自動作曲･編曲システムの開発

1 / f ゆ らぎを用 いた 自動作曲･編曲システムの開発

堀内征治 堀内泰輔

A   D e v e l o p m e n t   o f   a   S y s t e m  

f o r   A u t o m a t i c   M t u i c a l   C o m p o s i t i o n   a n d   A r r a n g e m e n t   U

t i l i z i n g   1 / f   F l u c t u a t i o n   T h e o r y

Seiji HORIUCHI Taisuke HORIUCHI

I nt hena t u r e ,t he r ea r et hr e epa t t e r nso ff l uc t u a t i o nc l a s s i f i e dbyf r e q u e n c ys p e c

t r um. The yar ewhi t ef l u c t u a t i o n , I / i( p i n k )f lu c t ua t i o na n dbr o w n f l u c t u a t i o n. Be t we e n t h et h r e e ,i tha sbe e nr e p o r t e dt ha tp l e a s a n ts t a t eo fmi n di ss u p pl i e dbya n y1 / f f l u c t u a t i o n .

I no r d e rt oc r e a t eana t u r a lmu s i ca u t o ma t i c a l l y, wea p p l i e dt h i s1 / ff l u c t ua t i o nt o mus i c a lc o mp o s i t i o na n da 汀a n ge me n t , Wh i c hi so n eo ft heb r a i nwo r ks .Sa mee xp e r i ･ me n t sha v ebe e nr e p o r t e d, b u ti nt hi ss y s t e mweu s e dne wa l go r i 仙mf o rge n e r a t i n g1 / ff l u c t ua t i o nwede ve l o p e d.

1

.

1 9 7 0

( A

,AI

一方,生産 ･流通 ･教育等の広範 な社会 においては, より高品質 の, とりわけ知的 なシス テムが要求 されてきている. これ らのシステムの一翼を担 うソフ トウェアにも当然,付加価 値 としてのインテ リジ ェン トな要素が必要 とされるが,現状では従来か らの手続 き型 のアプ

ローチか ら仲々脱却できずにいるのが一般的であろ う.

これ らの背景か ら,筆者 らは

,BASI C

C

,AI

'1 9 8 9

1 2

●●●.機械工学科 講師

8 堀内征治 ･堀内泰輔

これは自然界の現象の中で最近注目を集めている

1 / f

2.

自然界に存在す る種々のゆ らぎ現象をスペク トルで分類す ると, ほぼ,白色ゆらぎ (ホ ワ イ トノイズ)

,1 / f

,1 / f

3

1 / f

1 / f

,1 / f

一方, コンピュータ音楽 は,自動演奏を皮切 りに, 自動採譜 ･自動作譜などの変遷 を経て, 最近では自動編曲 ･自動作曲 といった より人間的なジャンルに及 んでいる.本論の主柱であ

る自動作曲についても,一様乱数を用いでの初歩的な (初期的な) ものか ら,Aより自然で音 楽的なもの‑ と発展 している.

R

F.Vo s

1 / f

,1 / f

もつ乱数を発生 させ, より自然なメロデ ィー ･ライソを作 り出す ことに成功 している2). 本論では先ず

,Vo s s

1 / f

ピュータ音楽 システムへのアプローチとしての自動演奏 についても付加的に報告す る.

3. 旋律線の自動生成 とその解析

本 システムでは,一般 の言語処理系 のほとん どが有 している一様乱数 (算術乱数 xh)を 用い, これが

1 / f

1 / f

bn )を得 るために ,2n

yn=句

X h +a l

に従 って,系列 を決定 した.

本研究においては,以上のアルゴ リズムを構造化

BASI C

,1 / f

した ものが図

1

また,図

2

1 / f

次 に,旋律線の自動生成 (自動作曲)をさせ るため,作 曲に必要 な音域 を与 え,

1 / f

bm & x , y m . ∩

音階を振動数 として表現す る こととした.いいかえれば,

1 / f

振動数系列 zJを求めることに o

なる.

zJ‑ayJ+fm

l

‑

α

ymax‑ ymlrl

さらに調を与 え,その調 に おける音階の振動数に zJの債 を寄せ ることによ り,旋律線 の音高が決定す る.

図 3

1 / 1 2

図

4

本システムでは,発生す る 音符の単位長 さを

8

2 1 0

2

図

1

1

f

0 0 l

1(

V

早

10Ll

1 0 0 1 01 1 0 2

周 波 数 (Hz)

図 2 1/f乱数系列のパワースペクトル

8765.4‑321

(I))側壁卦野Q)悼紳

l ^{l I} I

1 0I I O 2 1 0 3

乱数系列の数(n)

図

3

1 0 _{堀内征治 ･堀内泰輔}

･ 図4 日動作曲の結果例 (千チーフ)

し,同一小節内で同 じ音高の音符が生 じると,その連続性 に従 って,音符 の長 さの処理 を行 う.た とえば,‑音が 3個連 なった場合 はその音符 を付点 4分音符 と決定する.

この日動作曲に関す る処理中,ユーザ側か ら与 えるべ き情報 は,

① 調 (長 ･短調の区別 も含む)

(参 拍子 (表示 されるメニューか ら選択)

③ 小節数

であ り,他はシステム内で自動的にセ ットされ る.I

4.

本 システムではさらに,前節で得 られた基本旋律線 (モチーフ)をもとに, 自動編曲 も試 みた.編曲の主要素 としては, メロデ ィーに対する

(D コー ド

② ベース リズムl

③ ,サブメロデ ィー

の付加が考えられるが,今回開発 した自動編曲機能では(∋および② を可能 にした.いずれ も 知識データベースをもとに決定 されるもので, コー ドについては次の手順 で決定す るこ■とに

した.

(D モチーフの小節単位の各音階か ら構成可能 な コー ドの候補を複数個検索す る.

② さらに音楽理論 に従 った コー ド進行データベースを参照 して,その候補の如 ゝら最 も適当なコー ドを選択す る.

③ ただ し,候補がえられない場合 は,データベース中の和音を補充す ることにす る.

上記ゐコー ド進行 については,具体的には図

5

1 6

9

7

コンピュータ処理 においては, これ らのコー ドを表現す るために,通常のコー ドネームは 用いず,構成音を

1 6

ドのルー ト音 (た とえば,‑長調 ならば

C

1 6

0 1

1 6

1

一方ベース 1)ズムの決定で も,モチーフの各小節の リズム′(ターンとデータベース中のベ ース リズム形を比較 して,最 も一致 していると判断 される リズムパ ターンを知識ベースか ら 選択す る方法をとった. この自動編曲を司 る部分 も

BASI C/ 9 8

図

6

(D

I I Ⅳ V7

②

Ⅰ Ⅳ V7 ‑ I

@ I Vh 7 ‑ Ⅳ ^V7

⑥

Ⅰ‑ Ⅵ 17 l T Ⅱ 17 ‑ V7

@ I I7 ‑ r V V7 ( む T Ⅵ 7 ‑ Ⅱ 17 ‑ V7

⑦ Ⅰ Ⅱ7 ‑ Ⅳ V7

@

I Ⅱ7 ‑ I lt7 ‑ V7

⑨

l ^I7 ‑ ^{Ⅳ Ⅳ1}

( 》 Ⅰ‑ bⅥ‑ Ⅳ t VT ( a I‑ bⅥ‑ Ⅱ 1 7 VT ( 卦 Ⅰ‑ ^{I7 ‑} Ⅳ■ ^VT

⑥ Ⅰ ^{‑ Ⅵ 7 ‑ Ⅱ17( b5) ‑V7}

⑤ 1 I ‑ Ⅱ7 ‑ Ⅳ 1 I V7

⑥ 11‑ Ⅱ7 ‑

7( b5) ‑V7

⑦ 7I‑ bⅦ‑ bⅥ V7

長調で使用される進行ノミタ‑ソ 短調で使用される進行バターン

図 5

C6 F6 c c6 F6 C F6

G7

図

6

5.

上述 の手順 で自動的 に作曲お よび編曲された曲を,直 ちに演奏す るために,以下 の自動演 奏ルーチソを付加 した.演奏系 としては,

① コンピュータに内蔵 されてい る

FM

② シンセサイザによる演奏

の

2

このた め に は先 ず,前 節 で決 定 した音 高 お よび音 長 を言語 処 理 系 で指 定 す る

MML ( Mus i cMa c r oLa n gua ge )

FM

ウン ド命令で

MML

MI DI ( Mus i c alI ns t r ume n tDi gi t a lI nt e r f a c e )

このデータ変換 とシソセサイザへの出力を

C

6. む す

現在 さまざまな分野で注 目を集めている

1 / f

1 2

よい音楽が コンピュータによ り自動的 に得 られた点を報告 した.

本 システムにより生成 された旋律お よび編曲の結果 は,必ず しも洗練 された ものではない.

しか し, このシステムで作曲された一部 は,すでに市販 されている.iッケ‑ジ ソフ トウェア の

BGM

今後, システムに人工知能手法であ るエキスパ ー ト化を図 り, さらにマソマシンインター フェースを考慮 して,人間の感性が十分に反映 されるシステムへ と発展 させていきたい.

おあ りに,本 システムの開発 に当た っては,東京工業大学武者利光教授の懇切丁寧 なご指 導があって成立 した ものであ り, ここに厚 く感謝申し上 げる. また,本研究 の一部 は本校機 械工学科の卒業研究 として行 った. ともに尽力を惜 しまなかった上原猛,山本文事 (共 に

2 3

期生),加藤茂

( 24

参 考 文 献

1) 武者利光 :ゆらぎの世界,BLUEBACKS (

1 9 8 0 )

2 ) R.F.Vo s s:Pr o c .o fSy i m.o n

Fl u c t u a t i o n( 1 9 7 7 )