SOUND

平成28年度研究助成 【サウンド技術振興部門】より

音程感覚の習得とより良い歌唱体験の補助
会津大学 コンピュータ芸術学講座准教授

Julián Villegas

いくつかの歌唱トレーニングをするための製１．序論

品がすでに存在している。いくつかのソルフェ

歌うことが健康に良い影響をもたらすことージュ（読譜や聴音）のツールは歌い手のパフは長い間議論されてきた。歌うことが不安、落ォーマンスが終わった後で音によるフィードバ

ち込み等の治療に導入された場合の効果につックを提供するが、これでは、ユーザーが誤っいては、一部の研究者は確かな証拠に欠くとたピッチの位置を把握することを制限してしましているが 、歌うことには、快適さと健康増う。また、レコーディング・スタジオやライブ進をもたらす効果とともに、社会的インタラで広く使われているリアルタイムの自動チュクション、感情表出、認知的発達を促進するーニング・システム（例えば、Antares Auto-という魅力的な特徴がある。

Tune Live）があるが、それらはふつうピッチ

1）

音痴と呼ばれる音楽的な障害に苦しんでいを修正するためのもので、歌唱力の向上に使用る一部の人々は、音のピッチを処理することされるものではない。さらに、著者の知る限り、が出来ないが、このような全体の人口に占めこれらのツールのどれにも、チューニングの調る割合は少ない（2% ～ 5%) 。したがって、整機能（異なるチューニングで歌う場合に必要）大部分の人間は歌うことが身体的に出来るが、を具備しておらず、声を自己ハーモナイズさせ我々の多くは、異なる理由（自意識過剰や、早る機能、つまり独りでも和声を楽しむことがでまった批判等）で私的な時でさえ歌うことを控きるという機能もない。そこで、本研究では今える。結果として、しばしば自己申告により“下までにのべた欠点を克服するためのツールを構手な歌い手”とされる個人は、歌う幸せを逃想した。このツールは誰もが入手可能であり（オしているのかもしれない。

ープンなハードウェアとソフトウェアを使用）、2）

歌唱能力が劣るということには多くの要因汎用的である。例えば、それは歌唱力の判断にがあるが、ピッチの不正確さが最も目立つ点で有用なだけでなく、訓練された歌い手に対してある。ピッチの不正確さの他には、タイミンも異なるチューニングをマスターすることを補グのズレや表現不足などがある。本研究では、助してくれる。

ピッチの不正確さを改善することに焦点を当

聴覚における粗さ感（ラフネス）とピッチてるが、ここで提示する内容と同様の技術がの関係に基づいて、そして弦楽器の弦間のうな他の要因の改善にも応用することができるとりを除去する一般的なチューニング手法に触発考えている。

され、本システムのユーザーは現在のピッチと103）

SOUND

望ましいピッチとの間の干渉（現在の声の調のれるヴィジュアルプログラミング言語のPure-ずれ）を最小化するために、音調を整えることdataができると仮定した。このような方法は長期的ーディングの移植性を活かすことにより、携な歌唱力の改善にもつながることが期待され帯性のあるマイクロプロセッサーであるRasp-る。

berry Pi や、デスクトップコンピューターのた4）によって構築されている。Pure-dataコ

この進捗報告では、歌うことに遠慮がちな歌めのアプリケーションをつくることができる。

い手の歌唱力向上のためのツールの実装方法、

図１は、このアプリケーションの異なるモード提示方法の可能性、および今後の評価法に関しとその構成要素を示している。以下に記すようて議論する。に、2つのオペレーションモードは同じDSP技術と画像表示系を使用する。いくつかのプラッ２．実装

トホームのためのハードウェア実装要領、ソー

このシステムは、音響系リアルタイム・ソフ

スコード、実行ファイルは、以下のURLからトウェア・アプリケーションのために広く使わ入手可能である。https://bitbucket.org/julovi/

図１

プロジェクトの全体図
11

SOUNDで行われる。

self-duet.

音律系はいくつかの12音律から選ぶことがで２．１構成きる。これらの音律は‘Scala’データベース

8）

歌い手のピッチ（ここでは、ピッチとは基本からピタゴラス音律、プトレマイオス音律、中周波数と同義）は母音箇所（すなわち、信号が全音律、平均律のような歴史的なものを含めて調和的であるとき）からそのサイン波成分を検抽出した。これらの音律の基準周波数はデフォ出することによって追跡される。５）で提案さルトでA4= 440 Hzとしている。

れているように、現在のピッチを決定するのに干渉と雑音を避けるために、耳覆い型のヘッ尤度関数が用いられる。この追跡では最新のドフォンで音を再生するとともに、頭部に取り4096の音声サンプルが考慮され、デフォルトでつけた高指向性マイクで歌い手の音声を捉えるは半音の10分の1までのずれを検出可能であことを推奨している。

る。
ピッチ調整は‘Pitch-Synchronous Overlapand Add’（PSOLA）アルゴリズム

２．２

オペレーションを使用しユーザーには図１の右側に示したようなグラて実行される。これはピッチ周期を検出し、そフィック・インターフェイスが提供される。ラの周期間で信号を重ね合わせる量を調整してピジオボタンによって、‘オートチューニング’

ッチを上げたり（重なりを増やす）下げたり（重か‘セルフデュエット’モードの選択、音律のなりを減らす）する手法に基づいている。他の選択、基準ピッチ（例えばバロック音楽では方法と比較して、PSOLAは音声フォルマント

A4= 415 Hz、クラシックではA4= 430 Hzなを保つという長所があり、処理された声をよりど）の選択を行うことが出来る。バイパスボタ

自然に保つことができる。

ンによって、ユーザーは出力信号に処理された

5）

このプロジェクトで使われたPSOLAの実装はshifter ～信号を加えたり、除いたりすることが出来る。と呼ばれているMax/MSPオブジ

聴覚系のフィードバックの他に、ユーザーは現ェクトから移植している。この実装例ではピッ在のピッチの望まれる値からのズレを視覚的に

チ周期は1000のサンプルから計算され、希望値得ることも出来る。ピッチの理想値と実現値とと現在のピッチ（Hz）との比率ｒが 0.1<r≦6.0の差の累積距離値が数値スコアの計算に使われである場合のみ調整される。ピッチ検出の段階る。このスコアがユーザーの上達度合をたどると同様に、これらの調整は音声の母音箇所だけために使われる。

127）

SOUNDとは無関係であるため、音高を合わせるプレッ２．
３

オートチューニングモード

シャーからは解放されるが、和声で歌う事の利オートチューニングモードが選択されたとき点は維持される。また、協和音の音程を選ぶこは、ユーザーは仮想MIDIキーボードを通してとは音楽の初心者には難しいように思われるかメロディーを演奏することができ、選ばれた音もしれないが、提案されたインターフェースが律に対応する譜の周波数に合わせて歌い手のピ新たな探求心を招き、それらの懸念が払しょくッチを調整する。そのままの音声と、プログラされることを信じている。

ムによって調整された音声が同時に提示されれば、うなりを除去することで音調の修正を促進することが出来る。

３．最後にシステムのプロトタイプはすでに動作を確

初期設定では12音平均律のチューニングが提認 済 み で あ り、 現 在 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ ー

供されるが、ユーザーの目的によりふさわしいRaspberry Pi による組み込みシステム開発の1つ（中全音律、ピタゴラス音律など）に変え最終段階に至っている。PCによるプロトタイることができる。メロディーがない場合、ソフプでは、この方法が歌うことに不安を感じる人

トウェアは歌い手のピッチを選択された音律のたちの自信とスキル向上のために有用であるか中で最も近い音高に合わせる。

どうかの事例調査を実施している。リアルタイ
ムの視覚的フィードバックのみによる方法に対２．
４

セルフデュエットモード

し、オーディオとビジュアルのフィードバック

このモードのデフォルトでは、ユーザーはメを使用することの利点を比較するために一連のロディーを歌いながら、同時にユーザーが望む実験を準備している。また、芸術的表現のため音程を仮想キーボードで弾くことができる。ソのツールとして、この装置をライブパフォーマ

フトウェアはオリジナルの音声に加えて、そのンスで使う方法を探求している。

音声をユーザーが選んだ音程に移調する。セル
フデュエットモードでは、それぞれのキーは仮謝意

想キーボードの中心のC4からの音程を表す。

この文章に貴重なコメントと校正をしてくれ

例えば、E4を押下するとそのままの音声よりた小泉宣夫教授、西村 憲教授と石原睦子氏にも長三度（M3）上の音を生じさせる。このモ対して感謝したい。

ードでは実際の歌い手のピッチと基準のピッチ
13

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参考文献

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