が実行する音響による塩基配列比較方法であって、
前記塩基配列数値化手段が、第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成し、
前記演奏音決定手段が、前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記決定した音の状態が取り得る前記残り１つの属性の値の確率の列を前記確率テーブルから取得し、該取得した確率の列の先頭から途中および最後までの確率の部分列であって、部分列中の確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の確率でもって前記決定した音の状態が取り得る前記残り１つの属性の値を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の前記残り１つの属性の値として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の前記３つの属性の値を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の前記３つの属性の値に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成し、
前記楽譜統合手段が、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成し、
前記楽音発生手段が、前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる
ことを特徴とする音響による塩基配列比較方法。
【請求項８】
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、音高と音の大きさと音長との３つの属性のうちの任意の２つの属性の組み合わせで音の状態を定義し、原曲における音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた第１の遷移確率テーブルを記憶する手段と、前記３つの属性のうち前記２つの属性以外の残り１つの属性の原曲における値を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた第２の遷移確率テーブルを記憶する手段と、塩基配列数値化手段と、演奏音決定手段と、楽譜統合手段と、楽音発生手段とを有する塩基配列比較装置が実行する音響による塩基配列比較方法であって、
前記塩基配列数値化手段が、第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成し、
前記演奏音決定手段が、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記第１の遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の前記残り１つの属性の値から前記残り１つの属性の他の値への遷移確率の列を前記第２の遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の前記残り１つの属性の値から遷移する前記他の値を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の前記残り１つの属性の値として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の前記３つの属性の値を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の前記３つの属性の値に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成し、
前記楽譜統合手段が、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成し、
前記楽音発生手段が、前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる
ことを特徴とする音響による塩基配列比較方法。
【請求項９】
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、音高と音の大きさと音長との組み合わせで音の状態を定義し、原曲における音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた遷移確率テーブルを記憶する手段と、塩基配列数値化手段と、演奏音決定手段と、楽譜統合手段と、楽音発生手段とを有する塩基配列比較装置が実行する音響による塩基配列比較方法であって、
前記塩基配列数値化手段が、第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成し、
前記演奏音決定手段が、前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の状態を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の状態に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成し、
前記楽譜統合手段が、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成し、
前記楽音発生手段が、前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる
ことを特徴とする音響による塩基配列比較方法。
【請求項１０】
塩基配列を表現するｎ文字の文字情報の種類毎に、それに対応する演奏音を記憶する演奏音記憶手段と、塩基配列分割手段と、演奏音決定手段と、楽譜統合手段と、楽音発生手段とを有する塩基配列比較装置が実行する音響による塩基配列比較方法であって、
前記塩基配列分割手段が、第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に分割し、
前記演奏音決定手段が、前記塩基配列分割手段で分割されたｎ文字の文字情報毎に、それに対応する演奏音を前記演奏音記憶手段から取り出すことにより、前記第１の塩基配列に対応する第１の楽譜と前記第２の塩基配列に対応する第２の楽譜とを生成し、
前記楽譜統合手段が、前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成し、
前記楽音発生手段が、第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる
ことを特徴とする音響による塩基配列比較方法。
【請求項１１】
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、音高と音の大きさと音長との３つの属性のうちの任意の２つの属性の組み合わせで音の状態を定義し、原曲における前記音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた遷移確率テーブルを記憶する手段と、前記音の状態を縦軸、前記３つの属性のうちの前記２つの属性以外の残り１つの属性の値を横軸とし、その軸交点に確率を対応付けた確率テーブルを記憶する手段とを有するコンピュータを、
第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成する塩基配列数値化手段と、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記決定した音の状態が取り得る前記残り１つの属性の値の確率の列を前記確率テーブルから取得し、該取得した確率の列の先頭から途中および最後までの確率の部分列であって、部分列中の確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の確率でもって前記決定した音の状態が取り得る前記残り１つの属性の値を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の前記残り１つの属性の値として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の前記３つの属性の値を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の前記３つの属性の値に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成する演奏音決定手段と、
前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段と
して機能させるためのプログラム。
【請求項１２】
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、音高と音の大きさと音長との３つの属性のうちの任意の２つの属性の組み合わせで音の状態を定義し、原曲における音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた第１の遷移確率テーブルを記憶する手段と、前記３つの属性のうち前記２つの属性以外の残り１つの属性の原曲における値を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた第２の遷移確率テーブルを記憶する手段とを有するコンピュータを、
第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成する塩基配列数値化手段と、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記第１の遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の前記残り１つの属性の値から前記残り１つの属性の他の値への遷移確率の列を前記第２の遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の前記残り１つの属性の値から遷移する前記他の値を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の前記残り１つの属性の値として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の前記３つの属性の値を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の前記３つの属性の値に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成する演奏音決定手段と、
前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段と
して機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長、および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである楽譜を記憶する原曲記憶手段と、音高と音の大きさと音長との組み合わせで音の状態を定義し、原曲における音の状態を縦横軸とし、その軸交点に遷移確率を対応付けた遷移確率テーブルを記憶する手段とを有するコンピュータを、
第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に数値に変換し、前記第１の塩基配列に対応する第１の数値列と前記第２の塩基配列に対応する第２の数値列とを生成する塩基配列数値化手段と、
前記第１の数値列および前記第２の数値列毎に、
数値列の先頭から順番に各数値に対して、前記原曲の楽譜の音を先頭の音から順番に対応付け、
前記原曲の楽譜の先頭の音から順番に、各音毎に、当該原曲の音の状態から他の音の状態への遷移確率の列を前記遷移確率テーブルから取得し、該取得した遷移確率の列の先頭から途中および最後までの遷移確率の部分列であって、部分列中の遷移確率の総和が当該音に対応する前記数値によって一意に定まる値以上で最小になる遷移確率の部分列を特定し、該特定した部分列の最後尾の遷移確率でもって当該原曲の音の状態から遷移する音の状態を、当該原曲の音の次に演奏すべき音の状態として決定し、
前記原曲の楽譜の音のうち、先頭の音以外の音の状態を、前記原曲の音の次に演奏すべきものとして前記決定された音の状態に変更することによって、
前記第１の楽譜および前記第２の楽譜を生成する演奏音決定手段と、
前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成する楽譜統合手段と、
前記第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段と
して機能させるためのプログラム。
【請求項１４】
塩基配列を表現するｎ文字の文字情報の種類毎に、それに対応する演奏音を記憶する演奏音記憶手段を有するコンピュータを、
第１の塩基配列を表現する文字情報と第２の塩基配列を表現する文字情報とを、ｎ文字毎に分割する前記塩基配列分割手段と、
前記塩基配列分割手段で分割されたｎ文字の文字情報毎に、それに対応する演奏音を前記演奏音記憶手段から取り出すことにより、前記第１の塩基配列に対応する第１の楽譜と前記第２の塩基配列に対応する第２の楽譜とを生成する演奏音決定手段と、
前記第１および第２の楽譜のうち、同じ発音タイミングの音の状態どうしを比較し、一致する場合には何れか一方の音の状態を持つ一つの音を第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力し、相違する場合にはそれらの音の状態を持つ２つの音を前記第３の楽譜における当該発音タイミングの音として出力することにより、前記第１の楽譜と前記第２の楽譜とから前記第３の楽譜を生成する前記楽譜統合手段と、
第３の楽譜に応じた楽音を音響素子から発生させる楽音発生手段と
して機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の塩基配列を比較する装置と方法に関し、特に複数の塩基配列の差異の程度を音響的に認識できる塩基配列比較装置および塩基配列比較方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
進化は生物のもっとも大きな特徴の一つであり、遺伝子であるＤＮＡの塩基配列によってもたらされる。塩基配列は、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）およびシトシン（Ｃ）の４種類のヌクレオチドが鎖状に重合してできており、この４種類のヌクレオチドの並び方は、個々の生物種によって相違する。相違の程度は、ヒトとサルのような近接種間では小さく、ヒトとバクテリアのように実質的な共通祖先を持たない生物種どうしでは大きくなる。
【０００３】
一般に塩基配列は、ＤＮＡの場合はＡ、Ｔ、Ｇ、Ｃの４種類のアルファベットを並べて表現される。従って、複数の塩基配列の比較は、このように並べられた文字の違いを目視で認識することが基本になっている。
【０００４】
他方、自動的に楽曲を作成することのできる自動作曲機が提案ないし実用化されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。また、塩基配列を楽譜に変換する技術が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１８７８７６号公報
【特許文献２】特開平９−１２０２８３号公報
【非特許文献１】「ＤＮＡミュージック：楽譜変換アルゴリズムの検討」、The 18th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence,2004、2G1-01
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
教育現場などにおいて、生物種間の塩基配列の違いを生徒などに説明するにあたって、塩基配列の文字情報を示し、どことどこがどう違うかを事細かに説明しても、生徒が退屈するだけで、相違の程度を直感的に認識させることは難しい。全体の何パーセントが相違しているかという数値を示しても同様である。
【０００７】
他方、塩基配列を楽譜に変換する技術が非特許文献１に示されるように提案されているが、その技術の研究目的は専ら音楽性の追求にあるため、異なる複数の塩基配列からそれぞれ生成された複数の楽譜を聞き比べても、塩基配列の違いの程度を認識することは実質的に不可能である。
【０００８】
本発明の目的は、複数の塩基配列の違いの程度、換言すれば生物種間の進化学的な差異の程度を音によって直感的に認識し得るようにするための音響による塩基配列比較装置および塩基配列比較方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の音響による塩基配列比較装置は、比較対象となる複数種類の塩基配列のそれぞれについて、配列が共通の箇所は同じ音に変換し、配列が異なる箇所は異なる音に変換することによって、楽譜に変換する楽譜変換手段と、前記変換されて得られた複数の楽譜を重ね合わせて一つの楽譜に統合する楽譜統合手段と、前記統合された楽譜に応じた楽音を発生させる楽音発生手段とを備える。
【００１０】
本発明の音響による塩基配列比較方法は、ａ）楽譜変換手段が、比較対象となる複数種類の塩基配列のそれぞれについて、配列が共通の箇所は同じ音に変換し、配列が異なる箇所は異なる音に変換することによって、楽譜に変換するステップと、ｂ）楽譜統合手段が、前記変換されて得られた複数の楽譜を重ね合わせて一つの楽譜に統合するステップと、ｃ）楽音発生手段が、前記統合された楽譜に応じた楽音を発生させるステップとを含む。
【００１１】
本発明のプログラムは、コンピュータに、ａ）比較対象となる複数種類の塩基配列のそれぞれについて、配列が共通の箇所は同じ音に変換し、配列が異なる箇所は異なる音に変換することによって、楽譜に変換するステップと、ｂ）前記変換されて得られた複数の楽譜を重ね合わせて一つの楽譜に統合するステップと、ｃ）前記統合された楽譜に応じた楽音を発生させるステップとを行わせる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の塩基配列の違いの程度を音によって直感的に認識することができる。その理由は、配列が共通の箇所は同じ音に、配列が異なる箇所は異なる音にそれぞれ変換するように比較対象となる複数の塩基配列を楽譜に変換し、この複数の楽譜を重ね合わせて一つの楽譜に統合し、この統合した楽譜に応じた楽音を発生させることにより、配列が共通の箇所は単音として聞こえ、配列が異なる箇所は和音になって聞こえるため、和音の頻度によって、塩基配列の違いの程度を認識することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、本発明の実施の形態に係る音響による塩基配列比較装置は、キーボード等の入力装置１０１と、液晶ディスプレイ等の表示装置１０２と、プリンタ等の印刷装置１０３と、磁気ディスク等で構成された塩基配列記憶手段１０４、生成楽譜記憶手段１０５および統合楽譜記憶手段１０６と、スピーカ等の音響素子１０７と、機能的手段としての楽譜変換手段１０８、楽譜統合手段１０９、楽音発生手段１１０および制御手段１１１とから構成されている。
【００１４】
塩基配列記憶手段１０４には、２以上の塩基配列１０４−１〜１０４−ｘが予め記憶されている。個々の塩基配列は、或る生物のＤＮＡ配列あるいはＲＮＡ配列であり、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）およびシトシン（Ｃ）の４種類のヌクレオチドの並びの情報を示す。各塩基配列１０４−１〜１０４−ｘは、ＤＮＡの場合は図２に例示するように、Ａ、Ｔ、ＧおよびＣの４種類の文字の並びによって表現されている。
【００１５】
楽譜変換手段１０８は、塩基配列を楽譜に変換する手段である。楽譜変換手段１０８は、複数の塩基配列が与えられた場合に、配列が共通の箇所は同じ音に変換し、配列が異なる箇所は異なる音に変換する。
【００１６】
生成楽譜記憶手段１０５は、塩基配列記憶手段１０４に記憶された塩基配列１０４−１〜１０４−ｘから楽譜変換手段１０８によって生成された２以上の楽譜１０５−１〜１０５−ｙを記憶する。楽譜１０５−１〜１０５−ｙは、楽曲を構成する音列の各音を発音タイミングと音高の２つの属性で表現した音列データである。発音タイミングと音高以外に、音長と音の大きさの何れか１つまたは双方の属性を含ませるようにしても良い。
【００１７】
楽譜統合手段１０９は、生成楽譜記憶手段１０５に記憶された２以上の楽譜１０５−１〜１０５−ｙを重ね合わせて一つの楽譜に統合する手段である。
【００１８】
統合楽譜記憶手段１０６は、楽譜統合手段１０９によって生成された統合楽譜１０６−１を記憶する。
【００１９】
楽音発生手段１１０は、楽譜に応じた楽音を音響素子１０７から発生させる手段、すなわち自動演奏手段である。
【００２０】
表示装置１０２および印刷装置１０３は、必須の構成要素ではないが、楽譜を利用者に対して表示したり、用紙に印刷する場合に利用される。
【００２１】
制御手段１１１は、装置全体の制御を司る手段である。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る音響による塩素配列比較装置の全体の動作を説明する。
【００２３】
図３を参照すると、まず制御手段１１１は、入力装置１０１を通じて利用者から選択パラメータを入力する（Ｓ１０１）。この選択パラメータによって、塩基配列記憶手段１０４に記憶された複数の塩基配列１０４−１〜１０４−ｘのうち、比較対象とする２以上の塩基配列が指定される。具体的な選択の方法として、塩基配列１０４−１〜１０４−ｘがどの生物の塩基配列であるかの対応表を用意し、生物名の一覧を表示装置１０２に表示し、利用者に生物名の一覧から比較対象とする複数の生物名を選択させ、この選択された生物名に対応する塩基配列を比較対象の塩基配列とする方法が考えられる。
【００２４】
次に制御手段１１１は、選択パラメータで選択された複数の塩基配列のそれぞれについて、塩基配列記憶手段１０４から読み出した塩基配列を楽譜変換手段１０８に入力し、楽譜変換手段１０８によって生成された楽譜を生成楽譜記憶手段１０５に記憶する（Ｓ１０２）。塩基配列を楽譜に変換する楽譜変換手段１０８の詳細については後述する。
【００２５】
次に制御手段１１１は、生成楽譜記憶手段１０５に記憶された複数の楽譜１０５−１〜１０５−ｙを読み出して楽譜統合手段１０９に入力し、楽譜統合手段１０９によって一つの楽譜に統合された楽譜を統合楽譜記憶手段１０６に記憶する（Ｓ１０３）。
【００２６】
図４を参照すると、楽譜統合手段１０９は、統合対象となる複数の楽譜のうち、最初の一つの楽譜の先頭から一つの音を抽出し（Ｓ１１１）、統合対象となる残りの全ての楽譜から同じ発音タイミングの音を抽出する（Ｓ１１２、Ｓ１１３）。次に、これらの抽出した複数の音から重複する音を削除する（Ｓ１１４）。そして、重複する音を削除した残りの音を原曲の発音タイミングに従って統合楽譜に登録する（Ｓ１１５）。次に、統合対象となる楽譜に未抽出の音があるかどうかを判定し（Ｓ１１６）、未抽出の音があればステップＳ１１１に戻って未抽出の音を抽出し、上述した処理と同じ処理を繰り返す。未抽出の音が無ければ、統合楽譜を出力し（Ｓ１１７）、処理を終える。
【００２７】
最後に制御手段１１１は、統合楽譜記憶手段１０６に記憶された楽譜１０６−１を読み出して楽音発生手段１１０に入力し、楽音発生手段１１０によって楽譜１０６−１に応じた楽音を音響素子１０７から発生させる（図３のＳ１０４）。これと同時に、制御手段１１１は必要に応じて楽譜１０６−１を表示装置１０２に表示し、また印刷装置１０３から出力しても良い。また制御手段１１１は、統合前の楽譜を楽音発生手段１１０に入力してその楽譜に応じた楽音を音響素子１０７から発生させることで、単独の楽譜による演奏を行うようにしても良い。
【００２８】
図５に、比較対象となる２つの塩基配列から生成された２つの楽譜Ａおよび楽譜Ｂと、この楽譜Ａおよび楽譜Ｂを重ね合わせて一つに統合した楽譜Ａ＋Ｂの一例を示す。楽譜変換手段１０８は、２つの塩基配列のうち、配列が共通の箇所は同じ音に変換し、配列が異なる箇所は異なる音に変換するため、重ね合わせると、２つの塩基配列のうち配列が異なる箇所のみ複数の音が同時に演奏される楽譜となる。したがって、この楽譜Ａ＋Ｂに基づく演奏では、２つの塩基配列のうち配列が異なる箇所のみ、和音のような音が発生することになる（第５音と第１１音）。
【００２９】
次に本実施の形態の効果を説明する。
【００３０】
本実施の形態によれば、複数の塩基配列の違いの程度、換言すれば生物種間の進化学的な差異の程度を音によって直感的に認識することができる。その理由は、配列が共通の箇所は同じ音に、配列が異なる箇所は異なる音にそれぞれ変換するように比較対象となる複数の塩基配列を楽譜に変換し、この複数の楽譜を重ね合わせて一つの楽譜に統合し、この統合した楽譜に応じた楽音を発生させるようにしているためである。具体的には、配列が共通の箇所は単音として聞こえ、配列が異なる箇所は和音になって聞こえるため、和音の頻度によって、塩基配列の違いの程度を認識することができる。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る音響による塩基配列比較装置を構成する楽譜変換手段１０８の実施例について説明する。
【００３２】
＜楽譜変換手段の第１の実施例＞
図６を参照すると、楽譜変換手段１０８の第１の実施例は、予め用意された曲の楽譜をその曲における音の遷移確率と入力となる塩基配列とに基づいて変更することにより、入力となる塩基配列に応じた曲の楽譜を生成するものであり、磁気ディスク等で構成された数値列記憶手段２０１、原曲記憶手段２０２、遷移確率記憶手段２０３および楽譜記憶手段２０４と、機能的手段としての入力手段２０５、出力手段２０６、塩基配列数値化手段２０７、演奏音決定手段２０８および制御手段２０９とから構成されている。
【００３３】
入力手段２０５は、楽譜への変換を行う塩基配列を入力する手段である。塩基配列は、ＤＮＡの場合は図２に例示したように、Ａ、Ｔ、ＧおよびＣの４種類の文字の並びによって表現されている。
【００３４】
塩基配列数値化手段２０７は、変換対象となる塩基配列を表現する文字情報を３文字毎に数値に変換する手段である。例えば図７に示されるように、塩基配列の先頭の３文字「ＡＴＧ」を４進数３桁の数値（１０進数表示では０から６３までの数値）に変換し、以下同様に、３文字毎に数値に変換していく。
【００３５】
数値列記憶手段２０１は、塩基配列数値化手段２０７によって３文字毎に数値に変換された塩基配列の数値列２０１−１を記憶する。
【００３６】
原曲記憶手段２０２は、ベースとなる複数の曲（原曲）の楽譜２０２−１〜２０２−ｚを記憶する。各楽譜２０２−１〜２０２−ｚは、原曲を構成する音列の各音を、発音タイミング、音高、音長および音の大きさの４つの属性で表現した音列データである。
【００３７】
遷移確率記憶手段２０３は、複数の原曲のそれぞれについて、その原曲における音の遷移確率２０３−１〜２０３−ｚを記憶する。ここで、音の遷移確率とは、発音タイミングを除いた３つの属性（音高、音長、音の大きさ）のうちの少なくとも１つの属性によって音の状態を定義するとき、或る状態から次の状態への遷移確率を意味する。例えば、原曲において、ドの音の次に現れる音がミが３回、ソが７回であったとすると、ドからミへの遷移確率は０．３、ドからソへの遷移確率は０．７、ドからミおよびソ以外の音への遷移確率は０になる。この例は１つの属性（音高）のみで音の状態を定義しているが、２つの属性（例えば音高と音の大きさ、あるいは音高と音長、あるいは音長と音の大きさ）で音の状態を定義し、それらの状態間の遷移確率を用いるようにしても良いし、３つの属性（音高と音の大きさと音長）で音の状態を定義し、それらの状態間の遷移確率を用いるようにしても良い。
【００３８】
演奏音決定手段２０８は、原曲における音の遷移確率と数値化された塩基配列とに基づき、原曲の各音から次に演奏すべき音を決定する手段である。ここで、３つの属性（音高と音の大きさと音長）で音の状態を定義し、それらの状態間の遷移確率を用いる場合、次に演奏すべき音の音高と音の大きさと音長とが同時に求まる。しかし、１つまたは２つの属性によって音の状態を定義する場合、定義に用いられなかった残りの属性の値を別途求める必要がある。この残りの属性の値を求める方法としては、以下のような方法がある。
【００３９】
第１の方法は、他の属性と同様に遷移確率に基づいて決定する方法である。例えば、定義に用いられなかった残りの属性が音長である場合、原曲における音長の遷移確率（或る音長から或る音長へと変化する確率）と数値化された塩基配列とに基づいて、原曲の各音の音長から次に演奏すべき音の音長を決定する。
【００４０】
第２の方法は、遷移確率に基づいて決定された次の音の状態が取り得る残りの属性の値について、別途作成しておいた確率モデルに基づいて決定する方法である。例えば、定義に用いられなかった残りの属性が音長である場合、原曲における音の各状態（音高と音の大きさ）毎に各音長を取り得る確率モデルを求めておき、遷移確率に基づいて次の音の状態が決定されたら、その状態が取り得る音長を前記確率モデルに基づいて決定する。
【００４１】
本実施例では一例として、上記の第２の方法を使用する。そのために、図８に示される状態定義テーブル２０３−１１によって、音高と音の大きさの組み合わせで音の状態をｎ通り定義し、図９に示される遷移確率テーブル２０３−１２によって、各状態１〜ｎ毎の状態１〜状態ｎへの遷移確率ｘij（ｉ、ｊ＝１〜ｎ）を記憶する。ここで、原曲において、状態ｉを取る音が最終音以外に少なくとも１つ存在する場合、遷移確率テーブル２０３−１２における状態ｉの行に記載される遷移確率ｘi1、ｘi2、…、ｘinの総和は１になる。また、原曲において、状態ｉを取る音が最終音以外に１つも存在しない場合、遷移確率テーブル２０３−１２における状態ｉの行に記載される遷移確率ｘi1、ｘi2、…、ｘinの総和は０になる。
【００４２】
また、図１０に示される確率テーブル２０３−１３によって、各状態１〜ｎが取り得る音長１〜音長ｍの確率ｙij（ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｍ）を記憶する。ここで、原曲において、状態ｉを取る音が少なくとも１つ存在する場合、確率テーブル２０３−１３における状態ｉの行に記載される確率ｙi1、ｙi2、…、ｙimの総和は１になる。また、原曲において、状態ｉを取る音が１つも存在しない場合、確率テーブル２０３−１３における状態ｉの行に記載される確率ｙi1、ｙi2、…、ｙimの総和は０になる。
【００４３】
状態定義テーブル２０３−１１、遷移確率テーブル２０３−１２および確率テーブル２０３−１３は、各原曲に対応付けて遷移確率記憶手段２０３に記憶されている（図６には図示せず）。演奏音決定手段２０８は、これらのテーブルを参照して原曲の各音から次に演奏すべき音を決定する。具体的には、本実施例の場合、図１１に示されるように、原曲中に音１、音２、音３の順で音が並んでいるとすると、音１の音高と音の大きさで特定される状態と図９に示される遷移確率テーブル２０３−１２と塩基配列の数値とから、次に演奏すべき音２’の状態（音高と音の大きさ）を決定し、この決定した状態と図１０に示される確率テーブル２０３−１３と塩基配列の数値とから、音２’の音長を決定する。音２’の次に演奏する音３’も同様に、直前の原曲の音２をベースに決定される。
【００４４】
楽譜記憶手段２０４は、演奏音決定手段２０８で決定された演奏音のデータ列を編曲の楽譜２０４−１として記憶する。
【００４５】
出力手段２０６は、編曲の楽譜２０４−１を出力する手段である。
【００４６】
制御手段２０９は、楽譜変換手段１０８全体の制御を司る手段である。
【００４７】
次に、本実施例の楽譜変換手段１０８の全体の動作を説明する。
【００４８】
図１２を参照すると、まず制御手段２０９は、入力手段２０５を通じて図１の制御手段１１１から与えられた塩基配列を塩基配列数値化手段２０７へ入力し、塩基配列数値化手段２０７で変換された数値の列２０１−１を数値列記憶手段２０１に記憶する（Ｓ２０１）。
【００４９】
次に制御手段２０９は、原曲記憶手段２０２から編曲の対象となる原曲の楽譜における最初の音を編曲の最初の演奏音として楽譜記憶手段２０４へ出力すると共に、その最初の音の音高と音の大きさとを直前の音の状態としてセットする（Ｓ２０２）。ここで、原曲記憶手段２０２に記憶されている複数の原曲の楽譜のうち、どの楽譜を使用するかは装置で自動的に決定しても良いし、入力装置１０１から入力された利用者からの指示で選択しても良い。また制御手段２０９は、このステップＳ２０２において、原曲の楽譜に対応する確率情報（図８〜図１０）を遷移確率記憶手段２０３から読み出して、演奏音決定手段２０８に設定しておく。
【００５０】
次に制御手段２０９は、数値列記憶手段２０１に記憶された数値列２０１−１の先頭から１つの数値を読み出し（Ｓ２０３）、この読み出した数値とセットした直前の音の状態（音高と音の大きさ）とを演奏音決定手段２０８に与え、これらの情報と設定された確率情報とから演奏音決定手段２０８で決定された演奏音（音高と音の大きさと音長）を編曲の楽譜２０４−１を構成する次の音として楽譜記憶手段２０４に記憶する（Ｓ２０４）。ここで、音の発生タイミングは原曲と同じとする。
【００５１】
次に制御手段２０９は、数値列２０１−１に未入力の数値があるかどうかを判定し（Ｓ２０５）、未入力の数値が残っていれば、原曲の次の音の音高と音の大きさを直前の音の状態としてセットする（Ｓ２０６）。なお、原曲に次の音が存在しなければ、例えば、原曲の最初の音に戻って処理を続ける。そして、ステップＳ２０３へ戻って数値列２０１−１から未入力の数値を読み出し（Ｓ２０３）、この読み出した数値とセットした直前の音の状態（音高と音の大きさ）とに基づいて、演奏音決定手段２０８に次の演奏音を決定させる処理を繰り返す。他方、数値列２０１−１の全てを入力し終えた場合（Ｓ２０５でＮＯ）、制御手段２０９は、楽譜記憶手段２０４に記憶された編曲の楽譜２０４−１を出力手段２０６により図１の制御手段１１１へ出力し（Ｓ２０７）、楽譜変換の処理を終える。
【００５２】
ステップＳ２０４の詳細を図１３を参照して説明する。
【００５３】
まず演奏音決定手段２０８は、入力された塩基配列の数値を６３で割った商を変数ｘmaxに代入する（Ｓ３０１）。塩基配列の数値は４進数３桁の数値で、その値域は１０進数で０〜６３なので、変数ｘmaxの値域は０〜１になる。次に演奏音決定手段２０８は、セットした音の状態の番号を変数ｉに代入する（Ｓ３０２）。例えば、セットした音の状態が状態２であれば、その状態の番号は２なので、ｉ＝２とする。次に、次の音の状態番号を保持する変数ｊを１に初期化し（Ｓ３０３）、確率の累積値を保持する変数Ｔxを０に初期化する（Ｓ３０４）。
【００５４】
そして、図９の遷移確率テーブル２０３−１２を参照して、遷移確率ｘi1の値を変数Ｔxに加算し（Ｓ３０５）、変数Ｔxの値がｘmax以上になったかどうかを判定する（Ｓ３０６）。変数Ｔxの値がｘmax以上でなければ、変数ｊの値を＋１して、２とし（Ｓ３０７）、遷移確率ｘi2の値を変数Ｔxに加算し（Ｓ３０５）、変数Ｔxの値がｘmax以上になったかどうかを再び判定する（Ｓ３０６）。以上のような動作を、変数Ｔxの値がｘmax以上になるまで繰り返し、変数Ｔxの値がｘmax以上となった時点のｊの値で特定される状態ｊの音高と音の大きさを図８の状態定義テーブル２０３−１１から取得し、これを次に演奏すべき音の音高と音の大きさとして保存する（ステップＳ３０８）。この動作を簡略化した例を挙げて説明すると、次のようになる。
【００５５】
今、状態の数を８とし、状態１から他の状態への遷移確率が図１４に示すような値であったとする。このとき、ｉ＝１、塩基配列の入力値が２０でｘmax＝０．３２とすると、ｊ＝４のとき、0.125＋0.0＋0.125＋0.125≧0.32なので、次の音の状態は状態４と決定される。また、塩基配列の入力値が４５でｘmax＝０．７２とすると、ｊ＝５のとき、0.125＋0.0＋0.125＋0.125＋0.5≧0.72なので、次の音の状態は状態５と決定される。
【００５６】
再び図１３を参照すると、演奏音決定手段２０８は、次の音の状態が決定すると、この決定した次の音の状態から音長を求めるため、まず次の音の状態ｊの番号ｊを変数ｉに代入した後（Ｓ３０９）、変数ｊを１に初期化すると共に（Ｓ３１０）、確率の累積値を保持する変数Ｔyを０に初期化する（Ｓ３１１）。
【００５７】
そして、図１０の確率テーブル２０３−１３を参照して、確率ｙi1の値を変数Ｔyに加算し（Ｓ３１２）、変数Ｔyの値がｘmax以上になったかどうかを判定する（Ｓ３１３）。変数Ｔyの値がｘmax以上でなければ、変数ｊの値を＋１して、２とし（Ｓ３１４）、確率ｙi2の値を変数Ｔyに加算し（Ｓ３１２）、変数Ｔyの値がｘmax以上になったかどうかを再び判定する（Ｓ３１３）。以上のような動作を、変数Ｔyの値がｘmax以上になるまで繰り返し、変数Ｔyの値がｘmax以上となった時点のｊの値に等しい音長を、次に演奏すべき音の音長として保存する（ステップＳ３１６）。
【００５８】
次に演奏音決定手段２０８は、ステップＳ３０８で保存した音高と音の大きさ及びステップＳ３１５で保存した音長を、次に演奏すべき音の音高、音の大きさ及び音長として出力手段２０６により制御手段２０９へ出力する（Ｓ３１６）。
【００５９】
次に本実施例の楽譜変換手段１０８の効果を説明する。
【００６０】
本実施例の楽譜変換手段１０８は、塩基配列に応じて原曲を編曲するように構成されているため、塩基配列を音楽性の高い楽譜に変換することができる。
【００６１】
また本実施例の楽譜変換手段１０８は、塩基配列を表現する文字情報を３文字毎に数値に変換し、その数値に依存して次の演奏音を決定しているため、生物学的に意味のある変換が可能である。その理由は、生物の体内では塩基配列の情報を基にしてアミノ酸配列（タンパク質）が合成されるが、合成されるアミノ酸の種類は、塩基配列の３文字の塩基の組み合わせによって決定されるためである。
【００６２】
また本実施例の楽譜変換手段１０８では、塩基配列を表現する文字情報を３文字毎に４進数３桁の数値に変換するため、３桁の数値における１桁目は数値に与える影響が小さくなる。これは、３文字目の塩基がアミノ酸に与える影響が小さいために３文字目の塩基は突然変異を起こし易いが、それによる生物学的な影響は小さいという生物学的特性に合っており、生物学的に意味のある数値変換方法であると言える。
【００６３】
なお、本実施例では塩基配列を３文字毎に数値に変換したが、一般にｎ（１以上の正の整数）文字毎に数値に変換することができる。
【００６４】
＜楽譜変換手段の第２の実施例＞
図１５を参照すると、楽譜変換手段１０８の第２の実施例は、第１の実施例のような編曲方式ではなく、塩基配列と演奏音との対応関係に基づいて楽譜を生成するものであり、磁気ディスク等で構成された配列記憶手段３０１、演奏音記憶手段３０２および楽譜記憶手段３０３と、機能的手段としての入力手段３０４、出力手段３０５、塩基配列分割手段３０６、演奏音決定手段３０７および制御手段３０８とから構成されている。
【００６５】
入力手段３０４は、楽譜への変換を行う塩基配列を入力する手段である。塩基配列は、ＤＮＡの場合は図２に例示したように、Ａ、Ｔ、ＧおよびＣの４種類の文字の並びによって表現されている。
【００６６】
塩基配列分割手段３０６は、変換対象となる塩基配列を表現する文字情報を３文字毎に分割する手段である。
【００６７】
配列記憶手段３０１は、塩基配列分割手段３０６によって３文字毎に分割された塩基配列を記憶する。
【００６８】
演奏音記憶手段３０２は、塩基配列を表現する３文字の文字情報の種類毎に、それに対応する演奏音を記憶する。塩基配列を表現する３文字の文字情報の種類は合計６４通りあるので、それらに対してそれぞれ異なる演奏音を対応付けても良い。しかし、より一層、生物学的に意味のある変換を可能にするために、３文字分の塩基配列をコドン表と呼ばれる変換表によって対応するアミノ酸に変換し、同じアミノ酸に変換される塩基配列の３文字分は同じ演奏音に対応付けるようにしても良い。この場合、約２０種類のアミノ酸があるので、演奏音の種類は約２０種類になる。なお、演奏音記憶手段３０２に記憶される演奏音は、音高のみが相違し、音の大きさと音長は全て同じにして良い。また、音の発生タイミングは予め定められたタイミングで固定とする。
【００６９】
演奏音決定手段３０７は、３文字分の塩基配列に対応する演奏音を演奏音記憶手段３０２から取り出す手段である。
【００７０】
楽譜記憶手段３０３は、演奏音決定手段３０７で決定された演奏音のデータ列を楽譜３０３−１として記憶する。
【００７１】
出力手段３０５は、楽譜３０３−１を出力する手段である。
【００７２】
制御手段３０８は、楽譜変換手段１０８全体の制御を司る手段である。
【００７３】
次に、本実施例の楽譜変換手段１０８の全体の動作を説明する。
【００７４】
図１６を参照すると、まず制御手段３０８は、入力手段３０４を通じて図１の制御手段１１１から与えられた塩基配列を塩基配列分割手段３０６へ入力し、塩基配列分割手段３０６で３文字毎に分割された塩基配列を配列記憶手段３０１に記憶する（Ｓ４０１）。
【００７５】
次に制御手段３０８は、演奏音記憶手段３０２から塩基配列と演奏音との対応情報を読み出して演奏音決定手段３０７に設定し、配列記憶手段３０１から最初の３文字分の塩基配列を読み出し（Ｓ４０２）、この読み出した塩基配列を演奏音決定手段３０７に与え、この塩基配列と設定された対応情報とに基づいて演奏音決定手段３０７で決定された演奏音を１つの演奏音として楽譜記憶手段３０３に記憶する（Ｓ４０３）。
【００７６】
次に制御手段３０８は、分割された未入力の塩基配列があるかどうかを判定し（Ｓ４０４）、未入力の塩基配列が残っていれば、ステップＳ４０２へ戻って分割された未入力の塩基配列を入力し（Ｓ４０２）、この入力した塩基配列と設定された対応情報とに基づいて、演奏音決定手段３０７に次の演奏音を決定させる処理を繰り返す。他方、配列記憶手段３０１に記憶された全ての塩基配列を入力し終えた場合（Ｓ４０４でＮＯ）、制御手段２０９は、楽譜記憶手段３０３に記憶された楽譜３０３−１を出力手段３０５により図１の制御手段１１１へ出力し（Ｓ４０５）、楽譜変換の処理を終える。
【００７７】
次に本実施例の楽譜変換手段１０８の効果を説明する。
【００７８】
本実施例の楽譜変換手段１０８は、塩基配列と演奏音との対応関係に基づいて楽譜を生成するように構成されているため、音楽性は乏しいが、変換処理を簡素化でき、高速な処理が可能になる。
【００７９】
また本実施例の楽譜変換手段１０８は、塩基配列を表現する文字情報を３文字毎に分割し、３文字分の塩基配列に依存して演奏音を決定しているため、生物学的に意味のある変換が可能である。その理由は、生物の体内では塩基配列の情報を基にしてアミノ酸配列（タンパク質）が合成されるが、合成されるアミノ酸の種類は、塩基配列の３文字の塩基の組み合わせによって決定されるためである。
【００８０】
なお、本実施例では塩基配列を３文字毎に分割したが、一般にｎ（１以上の正の整数）文字毎に分割することができる。
【００８１】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以上の例に限定されず、その他各種の付加変更が可能である。例えば、第１の実施例の演奏音決定手段２０８を使用する場合に、ベースとなる原曲の楽譜に応じた演奏を行う機能を持たせるようにしても良い。また本発明の音響による塩基配列比較装置は、その有する機能をハードウェア的に実現することは勿論、コンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、磁気ディスクや半導体メモリ等のコンピュータ可読記録媒体に記録されて提供され、コンピュータの立ち上げ時などにコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータを前述した実施の形態における楽譜変換手段、楽譜統合手段、楽音発生手段として機能させ、前述した処理を行わせる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、本発明に係る音響による塩基配列比較装置および塩基配列比較方法は、複数の塩基配列の相違の程度を音響的に認識するための装置および方法として有用であり、特に教育現場などにおいて生物種間の進化学的な差異の程度を音によって直感的に認識させるための装置および方法に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態に係る音響による塩基配列比較装置のブロック図である。
【図２】塩基配列の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る音響による塩基配列比較装置の処理例を示すフローチャートである。
【図４】楽譜統合手段の処理例を示すフローチャートである。
【図５】楽譜の統合例を示す図である。
【図６】塩基配列を楽譜に変換する楽譜変換手段の第１の実施例のブロック図である。
【図７】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する塩基配列数値化手段の動作説明図である。
【図８】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する遷移確率記憶手段に記憶される状態定義テーブルの内容例を示す図である。
【図９】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する遷移確率記憶手段に記憶される遷移確率テーブルの内容例を示す図である。
【図１０】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する遷移確率記憶手段に記憶される確率テーブルの内容例を示す図である。
【図１１】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する演奏音決定手段の機能説明図である。
【図１２】第１の実施例の楽譜変換手段の処理例を示すフローチャートである。
【図１３】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する演奏音決定手段の処理例を示すフローチャートである。
【図１４】第１の実施例の楽譜変換手段を構成する演奏音決定手段の演奏音決定方法の説明に使用する遷移確率を示す図である。
【図１５】塩基配列を楽譜に変換する楽譜変換手段の第２の実施例のブロック図である。
【図１６】第２の実施例の楽譜変換手段の処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１０１…入力装置
１０２…表示装置
１０３…印刷装置
１０４…塩基配列記憶手段
１０５…生成楽譜記憶手段
１０６…統合楽譜記憶手段
１０７…音響素子
１０８…楽譜変換手段
１０９…楽譜統合手段
１１０…楽音発生手段
１１１…制御手段
【図１】
0004830148.tif 000002
【図２】
0004830148.tif 000003
【図３】
0004830148.tif 000004
【図４】
0004830148.tif 000005
【図５】
0004830148.tif 000006
【図６】
0004830148.tif 000007
【図７】
0004830148.tif 000008
【図８】
0004830148.tif 000009
【図９】
0004830148.tif 000010
【図１０】
0004830148.tif 000011
【図１１】
0004830148.tif 000012
【図１２】
0004830148.tif 000013
【図１３】
0004830148.tif 000014
【図１４】
0004830148.tif 000015
【図１５】
0004830148.tif 000016
【図１６】
0004830148.tif 000017