JP2000067033A - シ―ケンス情報生成方法及びシ―ケンス情報生成装置 - Google Patents
シ―ケンス情報生成方法及びシ―ケンス情報生成装置Info
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Abstract
の基準に適合するアイテムのシーケンスを効率的に生成
する。 【解決手段】 データベースに登録された各アイテムを
変数とし、所望のシーケンスの特性を制約として、シー
ケンス生成問題を制約充足問題として定式化し、これを
解決する。
Description
成方法及びシーケンス情報生成装置に関し、特に各構成
アイテムの属性間の関係を管理しながらシーケンスを生
成するシーケンス情報生成方法及びシーケンス情報生成
装置に関する。
から、特定のデータをいくつか抽出し、抽出したデータ
を一定の順序で配列して、所望の条件を満たすシーケン
スを生成する必要があることがある。この場合、シーケ
ンスが「コヒーレント」である、すなわち、各構成アイ
テムの属性の間に特定の関係が存在することが求められ
ることがある。例えば、シーケンス内において連続する
アイテムは、互いに類似していなくてはならない、ある
いは、同一であってはならない、等の関係が求められる
ことがある。なお、ここでいうシーケンスという用語に
は、時間的シーケンスと空間的シーケンスとが含まれ
る。このような関係が求められる場合としては、例え
ば、マルチメディアの分野において、特に時間的シーケ
ンスとしてリサイタルを自動的に生成する場合が挙げら
れる。ここで「リサイタル」という語は、単に楽曲のシ
ーケンスを指すのみでなく、より包括的な意味として映
像クリップや記録データ、テキストアイテム等のマルチ
メディアのアイテムのシーケンスを指す。なお、空間的
シーケンスを生成する場合とは、例えば画廊の空間内で
各作品を主題別に関連付けてレイアウトを決定する場合
などがある。
ウイ(Berkaoui)他共著、「制約による論理プログラム
に関するジュルネ フランコフォン(Journees Francop
hones de ProgrammationLogique par Contraintes)」
中の文献「部分PQR階層構造によってインスタンス化さ
れていない集合上に定義されたシーケンスの表現”Re
presentation de sequences
definies sur des ensembl
es non instancies par arb
re POR partiel”」において、スケジュ
ーリングの問題を解決するため制約充足問題(Cons
traintSatisfaction Proble
m、以下CSPという。)を用いることが提案されてい
る。しかし、この文献において提唱されている手法で
は、生成されるアイテムのシーケンスの「コヒーレンス
性」が考慮されておらず、すなわち、シーケンスを構成
するアイテムの類似性或いは相違性といった関係を管理
することができない。
数のアイテムから構成されるシーケンスの「コヒーレン
ス性」を考慮し、シーケンスを形成するアイテムの類似
性又は相違性といった関係を管理できるシーケンス情報
生成方法及びシーケンス情報生成装置を提供することを
目的とする。
めに、本発明に係るシーケンス情報生成方法は、データ
ベースから複数のアイテムを選出して、これら複数のア
イテムからなるシーケンスを示すシーケンス情報を生成
するものであり、複数のアイテムの属性を示すデータが
登録されたデータベースを準備するステップと、所望の
シーケンスにおけるアイテムの属性の値又は値の変域に
対する要求により所望のシーケンスの特性を特定するス
テップと、所望のシーケンスにおける各アイテムを変数
とし、所望のシーケンスの特性を特定するステップにお
いて特定された特性を制約とすることにより、所望のシ
ーケンスの生成を制約充足問題として定式化するステッ
プと、制約充足問題プログラミング技術を用いて、定式
化された制約充足問題を解決するステップとを有する。
置は、例えば汎用コンピュータにより実現され、所望の
シーケンスにおけるアイテムの属性の値又は値の変域に
対する要求により所望のシーケンスの特性を特定する特
定手段と、所望のシーケンスにおける各アイテムを変数
とし、上記所望のシーケンスの特性を特定するステップ
において特定された特性を制約とすることにより、所望
のシーケンスの生成を制約充足問題として定式化する定
式化手段と、制約充足問題プログラミング技術を用い
て、定式化された制約充足問題を解決する解決手段と、
生成されたシーケンス情報を表示する表示手段とを備え
る。
シーケンス情報生成装置は、特定の順序に並べられたア
イテムの「コヒーレント」なシーケンスを生成するシス
テム及び方法を提供する。この場合のアイテムは、通
常、データベースに格納されており、属性を示すデータ
と属性の値を示すデータの組として記述される。
に格納されたデータ及び順次格納されるデータの両方を
含めたデータのコレクションを指すものとする。所望の
シーケンスを生成する際の問題は、CSPとして処理さ
れる。生成されるシーケンスは、データベース内のアイ
テムに固有の制約の集合を定式化することによって特定
され、それぞれの制約は、シーケンスの特定の特性を示
す。
ムは、少なくとも幾つかの属性値による分類を伴った特
定の汎用フォーマットを有する。また、制約は、既存
の、特別に定式化された制約クラスのライブラリのなか
から特定される。本発明ではこの特別な制約によって目
的のシーケンスの所望のプロパティ、特に一連のアイテ
ムの類似性や相違性を指定することができる。これらの
制限条件クラスにより、コヒーレントなシーケンスのプ
ロパティを簡潔に表現することができる。
の複数のアイテムに対応する汎用フォーマットと特別な
制約クラスを用いることにより、CSPの手法を用いて
複数の制約を同時に満たす一定の順序に配列されたアイ
テム、すなわちシーケンス情報を生成することができ
る。
成方法及びシーケンス生成装置について詳細に説明す
る。
番組などの音楽リサイタルを自動的に構成する場合を例
に説明する。しかし、本発明は、このような形態に限定
されず、様々な分野に応用されるものである。
ースのフォーマットと、問題をCSPとして定式化する
手法につて説明し、さらにリサイタル構成問題をCSP
に適用する場合に用いられる特別な制約クラスについて
解説した後、どのようにしてこの問題が定式化され、特
別な制約クラスに属する制約を用いて解決されるかにつ
いて説明する。
により記述される。この実施例において音楽リサイタル
を構成するアイテムは、音楽作品であり、インデック
ス、すなわち楽曲の固有識別子、曲名、アーティスト、
演奏時間、形式、主要楽器、オーケストレーションの
型、その他の属性を有する。
ボイスタイプや音楽スタイルといった、所定の存在し得
る値の集合に属するものであってもよく、あるいは、例
えば演奏時間等の連続的な値であってもよい。なお、音
楽スタイルの分類法等については、発明の趣旨に直接関
わるものではないため、ここでは詳細には説明しない。
なわち他の上位のパラメータの構成要素となっているパ
ラメータについて考慮に入れることもできる。これは、
主要原理を単に拡張したものであり、このことによりい
かなるパラメータの組み合わせに対しても制約を設定で
きるようになる。例えば、本実施例においては、データ
ベースには、「ファミリー」及び「サブファミリー」と
いう2つのパラメータを設けており、それらを組み合わ
せることで、「ポップ」や「ロック」のような「スタイ
ル」が表示できる。
データベース上の該当するアイテムのインデックスをi
としてPiと示され、また、属性は、属性のインデック
スをjとして、Piajと示される。通常、第1の属性は
アイテム自身のインデックスである。
ーケンスに関する問題を制約充足問題(Constraint Sat
isfaction Problem:以下CSPという。)として定式
化し、解決する。この定式化は、集合を限定された変数
として示すことによって行われる。各変数はデータベー
スのアイテムの集合全体からなるドメインを有する。例
えば、楽曲10曲分のシーケンスは10の制限された変
数v1,v2・・v10として、すなわち、第1のアイテム
はv1、第2のアイテムv2等と表される。
の変数に対応した制約によって表される。時間的集合の
生成は、汎用ソルバーによって行うことが望ましく、こ
のようなソルバーは、制約充足アルゴリズムを利用する
ものである。
は、以下の通りである。
本的で、単純な制約。例えばシーケンスの総継続時間を
1時間ちょうどに指定するような制約は、一次結合式
(LinearCombination)によって、また1時間以上や1
時間以下に指定するような制約は、一次不等式(Linear
Inequality)等の線形演算式によってそれぞれ具現され
た制約である。
制約。
すことができる基礎制約(cardinality constraint
s)、類似制約(similarity constraints)、相違制約
(disimilarity constraints)といった3つの特別な制
約を定義する。なお、後述するように、類似制約と相違
制約とを一括する「ランニング制約」といった定義も用
いる。
約クラスでは、アイテムの集合に対してそのプロパティ
を指定する。基礎制約は、アイテムに関する基礎制約と
属性値に関する基礎制約とに分類される。
るアイテムの数が[a,b]の範囲内でなくてはならな
いことを宣言することができる。この制約は、アイテム
のインデックスをIとし、属性のインデックスをjと
し、aとbを整数とし、属性jがとりうる値の部分集合
をEとして、以下のように表現することができる。
約は、例えば最初の10曲まで等の所定の範囲内におい
て、音楽スタイルが「ロック」である楽曲の数が4〜6
の範囲内でなくてはならない、といった条件の宣言に用
いることができる。この制約は、データベース内の楽曲
のスタイルに対応したパラメータのインデックスをsと
して、CI({1,2,...,10},s,4,6,{"Rock"})と表現するこ
とができる。
るアイテムの数が[a,b]の範囲内でなくてはならな
いことを宣言することができる。この制約は、アイテム
のインデックスをIとし、属性のインデックスをjと
し、aとbとを整数として、以下のような数式で表現す
ることができる。
合、この制約は、最初の3曲が少なくとも2種類の、テ
ンポが異なる曲である、すなわち、同じテンポであって
はならないということを宣言するために用いることがで
きる。この制約は、データベース内の該当するテンポに
対応するパラメータのインデックスを表すtを用いてCA
({1,2,3},t,3,3)と表現することができる。
相違性を宣言することもできる。インデックスの集合を
Iとし、パラメータのインデックスをjとして、包括的
な相違性に関する制約D(I、j)は、集合I内の各変
数Xiの値をpiとして、以下の関係が成立することを示
す。
は、属性jに関して、それぞれ一対の異なる値を有する
ということである。この制約は、以下のような特定の基
礎制約として宣言することもできる。
ム間の関係を拘束する制約であるため、「ランニング」
制約と呼ばれる。ランニング制約には類似制約と相違制
約という2つの制約クラスがある。
おいて互いに類似していることを宣言する。この類似性
は、所定の属性jを拘束する2値述語により定義され
る。すなわち、類似制約は、インデックスを表す整数を
a及びbとし、属性のインデックスをjとして以下のよ
うに表現される。
り、また、述語の最初の2つのパラメータは楽曲であ
り、3番目のパラメータは、パラメータのインデックス
である。
は、例えば1番目から10番目までといった所定の連続
した範囲内にある全ての楽曲が類似したスタイルを有し
ていなくてはならない、といった条件の宣言に用いられ
る。スタイルの類似性については、所定の分類テーブル
を参照することにより、類似したスタイルを関連づける
述語によって定義される。本実施例においては、「類似
した("similar"である)」という述語は、以下のよう
に定義されている。
0番目までといった所定の連続する範囲内の曲は全て属
性が異なっていなければならない等の条件を宣言するこ
ともできる。この場合、上述の「similar」を用いて、
以下のように表現できる。
式化及び解決 上述のような特別な制約クラスを用いることにより、ア
ークコンシステンシの手法を用いることなく、適切且つ
完全な解決を行うことができる。すなわち、全ての制約
を充足する全ての解を求めることができる。
のドメインに属する値の全てが除外された場合、これ
は、現在の検索条件においては制約を充足する解が存在
しないことを意味する。したがって、ソルバーによる処
理では、条件が不成立となり、これがトリガとなって、
検索空間の他の部分の検索が開始される。このような手
法は、従来から制約充足アルゴリズムが有する特徴であ
る。
を拘束する。この制約は、a及びbを整数として、集合
Eに属する値の数がaとbの間の範囲内でなくてはなら
ないことを要求する。この制約は、以下のようなプログ
ラムにより実現される。
を拘束する。この制約の定義には、[a,b]で示され
る一定の間隔が必要である。この制約は、所定のパラメ
ータjに関する変数の値の集合、すなわち{value(X1).
aj,...,value(Xn).aj}がaとbの間の異なる要素を含む
ことを要求する。この制約は、以下のようなプログラム
により実現できる。
に対して一連の2値的な制約を設定することにより実現
できる。類似制約は、以下のようなプログラムにより実
現できる。
とるが、それはsimilar(x,y,j)=trueif x.aj is simila
r to y.aj. と表すことができ、"breakloop i "という
命令はiというラベルが与えられたループを中断するこ
とを意味する。
制約の追加 同一の変数の集合に対して複数の基礎制約が宣言されて
いる場合、ソルバーは所定の時間内に解を見つけたり、
あるいは適切な時間内に解がないことを明らかにしたり
することができない場合もある。以下、このような場合
について説明する。
・・・,Xn}が存在し、この集合に対して、以下のよ
うな2つの制約が宣言されているとする。
ry"})。(なお、lは、ファミリーパラメータのインデ
ックスを表す。) 2)CI({I,...,10}1,4,10,{"Pop""Jazz"})。(なお、こ
の場合ファミリーパラメータのインデックスを表す。) ソルバーは、制約充足プログラムの標準的なモデルに基
づいて、それぞれの制約を個別に検討するため、ソルバ
ーにとって上述のような単純な問題の解決が困難な作業
となる。すなわち、標準的なソルバーは、任意に選出し
た値のうちの最初の6つの値を制約とは無関係にインス
タンス化する。これは、第1の制約は、ファミリーパラ
メータが"Rock"か"Country"のいずれかに相当する楽曲
を含むドメインを有する変数が少なくとも4つ以上存在
する限りにおいては効果がないということによって説明
される。同様なことが、第2の制約についてもいえる。
る楽曲のファミリが"Funk"であることが示されていると
する。この場合、第1の制約を充足するためには、残り
4つの変数が示すファミリーは、"Rock"か"Country"で
なくてはならない。同時に、第2の制約を充足するため
には、残りの4つの変数が示すファミリーは、"Pop"か"
Jazz"でなくてはならない。この場合、この2つの制約
を同時に充足することは、不可能である。
Jazz"}とは、共通の構成要素を有しておらず、したがっ
て、ソルバーは、"family"のパラメータが"Rock"か、"C
ountry"か、"Pop"か"Jazz"のいずれかに相当する楽曲を
含むドメインを有する変数の残りの数が8つになった時
点ですぐに制約の処理を行わなければならない。この問
題を解決するために、本実施の形態では、冗長的制約、
すなわち、等しい解の集合を得ることができるとともに
問題の処理速度を早めることができるような付加的な制
約を宣言する。上述した例において付加される冗長的制
約は、以下のとおりである。
try","Pop","Jazz"}) より一般的に言えば、アイテムに関する基礎制約が宣言
されるたびに、以下のような手続きが実行されて、これ
により冗長的制約が付加される。
を目的とするリサイタル構成装置について説明する。こ
の具体例において、サンプルデータベースにはソニー・
ミュージックエンタテインメント(Sony Music Enterta
inment)の曲が収録されている。収録されているアイテ
ムは、整数で表されるインデックス、文字列で表される
タイトル、文字列で表されるアーティスト名、所定のフ
ァミリー一覧表に定義されているファミリー、所定のサ
ブファミリー一覧表に定義されているサブファミリー、
整数で表される演奏時間、使用されている可能性のある
リズムのタイプ、使用されている可能性のあるテンポ、
使用されている可能性のある演奏楽器タイプその1、使
用されている可能性のある演奏楽器のタイプその2、採
用されている可能性のあるボイスタイプなどの属性等に
より記述される。
ファミリーは、音楽スタイルを相互の類似性により関連
付けた所定の分類に基づいて定義される。実際のファミ
リー及びサブファミリーは、「スタイル」という総合的
な属性及びファミリーとサブファミリーの組合せを示す
値によって示される。例えば、「ジャズ・スイング」と
いうスタイルは、「ジャズ」というファミリーと「スイ
ング」というサブファミリーを組み合わせたものであ
る。
付けられる。例えば、スタイル「ジャズ・スイング」
は、この分類法によりスタイル「ジャズ・クルーナー」
と相互に関連付けられ、また、スタイル「ジャズ・クル
ーナー」は、スタイル「カントリー・クルーナー」と相
互に関連付けられる。この分類法により、xとyをスタ
イルとして、similar(x,y)といった述語を導入すること
ができる。
の構成を生成するリサイタル構成装置は、例えば表示装
置を備える適切にプログラミングされた汎用コンピュー
タを用いて実現できる。これによりユーザは、制約の集
合を表示装置に表示させ、視覚に基づく操作により所望
の制約の集合を特定することができる。また、この汎用
コンピュータにより、任意のデータベースに関する所望
の制約の解を算出させることができ、さらに、ユーザ
は、算出された解を表示装置に表示させて視覚的に確認
することもできる。
出して、以下のような要求を満たす「A gentle path th
rough soul music」というタイトルのリサイタルを構成
するシーケンスを生成する場合について検討する。
からなるシーケンスであること ・スタイルの観点から連続性のあるシーケンスであるこ
と(すなわち、いずれの曲も前の曲とスタイルが類似し
ていること。この類似性はスタイルの内在的な分類によ
って定められる。) ・システムが、より興味深い曲順のリサイタルを構成で
きるように、最初は「ソウル・ジャズ」で始まり最後は
「ソウル・クルーナー」で終わるが、「ソウル・ジャ
ズ」から「ソウル・クルーナー」に直接つながらないよ
うにすること ・テンポの速い曲で始まったりテンポの遅い曲で終わる
ことを避けるために、テンポの遅い曲で始まり、徐々に
テンポが早くなってゆくような構成であること ・テンポ順に構成されていること。それぞれの曲のテン
ポが前の曲のテンポと類似していること(この類似性
は、テンポの分類における階層構造的な関係によって決
定される。) ・全て異なる曲で構成されていること ・アーティストが曲ごとに異なっていること 音楽的シーケンスに関する以上のような要求は、以下の
ような制約を有する制約充足問題として忠実に定式化す
ることができる。
純な単項制約 ・スタイルの類似性に関するランニング制約 ・スタイルに関する互換性のない値の単純なランニング
制約 ・最初と最後の曲のテンポを指定する単純な単項制約 ・テンポの類似性に関するランニング制約 ・楽曲すなわちインデックス属性についての包括的な相
違制約 ・アーティストについての包括的な相違制約 これらの制約は以下のように表される。 ・CI({1},style,1,1{Soul-Jazz}) ・CI({1},style,1,1{Soul-Crooner}) ・S([1,12],style, similar(.,.,.)) ・S([1,12]style,different(.,.,.)) ・CI({1},tempo,0,0{"fast,very fast"}) ・CI({1},tempo,0,0{"slow,very slow"}) ・S([1,12],tempo,similar(.,.,.))・ allDiff([1,12],index) ・allDiff([1,12],authors) なお、パラメータは、通常インデックス値により示され
るが、ここでは、理解を容易にするために、各パラメー
タをインデックス値ではなくパラメータ自身の名称によ
り示している。
ることにより得られた楽曲のシーケンスを図1に示す。
この図1では、生成されたシーケンスを構成する各楽曲
のタイトル、タイトル、アーティスト、演奏時間、テン
ポ、ボイスタイプ、楽器のタイプ1及び楽器のタイプ2
を示している。
成装置に適用することにより、特定の所望の条件を全て
満たすリサイタルの構成を自動的に生成することができ
る。
は、例えば複数のコンパクトディスク(CD)を装着可
能なCDプレーヤ等、複数の記録媒体に接続された双方
向アービトレーション回路を備える音楽再生装置に組み
込まれるモジュールとして実現することもできる。
情報生成方法及びシーケンス情報生成装置は、所望のシ
ーケンスにおけるアイテムの属性の値又は値の変域に対
する要求により所望のシーケンスの特性を特定し、各ア
イテムを変数とし、所望のシーケンスについて特定され
た特性を制約とすることにより、所望のシーケンスの生
成を制約充足問題として定式化し、これを解決する。こ
れにより、構成アイテムの類似性や相違性、アイテムに
関する任意の分類等に基づいて、所望の基準に適合する
シーケンスを効率的に生成することができる。
スを示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 データベースから複数のアイテムを選出
し、これら複数のアイテムから構成されるシーケンスを
示すシーケンス情報を生成するシーケンス情報生成方法
であって、 複数のアイテムの属性を示すデータが登録されたデータ
ベースを準備するステップと、 所望のシーケンスにおけるアイテムの属性の値又は値の
変域に対する要求により所望のシーケンスの特性を特定
するステップと、 上記所望のシーケンスにおける各アイテムを変数とし、
上記所望のシーケンスの特性を特定するステップにおい
て特定された特性を制約とすることにより、所望のシー
ケンスの生成を制約充足問題として定式化するステップ
と、 制約充足問題プログラミング技術を用いて、上記定式化
された制約充足問題を解決するステップとを有するシー
ケンス情報生成方法。 - 【請求項2】 上記データベースには、異なる値間の類
似及び相違を定義する所定の分類法により分類された属
性を少なくとも1つ有するアイテムが格納されており、 上記定式化を行うステップにおいて、上記所望のシーケ
ンスにおける異なるアイテム間の類似又は相違を要求す
る少なくとも1つの制約を生成するステップを有するこ
とを特徴とする請求項1記載のシーケンス情報生成方
法。 - 【請求項3】 上記定式化を行うステップにおいて、上
記所望のシーケンス内で連続する複数のアイテムの一部
の隣接するアイテムに関する類似又は相違を要求する少
なくとも1つの制約を生成することを特徴とする請求項
2記載のシーケンス情報生成方法。 - 【請求項4】 上記定式化を行うステップにおいて、上
記所望のシーケンス内で連続する全てのアイテムに関す
る類似又は相違を要求する少なくとも1つの制約を生成
することを特徴とする請求項2記載のシーケンス情報生
成方法。 - 【請求項5】 上記定式化を行うステップにおいて、上
記所望のシーケンス内で属性が所定の集合に属する値を
有するアイテムの数が特定の範囲内でなくてはならない
ことを要求する少なくとも1つの制約を生成することを
特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載のシーケ
ンス情報生成方法。 - 【請求項6】 上記定式化を行うステップにおいて、上
記所望のシーケンス内で連続するアイテムの一部におい
て、属性が所定の集合に属する値を有するアイテムの数
が特定の範囲内ではなくてはならないことを要求する少
なくとも1つの制約を生成することを特徴とする請求項
5記載のシーケンス情報生成方法。 - 【請求項7】 上記定式化を行うステップにおいて、複
数のアイテムの属性に関する相違する値の数が特定の範
囲内でなくてはならないことを要求する少なくとも1つ
の制約を生成することを特徴とする請求項1乃至6いず
れか1項に記載のシーケンス情報生成方法。 - 【請求項8】 上記定式化を行うステップにおいて、上
記所望のシーケンスにおける連続する一部のアイテムに
おいて、これらアイテムの属性に関する相違する値の数
が特定の範囲内でなくてはならないことを要求する少な
くとも1つの制約を生成することを特徴とする請求項7
記載のシーケンス情報生成方法。 - 【請求項9】 上記データベースは、楽曲データを格納
するデータベースであり、上記シーケンス情報は、上記
データベースから選択された楽曲の再生シーケンスを定
めるリサイタル情報であることを特徴とする請求項1乃
至8いずれか1項に記載のシーケンス情報生成方法。 - 【請求項10】 上記請求項1乃至9のいずれか1項に
記載のシーケンス情報生成方法を実現するシーケンス特
性特定手段と定式化手段と解決手段とを備える汎用コン
ピュータと、 上記シーケンス情報生成方法に基づいて生成されたシー
ケンス情報を表示する表示手段とを備えるシーケンス情
報生成装置。
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