JP2010517060A - 音楽のセグメントの情報に基づいてサーチする音楽捜索方法 - Google Patents

Abstract

音楽のセグメントの情報に基づいてサーチする音楽捜索方法であって、ａ）確定された音楽やソングを分析して何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得て、デジタルに変換し、それを音楽やソングを捜索する依拠とし、ｂ）データベースには、その音楽やソングの何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報索引が記憶され、ｃ）サーチしようとするある音楽やソングを依拠として捜索して対比させ、欲しい音楽やソングを捜索できる。本発明は、ただ１つのメロディやソングのセグメントにより音楽の捜索を行うことができ、音楽サーチの自由度を極大に広げ、ユーザの音楽サーチに対する要求を便利化させ、音楽のファジーサーチを実現させることができるという利点を備える。捜索して対比させるとき、捜索命中率や捜索精度を向上させるように、セグメントの音楽拍子及び音符情報と、索引庫における音楽拍子及び音符情報データとの一致する程度を設定可能である。

Description

本発明は、音楽を快速に捜索する方法に関するものであり、特に、簡単な音楽のセグメントをサンプリングすることより、特定の音楽拍子及び音符メロディ情報を得て、対応する音楽データと比較し、快速な捜索を行い、欲しい音楽内容を探し出す方法に関するものである。

音楽のデジタル化の伝播は、ますます流行になっている。人々は、インターネットからいろいろな音楽内容を得ることに慣れていく。従来、音楽の検索・サーチ方法として、一般に、曲名や、歌手などを検索条件とするものがあるが、途中やスーパーなどの場所ですばらしいメロディを聞いたが、ただセグメントのみで、曲名も歌手も分からないので、その歌が欲しいけど、サーチできずに諦めるしかないという場合もある。如何に簡単なメロディやソングのセグメントにより、気に入った音楽を便利に探し出すのかは音楽捜索の関する新しい課題になる。

上述の課題を解決するため、本発明の音楽捜索方法は、音楽のセグメントの情報に基づいてサーチする音楽捜索方法であって、
ａ）ある確定された音楽やソングを分析して何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得て、デジタルに変換し、それを音楽やソングを捜索する依拠とし、
ｂ）音楽やソングのデータベースにおけるすべての音楽やソングを、同じデジタル処理方法にて予めデジタル信号で表示された音楽拍子及び音符情報に処理し、捜索するための索引庫を構築し、
ｃ）サーチしようとするある音楽やソングの既知の何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を依拠とし、音楽やソングのデータベースにおける音楽拍子及び音符情報の索引庫で捜索して対比させ、一致する程度によって判別し、一致する程度の高いものを挙げて、その上、ユーザの選択により欲しい音楽やソングを捜索することができる。

音楽やソングの何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を分析することは、その音楽やソングのオーディオ信号をサンプリングし、音調及び拍子特徴を含む一組の音符パルスを得て、量子化された後に一組のデジタルフィルタにてフィルタリングさせ、対応する音符の周波数を得て、パルス重畳器にて重畳され、その音楽やソングのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得ることである。
簡単なメロディやソングのセグメントによって、快速な音楽検索を実現するために、本発明は、まず、音楽拍子及び音符の識別の技術を採用し、１つのメロディやソングのセグメントに対して分析して識別し、当該セグメントに含まれた対応する音楽拍子及び音符の情報を得て、得られた音楽拍子及び音符の情報を、音楽やソングを捜索する依拠として、インターネットで対応する音楽拍子及び音符情報を捜索して対比させることにより、欲しい音楽を素早く探し出す。

本発明は、曲名や歌手などの文字情報を知る必要なく、１つのメロディやソングのセグメントによって音楽の捜索を行うことができ、音楽サーチの自由度を極大に広げ、ユーザの音楽サーチに対する要求を便利化させ、音楽のファジーサーチを実現させるという利点がある。なお、音楽やソングをデータベースと対比させて捜索するとき、予め処理された音楽拍子及び音符情報の索引庫と対比させるものであって、デジタルの量の対比であるため、音楽拍子及び音符情報の占めすデータ量が小さく、サーチするときに演算量も小さいので、快速な捜索を実現することができる。対比を行うときには、捜索命中率や捜索精度を向上させるように、そのセグメントの音楽拍子及び音符情報と、索引庫における音楽拍子及び音符情報データとの一致する程度を設定することができる。

本発明におけるインターネットでの音楽サーチ・捜索の対比信号識別回路のブロック図である。 図１の実施例を示す図面である。 音楽やソングのデータベースに記憶されている音楽のセグメントの情報の概略図である。

以下、図面を参照しながら本出願を説明する。
本発明は、音楽のセグメントの情報に基づいてサーチするインターネット音楽捜索方法であって、
ａ）ある確定された音楽やソングを分析して、何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得て、パルス列に変換し、それを量子化された後に、音楽やソングを捜索する依拠とし、
ｂ）音楽やソングのデータベースにおけるすべての音楽やソングは、同じ処理方法にて、予めデジタル信号で表示された音楽拍子及び音符情報に処理され、捜索するための索引庫を構築させ、
ｃ）サーチしようとするある音楽やソングの既知の何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を依拠とし、音楽やソングのデータベースにおける音楽拍子及び音符情報の索引庫で捜索して対比させ、それらの一致する程度によって判別し、一致する程度の高いものを挙げて、その上、ユーザの選択によって欲しい音楽やソングを捜索ことができる。
音楽やソングの何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を分析することは、その音楽やソングのオーディオ信号をサンプリングし、音調及び拍子特徴を含む一組の音符パルスを得て、それらを量子化された後に一組のデジタルフィルタにてフィルタリングさせ、対応する音符の周波数を得て、パルス重畳器にて重畳され、その音楽やソングのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得ることである。

図１に示すように、音楽のセグメントを音楽拍子及び音符識別器に入力して、分析識別により、音楽検索のための対応する拍子及び音符のパルスシーケンスを得る。
音楽拍子及び音符識別器において、まず、メロディやソングのセグメントをサンプリングして分析する。オーディオ信号をサンプリングすることにより、オーディオパルス信号を得る。
そのオーディオパルス信号を量子化して、デジタルスペクトル信号を得る。
そして、デジタルスペクトル信号を一列のデジタルフィルタに入力する。その原理は、全ての音楽が、７つの音符を異なる音調と拍子で組み合わせてなるものであると見なせ、それぞれの音符が、デジタルスペクトル信号におけるひとつのデジタル周波数と対応しているため、特定のデジタルフィルタにより、それぞれのサンプリング点における周波数成分に基づいて、対応する音符の拍子と音調を識別することができる、ということである。一組のデジタルフィルタにより、各種の音符の拍子成分を得ることができる。
さらに、全ての音符の拍子成分を重畳し、音符及び対応する拍子からなる一列のデータパルスを得ることができる。そのデータパルスは、メロディ全体やソングのセグメントのデジタル識別信号に対応している。

音符及び対応する拍子からなるデータパルスに対して捜索対比を行うと、欲しい音楽やソングを見付けられる。たとえば、音楽のデータベースにおいて、予め、全ての音楽やソングを識別して分析し、音楽やソングのそれぞれが対応している音符及び拍子のデータ組を得て、全ての音符及び拍子のデータ組を、索引データベースに編成する。ユーザにアップロードされたメロディやソングのセグメントを分析・識別し、一列の音符及び対応する拍子からなるデータを得て、音符及び拍子の索引データベースで検索すれば、欲しい音楽やソングを素早く見付けることができる。
識別の容錯性から考えると、参考のためにデータベースから接近している音楽とソングが幾つか提供され、そのセグメントをユーザに試聴されることにより、欲しい音楽やソングを判断・見付ける。

次に、具体例によりその判別過程を説明する。図２の示すように、オリジナル信号はアナログ入力された音声信号で、連続の音声包絡線に表現されるものであり、図２の第１の波形曲線の示すように、ユーザに録音された音楽の一つのセグメントでもいいし、ユーザがマイクを通して歌った一つのソングでもいい。オリジナル音声の包絡線は、連続のアナログ量に表現されるものであり、デジタル信号処理の方面から見れば、いろいろな異なる周波数の成分信号からなるものであると理解できる。
そして、その連続の音声包絡線信号を音楽拍子及び音符識別器に入力し、連続のアナログ量に対してデジタル信号処理を行う。

まずは、サンプリング及び量子化が行われる。特定の周波数でその連続の音声包絡に対してサンプリングして、タイムアクシスにて配列された一列のパルス信号が得られる。サンプリングされた信号のエッチアイエフアイを保つためには、サンプリング周波数は、ある程度、たとえば、普通、４４ＫＨｚ又は４８ＫＨｚに要求されている。普通、人耳の感知できる音声周波数は、２０Ｈｚないし２０ＫＨｚであり、サンプリング周波数が音声周波数の２倍となる場合、デジタルサンプリング信号の再生性及びエッチアイエフアイを確実に保つことができる。それとともに、デジタル方式でパルス音声信号の音の強さを量子化するために、デジタルの方式でパルス信号のごとにコーディングさせ、量子化のエッチアイエフアイを保つためにも、普通、１６ビット以上のデジタル量子化のコーディングを行い、これによって量子化の信頼度を高めることができる。サンプリング及び量子化の後に、オリジナルのオーディオアナログ波形は、音声の強さを示す一列のサンプリングパルス信号、即ちデジタルオーディオコードに変換される。図２の第２パルス図の示されたように、この一列のサンプリングパルス信号は、デジタル信号の変換において、デジタルスペクトルでの異なる周波数のパルス成分信号からなるものであると見なされ、色々な周波数と色々な周波数のハーモニック成分を含んでいる。

サンプリング及び量子化されたパルス信号を得た後に、所要の周波数成分を抜き取られることになる。自然界で定義された楽音、即ち普通で言われたＤＯ ＲＥ ＭＩ ＦＡ ＳＯＬ ＬＡ ＳＩは、実は特定の振動周波数に対応しているものであり、音譜ではＣ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ａ Ｂと表示されている。国際で規定されたように、小字組におけるａが毎秒４４０回振動するという音は標準音である。音列における各音の間には一定の数量関係が存在しているため、たとえば、ある音より１倍高い音（調子を１レベル上げるとも言う）は、その周波数はきっと当該音より１倍高く、ある音より１倍低い音（調子を１レベル下げるとも言う）は、その周波数はきっと当該音より１倍低いので、標準音の高さが規定されたことになっている。すなわち、他の各音の高さが規定されたことに相当している。その標準があれば、人々は楽器を作るとき、演奏・歌唱のとき、音を決めるのは、依拠がある。

これで、それぞれの楽音が、特定の周波数に対応していることが分かるので、特定の周波数を判定すれば、それと対応する音が分かる。表１、表２の示すように、表１、表２は音譜とその振動の周波数との対応表である。音楽に使われた楽音の範囲は、毎秒１６回振動の最低音から毎秒４１８６回振動の最高音まで、約９７つがある。現代最大のピアノは、そのうちの８８つの音を弾くことができ、楽音の範囲において、最大の楽器である。人の歌うときに、生理的制限により、出せる楽音は楽音範囲のほんの少しに過ぎない。

サンプリング及びコード化された一連のパルス信号は、デジタル信号処理の方法により、対応する振動周波数を分離させることができる。図２の示すように、得た一連のパルス信号を一連の並列されるデジタルフィルタに入力する。それぞれのデジタルフィルタは、特定の楽音の振動周波数に対応し、たとえば、Ｃ（ＤＯ）のデジタルフィルタは、２６２Ｈｚの周波数成分のみを通過させ、他の周波数成分が濾過されることになる。このような一連のパルス信号がＤｏのデジタルフィルタを通過した後、タイムアクシスにおいて対応する２６２Ｈｚの周波数成分を得られる。それは、音譜において対応するＤｏの位置を代表している。類推すれば、同じデジタルパルス信号シーケンスが対応する周波数成分の異なるデジタルフィルタを通過すれば、図２の第３のパルス波形の示すような、タイムアクシスにおいて対応する、音譜で異なる音符の一連の位置パルス波形を得る。

そして、得られた全ての音符位置パルス波形をパルス重畳器に通過させ、全ての音符位置パルス波形をタイムアクシスにおいて対応的に重畳させることにより、全ての音符を含む一組の完整なパルス波形を得られる。これはいわゆる音譜であり、たとえばＳＯ ＳＯ ＬＡ ＳＯ ＤＯ ＳＩ ＳＯ ＳＯ ＬＡ ＳＯ ＲＥ ＤＯ、標準の表示方法と記載すれば、Ｇ Ｇ Ａ Ｇ Ｃ Ｂ Ｇ Ｇ Ａ Ｇ Ｄ Ｃとなる。これで、１つのアナログ音声のセグメントを、対応する音譜で示される音符情報に表示するステップが完了した。

手に入れた音譜情報のセグメントの代表した具体的で完整な音楽内容を探し出すために、その音譜のセグメントを音譜データベースで対比させる必要がある。快速な捜索・検索を実現するために、音楽データベースにおける音楽が予め音譜の表現に処理され、その音譜情報のセグメントを、データベースに記憶された音譜と対比させ、図３の示すように、音楽のセグメントの相似性に基づいて、このセグメントともっとも相似している音楽音譜を見つけ出す。たとえば、捜索によれば、Ｇ Ｇ Ａ Ｇ Ｃ Ｂ Ｇ Ｇ Ａ Ｇ Ｄ Ｃは、皆の熟知する「ハッピーバースデイトゥーユー」という歌である。

これにより、音楽のセグメントにより、対応する完整な音楽内容を見付け出すことができる。このような方式は、娯楽や教学などの分野に応用でき、たとえば、カラオケにおいて、曲名や歌手などの具体的な文字情報を入れる必要なく、マイクに向かって知っている曲を歌えば、コンピュータシステムは、欲しい曲を自動的に見つけ出すことができる。また、ある音楽を着メロとして携帯電話にダウンロードしようするが、その曲名が分からない場合、その音楽のセグメントを録音して、インターネットサイトに発信すれば、データベースは、欲しい曲を自動的に見つけ出すことができる。歌い方に間違いが存在するなどの可能性を考えれば、似ている曲が幾つか検索されることもあり、これら曲がリストにされて、ユーザの選択に供する。

Claims (2)

1. 音楽のセグメントの情報に基づいてサーチする音楽捜索方法であって、
   ａ）ある確定された音楽やソングを分析して、何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得て、デジタルに変換し、それを音楽やソングを捜索する依拠とし、
   ｂ）音楽やソングのデータベースにおける音楽やソングを、同じデジタル処理方法にて予めデジタル信号で表示された音楽拍子及び音符情報に処理し、捜索するための索引庫を構成し、
   ｃ）サーチしようとするある音楽やソングの既知の何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を依拠とし、音楽やソングのデータベースにおける音楽拍子及び音符情報の索引庫で捜索して対比させ、一致する程度によって判別し、一致する程度の高いものを挙げて、その上、ユーザの選択によって欲しい音楽やソングを捜索できることを特徴とする音楽捜索方法。
2. 音楽やソングの何れかのセグメントの音楽拍子及び音符情報を分析することは、その音楽やソングのオーディオ信号をサンプリングし、音調及び拍子特徴を含む一組の音符パルスを得て、デジタル化された後に一組のデジタルフィルタにてフィルタリングして、対応する音符の周波数を得て、パルス重畳器にて重畳され、その音楽やソングのセグメントの音楽拍子及び音符情報を得ることであることを特徴とする請求項１に記載の音楽捜索方法。

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