情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

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プロミュージシャンの曲と乱数列生成器を利用した初学者向けメロディ作曲支援システムの開発
菊地 純輝1,a)柳 英克1,b)

美馬 義亮1,c)

概要：独自のスタイルを実現した質の高いポピュラー音楽の作曲には、音楽理論や音楽の発想が不可欠であるが、作曲が未経験である作曲初学者はそのような技術を持たないため、作曲が出来ない。本研究では、プロミュージシャンの曲が持つ質の高さに注目し、プロミュージシャンの曲の演奏データと乱数列生成器を組み合わせたメロディ作曲支援システムを開発する。システムは、作曲技術を持たないユーザーでもプロミュージシャンの曲から生成された作曲候補を素早く取捨選択することにより作曲を行えることを目指しており、ピアノロールタイプの画面と専用のボタンとレバーによるインタフェースを持つ。今後は、開発したシステムにより作曲された曲がプロミュージシャンと同様の強さの感情的印象を与えるかについて検証を行う。

Development of Composition Support System Using Songs ofProfessional Musicians and Rundom Number Sequence Generator
Junki Kikuchi1,a)Hidekatsu Yanagi1,b)

Yoshiaki Mima1,c)

Abstract: It is diﬃcult for inexperienced user to compose a song for a paticular genre. In this paper, wedevelop a system to support melody idea of an inexperienced composer. This system proposes a new melody
to the user from songs of professional musicians and rundom number sequence generator. The system isinstalled piano roll screen and button controller. In the future the song was composed by the user to verify
that give an emotional impression.

1. はじめにポピュラー音楽を作曲するプロミュージシャンは、大衆る。そのため、作曲未経験者の多くはプロの質を持つ曲の作曲が困難であり、様々な作曲支援システムの提案が行われている。に親しまれる音楽の作曲技術に長けており、音高変化やリ初学者でも質の高い曲を作曲出来るシステムを開発出来ズムに何らかの法則を設けることで音楽スタイルを実現

れば、ブライダルの場面等に利用されるホームムービー、し、広く訴求力のある曲を作曲している。しかし、そのよ事業や製品提案時のプレゼンテーションや、過去の振り返うな曲の作曲には、ポピュラー音楽の形式やバークリー・りスライドショーにおける、感情伝達に効果的な音楽表現

メソッド [1] 等の音楽理論についての体系的な知識、ポピュを独自の曲により行えるようになり、状況や文脈に特化しラー音楽の分析や演奏をした経験から培われる音楽の発想た音楽表現を可能にすることや、今まで既存楽曲を用いらなど、様々な技術が求められる。また、音楽スタイルの実れたことによる著作権の問題解決が期待出来る。

現方法はそれぞれのプロミュージシャンが独自に修得す

作曲未経験者を対象とした作曲支援システムの実現には、大きく分けて二種類のアプローチが取られてきた。

1a)b)c)

公立はこだて未来大学
Future University Hakodateg2115010@fun.ac.jp
yanagi@fun.ac.jp
mima@fun.ac.jp© 2016 Information Processing Society of Japan

一つ目のアプローチは、何らかのアルゴリズムに従って、乱数列生成器や確率論、作曲テンプレートを用いてシステ
ムが曲を生成する方法である [2], [3]。これは、音楽の発想

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4 章で実装について述べる。最後に、5 章で本研究のまと効果がある反面、システムが生成した音楽を編集することめを行い、今後の展望を述べる。

は音楽理論の知識を持たない作曲者にとって困難である。
従って作曲者は何度も条件を変え、曲を生成し聴き直す必

2. 関連研究要があり、好みの曲が現れるまでには時間と労力を要する。

1 章で説明した以外にも、作曲初学者の作曲を支援する試編集時の情報表示により編集を支援するシステム [4], [5] もみがいくつか行われている。ACID[10] や、GarageBand[11]存在するが、作曲未経験者が情報の意図を理解して編集すでは、予め用意された音素材から好みのものを選択する

るには、多くの試行錯誤と試聴による経験が必要であるとことで作曲するアプローチを取っており、作曲初学者の考えられる。

メロディ発想を支援している。しかし、素材数の多さや、二つ目のアプローチは、システムが設定した特定のス素材同士の組み合わせ方の困難さには課題が残る。W.A.

ケール等の理論的な枠内で作曲者がメロディを発想し、シMozart (1746 ー 1791) は、各小節にそれぞれ複数のメロステムが伴奏を付加する方法である [6], [7], [8]。これは、ディを用意し、それらをさいころの出目に合わせて組み作曲者の意図を曲に反映しやすい反面、作曲者のメロディ合わせる「音楽のさいころ遊び」という曲を作曲していの発想が必要であり、そのような発想を持たない場合は、る [12]。YAMAHA による VOCALOID first[13] でも同様作曲は困難な作業になる。また、メロディが作曲できた場のアプローチを取っており、音素材を選択する困難さを解合においても、伴奏とメロディのスタイルを一致させるこ決したが、素材を用意する困難さや、曲に使用した素材をとは難しいといえる。

編集する方法の困難さには課題が残る。本研究による作曲

プロミュージシャンは、メロディと伴奏の音高変化や使システムは、既存曲により素材を生成し、似た音楽スタイ用音、リズムに何らかの法則を用いることで、一定の音楽ルの既存曲同士からなる素材を組み合わせて作曲するたスタイルを持った曲を作曲し、その音楽スタイルに使用さめ、より素材の作成、素材の組み合わせや編集が容易になれたそれぞれの音楽要素が協調し合うことで、曲の聴者にることが期待出来る。岡田ら [14] は「盛り上がり度」とい特定の感情を強く伝達していると考えられる。Cope は、う時間軌跡を描くことで、素材を挿入する作曲手法を提案

過去のプロ作曲家が用いた音高変化のパターンとリズムをしたが、これは本研究で対象とする数小節の作曲範囲より用いることで、曲の持つ音楽スタイルを再現することに成もより大きな規模の編集が対象である。

功しており、作曲家の音高変化を用いると、一定の音楽スタイルを持った曲の作曲が可能であることが分かってい3. 設計

る [9]。そこで本研究では、プロミュージシャンの曲を元に本研究では、音楽の発想や理論の知識と作曲の経験を持生成した音高変化の条件下で、乱数列生成器を利用して数たない作曲初学者を対象に、プロミュージシャンの曲と乱小節単位のメロディを複数生成することで、作曲初学者の数列生成器を元に質の高いメロディと伴奏の曲を生成し、作曲を支援するシステムを開発する。ここでいう作曲初学作曲初学者の作曲を支援するシステムの開発を目指す。以者とは、音楽の発想や理論の知識を持たない人であり、国下には、このシステムに必要な要件を述べる。

内における義務教育以外に特別な音楽教育や音楽演奏を経験していない作曲者と定義する。

3.1 操作方法の限定開発するシステムは、プロミュージシャンの曲を素材曲本システム（図 1）では、対象ユーザーを作曲の発想をとし、素材曲のメロディからそれぞれのコード進行上の音持たない初学者に限定しているため、メロディの作曲操作高遷移パターンを学習する。そして、同じ音高からの音高が必ず乱数によるメロディ提案から始まるようにしてい遷移パターンをまとめ、そこから乱数列生成器を用いて連る。それ以降の操作の大半は、生成したメロディを再生成続して音高遷移を選択することで、特定の連続音高遷移するか、次のメロディを生成するかの二つの操作に限られデータを生成する。このデータを素材曲のリズムと合わせており、ユーザーの操作可能な道筋を限定することで、作てメロディを生成することで、作曲初学者のメロディの発曲に馴染みのないユーザーでも操作が可能なインタフェー想を支援する。生成したメロディは素材曲の伴奏とともにスを目指している。

即座に再生され、作曲初学者によりメロディの好みを判断される。そして、続きのメロディを作曲するか、メロディ3.2 音楽の最低限の要素を示す視覚表現を再生成することで、作曲プロセスを進める。生成したメ

本システムが想定している対象ユーザーは音楽知識を持

ロディは音高の編集が可能で、編集した場合は素材曲の音たないため、楽曲を示すため多くの記号を用いる楽譜を読高遷移に自動で修正される。そのため、作曲初学者でも生むには楽典の学習が必要である。そのため、可視化する音成後のメロディの修正が可能であると考えられる。

楽要素を最低限の要素に絞り、縦軸を音高、横軸を発音タ

以下では、2 章で関連研究、3 章で設計について説明し、© 2016 Information Processing Society of Japan

イミングと音長を視覚的に示したピアノロールタイプのイ559

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図 1

作曲インタフェース

Fig. 1 Composition interface .

図 2 システム構成

Fig. 2 System configuration .

ンタフェースを使用している。

3.3 素早く操作可能なユーザインタフェース
ユーザーは作曲中にメロディを何度も生成、再生成操作をすることが想定される。そのため、操作指定に比較的時間を要するマウスインタフェースを使用せず、専用のボタンとレバーによるインタフェースを用意した（図 1）。これ
により、ユーザーは操作可能な機能を視覚的に把握し、素早く操作をし直すことを目指している。

3.4 メロディ推薦操作
本システムは既存楽曲の解析情報を元にランダム生成されたメロディを、既存楽曲のリズムに沿って推薦する（図 3）。従って、提案システムは事前に既存楽曲を解析する必要がある。このシステムは既存楽曲からメロディとコード進行を解析し、それぞれの要素の状態遷移パターンを定義し、データとして記録する。システムはこの状態遷移パターンを元に、メロディを推薦する。状態遷移パターンは、楽曲中のある時間の状態から、次の状態に遷移するパターンを記録したデータである。本システムでは、既存楽曲中の休符のリズムが現れるまで、ランダムに状態遷移を辿り続けてメロディを生成する。生成されたメロディは、

図 3

メロディ生成アルゴリズム

Fig. 3 Melody generation algorithm .

ピアノロールタイプのユーザインタフェースによりユーザーに試聴され、ユーザーはメロディを再生成するか、続© 2016 Information Processing Society of Japan560

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図 4

作曲の一例

Fig. 4 Example of a compose .

きのメロディを生成する操作が出来る。

4. 実装
4.1 システム構成たデータである。MIDI とは、電子楽器の演奏データを転送する規格である。提案システムでは、SMF 形式のうち、XF フォーマットのデータを利用する。XF フォーマットとは、YAMAHA により策定された SMF 形式の拡張フォー

本システム（図 2）は、リズムデータベース、メロディマットである。このフォーマットには、コード進行の情報推薦データベースを元に、メロディ推薦システムがユーが記録されている。提案システムでは、XF フォーマット

ザーインタフェースに対して推薦するメロディを表示すの SMF ファイルのうち、チャンネル 1 のメロディ情報と、る。作曲した曲は、メロディ記録・発音システムにより演メタデータとして記述されたコード進行情報を使用する。

奏される。

4.3 実装環境
4.2 音楽データの解析

実装環境（図 2）には Cycling

74 Max を利用してい既存楽曲の解析には、SMF 形式のデータを利用する。

る。状態遷移パターンの記録には SQLite を利用している。

SMF は MIDI と呼ばれる規格で時系列に演奏方法を記録しUI の実装には Javascript を用いて OpenGL を使用してい© 2016 Information Processing Society of Japan561

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る。演奏には Max のエクスターナルオブジェクトであるbach を利用している。

5. おわりに本研究では、初学者の作曲を支援するため、プロミュージシャンの曲の質の高さに注目し、ミュージシャンの曲の音高遷移パターンと擬似乱数生成器を組み合わせてメロディを生成するシステムを開発した。
今後の展望としては、開発したシステムを用いて初学者により作曲された曲が、支援を行わずに作曲された曲に比べてより強く、プロミュージシャンと同様の強さの感情的印象を与えるかについて検証を行う。
参考文献
菊地成孔, 大谷 能生, ”憂鬱と官能を教えた学校 -【バークリー・メソッド】によって俯瞰される 20 世紀商業音楽史
調律、調性および旋律・和声,” 河出書房新社, 2004.
[2]
深山覚, 中妻啓, 米林裕一郎, 酒向慎司, 西本卓也, 小野順貴, 嵯峨山茂樹, ”Orpheus：歌詞の韻律に基づいた自動作曲システム,” 情報処理学会研究報告音楽情報科学（MUS）, vol. 2008, no. 78, pp. 179-184, July 2008.
[3]
ヤマハ株式会社：ボカロネット：ボカロデューサー：https://net.vocaloid.com/vocaloidnet[4]
カ シ オ 計 算 機 株 式 会 社：Chordana Composer：
http://world.casio.com/app/ja/composer/index.html[5]カシオ計算機株式会社：
CHORDANATRACKFORMER：
http://world.casio.com/app/ja/trackformer/index.html
[6]
株式会社
コル
グ：KAOSSILATOR：
http://www.korg.co.jp/Product/Dance/kaossilator/[7]UJAM, Inc.: UJAM: https://www.ujam.com/[8]
PG Music Inc.: Band-in-a-Box: http://www.biab.mu/[9]
D. Cope, ”Virtual Music: Computer Synthesis of Musical Style,” The MIT Press, 2004.
[10] ソニー株
式会社：ACID：
http://www.sourcenext.com/product/sony/acidpro/?i=sony navi
[11] AppleInc.:
GarageBand:
http://www.apple.com/jp/mac/garageband/[12] C. Roads, ”コンピュータ音楽―歴史・テクノロジー・アー
ト,” 東京電機大学出版局, 2001.
[13] ヤ マ ハ 株 式 会 社：VOCALOID
first：
http://www.vocaloid.com/lineup/ios/vocaloid first.html[14] 岡田美咲, 山下雄史, 北原鉄朗, ”音素材の自動挿入機能を備えたループシーケンサ,” 情報処理学会研究報告音楽情報科学（MUS）, vol. 2013, no. 36, pp. 1-6, August 2013.

[1]© 2016 Information Processing Society of Japan562