JP2023098055A - 自動演奏装置および自動演奏プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】演奏パターンを自動演奏する場合でも、単調さが抑制された表現力豊かな演奏を実現できる自動演奏装置および自動演奏プログラムを提供すること。【解決手段】演奏パターンＰａには発音タイミングである拍位置毎に、発音させるノートが時系列順に記憶される。また発音確率パターンＰｂには、拍位置毎に当該拍位置において発音させる確率が記憶される。この発音確率パターンＰｂに記憶される確率に応じて、演奏パターンＰａの拍位置毎に発音する／しないが決定される。このように、演奏パターンＰａにおいて発音する／しないを発音確率パターンＰｂの確率によって変動させることができる。これにより、同一の演奏パターンＰａを繰り返し自動演奏する場合でも、当該自動演奏が単調になるのが抑制され、表現力豊かな自動演奏を実現できる。【選択図】図２

Description

本発明は、自動演奏装置および自動演奏プログラムに関するものである。

特許文献１には、自動伴奏データの検索装置が開示されている。該装置では、利用者がリズム入力装置１０の鍵盤を押鍵すると、押鍵されたこと即ち演奏操作がなされたことを示すトリガーデータと、押鍵の強度即ち当該演奏操作の強度を示すベロシティデータとが、１小節を単位とした入力リズムパターンとして情報処理装置２０へ入力される。

情報処理装置２０は、自動伴奏データを複数含んだデータベースを有している。自動伴奏データは、各々が固有のリズムパターンを持つ複数のパートで構成されている。情報処理装置２０は、リズム入力装置１０から入力リズムパターンを入力すると、その入力リズムパターンと同一又は類似したリズムパターンを持つ自動伴奏データを検索し、検索された自動伴奏データの名称等を一覧表示する。情報処理装置２０は、その一覧表示から利用者によって選択された自動伴奏データに基づく音を出力する。

特開２０１２－２３４１６７号公報

しかしながら、出力に用いられる自動伴奏データに含まれるリズムパターンは固定されている。従って、一旦自動伴奏データが選択されると同一のリズムパターンが繰り返し出力され続けるため、出力される自動伴奏データに基づく音が単調になるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、演奏パターンを自動演奏する場合でも、単調さが抑制された表現力豊かな演奏を実現できる自動演奏装置および自動演奏プログラムを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の自動演奏装置は、発音するノートの発音タイミングが設定される演奏パターンを自動演奏するものであり、前記演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音する確率が設定された発音確率パターンを取得する発音確率パターン取得手段と、前記発音確率パターン取得手段で取得された発音確率パターンに設定された発音タイミング毎の確率に基づき、前記演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音するかを決定して自動演奏を行う自動演奏手段と、を備えている。

本発明の自動演奏プログラムは、コンピュータに自動演奏を実行させるプログラムであり、発音するノートの発音タイミングが設定される演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音する確率が設定された発音確率パターンを取得する発音確率パターン取得ステップと、前記発音確率パターン取得ステップで取得された発音確率パターンに設定された発音タイミング毎の確率に基づき、前記演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音するかを決定して自動演奏を行う自動演奏ステップと、を前記コンピュータに実行させるものである。

一実施形態であるシンセサイザの外観図である。 （ａ）は、演奏パターンを模式的に示した図であり、（ｂ）は、発音確率パターンを模式的に示した図であり、（ｃ）は、（ａ）の演奏パターンに（ｂ）の発音確率パターンを適用した場合の演奏パターンを模式的に示した図であり、（ｄ）は、動作モードがモード１の場合の変動発音確率パターンを模式的に示した図であり、（ｅ）は、動作モードがモード２の場合の発音確率パターンを模式的に示した図である。 （ａ）は、和音が含まれる演奏パターンを模式的に示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の演奏パターンに適用される発音確率パターンを模式的に示した図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ（ａ）の演奏パターンに（ｂ）の発音確率パターンを適用した場合の演奏パターンを模式的に示した図である。 シンセサイザの電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は、拍位置を説明するための図であり、（ｂ）は、入力パターンテーブルを模式的に表す図である。 （ａ）は、入力パターンの状態を説明するための表であり、（ｂ）は、状態パターンテーブルを模式的に示した図である。 （ａ）は、変動発音確率テーブルを模式的に示した図であり、（ｂ）は、発音確率対照テーブルを模式的に示した図であり、（ｃ）は、固定発音確率テーブルを模式的に示した図である。 （ａ）は、遷移ルートを説明するための図であり、（ｂ）は、遷移ルート間尤度テーブルを模式的に示した図である。 （ａ）は、音高尤度テーブルを模式的に示した図であり、（ｂ）は、同期尤度テーブルを模式的に示した図である。 （ａ）は、ＩＯＩ尤度テーブルを模式的に示した図であり、（ｂ）は、尤度テーブルを模式的に示した図であり、（ｃ）は、前回尤度テーブルを模式的に示した図である。 メイン処理のフローチャートである。 最尤パターン検索処理のフローチャートである。 （ａ）は、尤度算出処理のフローチャートであり、（ｂ）は、状態間尤度統合処理のフローチャートである。 遷移間尤度統合処理のフローチャートである。

以下、好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、一実施形態であるシンセサイザ１の外観図である。シンセサイザ１は、演奏者（ユーザ）の演奏操作による楽音や、所定の伴奏音等を混ぜ合わせて出力（放音）する電子楽器（自動演奏装置）である。シンセサイザ１は、演奏者の演奏による楽音や、伴奏音等を混ぜ合わせた波形データに対して演算処理を行うことで、リバーブやコーラス、ディレイ等の効果（エフェクト）を施すことができる。

図１に示す通り、シンセサイザ１には、主に鍵盤２と演奏者からの各種設定が入力される設定ボタン３とが配設される。鍵盤２には、複数の鍵２ａが配設され、演奏者の演奏による演奏情報を取得するための入力装置である。演奏者による鍵２ａの押鍵／離鍵操作に応じたＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）規格の演奏情報が、ＣＰＵ１０（図４参照）へ出力される。

本実施形態のシンセサイザ１には、発音タイミング毎に発音するノートが設定される演奏パターンＰａが記憶され、その演奏パターンＰａに基づいて演奏を行うことで自動演奏が行われる。その際、演奏パターンの発音タイミング毎におけるノートを発音するか否かが、当該発音タイミング毎に確率が設定された発音確率パターンＰｂに応じて切り替えられる。また、発音確率パターンＰｂにおいて発音タイミング毎に設定される確率は、演奏者による鍵２ａからの演奏情報に応じて決定される。以下、演奏パターンＰａに基づく自動演奏のことを、単に「自動演奏」と略す。

次に、図２，３を参照して、演奏パターンＰａ及び発音確率パターンＰｂを説明する。図２（ａ）は、演奏パターンＰａを模式的に示した図であり、図２（ｂ）は、発音確率パターンＰｂを模式的に示した図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の演奏パターンＰａに図２（ｂ）は発音確率パターンＰｂを適用した場合の演奏パターンＰａ’を模式的に表す図である。

図２（ａ）に示す通り、演奏パターンＰａには発音タイミングである拍位置毎に、発音させるノートが時系列順に記憶される。演奏パターンＰａに記憶される拍位置の順に対応するノートを演奏することで、演奏パターンＰａによる自動演奏を行うことできる。

また、図２（ｂ）に示す通り、発音確率パターンＰｂには、拍位置毎に当該拍位置のノートを発音させる確率（０～１００％）が記憶される。この発音確率パターンＰｂに記憶される確率に応じて拍位置毎に発音する／しないが決定される。

図２（ａ）の演奏パターンＰａに、図２（ｂ）の発音確率パターンを適用することで、実際に自動演奏に用いられる演奏パターンＰａ’が作成される。かかる演奏パターンＰａ’を図２（ｃ）に示す。

図２（ｃ）の演奏パターンＰａ’においては、図２（ａ）では発音する拍位置だった拍位置Ｂ２，Ｂ５，Ｂ１２，Ｂ１４には、発音しないことを表す「－」がそれぞれ設定され、これらの拍位置では自動演奏において発音が行われない。一方で、図２（ｃ）の演奏パターンＰａ’では、「発音しない」と決定された拍位置Ｂ２等には、発音確率パターンＰｂで０％より大きな確率が設定されているので、次回の自動演奏の際には「発音する」と決定される可能性がある。

このように、演奏パターンＰａにおいて発音する／しないを発音確率パターンＰｂの拍位置毎に設定された確率によって決定することで、演奏パターンＰａを自動演奏する度に発音が行われる拍位置を変動させることができる。これにより、同一の演奏パターンＰａを繰り返し自動演奏する場合でも、当該自動演奏が単調になるのが抑制され、表現力豊かな自動演奏を実現できる。

本実施形態には、発音確率パターンＰｂの拍位置毎の確率を設定する手法（以下「動作モード」という）として、モード１とモード２との２つが設けられる。動作モードのうちのモード１は、発音確率パターンＰｂにおいて必ず発音する所定の拍位置には「１００％」が設定され、その他の拍位置には、後述する鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた確率が設定される。以下、このような発音確率パターンＰｂのことを「変動発音確率パターン」という。

図２（ｄ）は、モード１における変動発音確率パターンを模式的に示した図である。図２（ｄ）に示す通り、変動発音確率パターンにおいて発音する拍位置には１００％は設定され、それ以外の拍位置には、任意の確率が設定可能ないわゆるワイルドカードを表す「＊」を設定される。変動発音確率パターンにおいて「＊」が設定された拍位置には、鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた確率がそれぞれ設定される。

例えば、図２（ｄ）においては、拍位置Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１４，Ｂ１５に「＊」が設定されているので、鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた確率が「５０％」である場合、これらの拍位置のそれぞれに「５０％」が設定される。

このように動作モードがモード１の場合、鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた確率、即ち演奏者の演奏に応じた確率が発音確率パターンＰｂに設定される。これにより、演奏者の演奏に応じて、演奏パターンＰａの発音する／しないを切り替えることができるので、演奏者の演奏に合致した自動演奏を出力できる。また、発音確率パターンＰｂにおける全ての拍位置に、確率を設定する必要がないので、発音確率パターンＰｂを容易に作成することができる。

また、変動発音確率パターンにおいて、必ず発音させる拍位置には、予め「１００％」が設定される。例えば、小節の先頭等、音楽的に意味のある拍位置に「１００％」を設定することで、自動演奏の曲調やリズムを適切に維持することができる。

なお、変動発音確率パターンには、予め「１００％」が設定されるものに限られず、「５０％」や「７５％」等、１００％以下の確率が設定されても良い。また、変動発音確率パターンの「＊」が設定された全ての拍位置に、鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた確率が設定されるものに限られず、変動発音確率パターンにおいて「＊」が設定された一部の拍位置に当該確率が設定されても良い。

次に、動作モードがモード２の場合を説明する。モード２では、予め最尤推定される演奏パターンＰａに対応する発音確率パターンＰｂ（例えば図２（ｅ））を複数記憶しておく。そして、記憶された発音確率パターンＰｂのうち、鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた発音確率パターンＰｂが取得され、自動演奏に用いられる。

このように動作モードがモード２の場合、予め記憶された発音確率パターンＰｂのうち、鍵２ａへの演奏情報の入力に基づいて最尤推定される入力パターンＰｉに応じた発音確率パターンＰｂが取得される。これによっても、演奏者の演奏に応じて、演奏パターンＰａの発音する／しないを切り替えることができ、演奏者の演奏に合致した自動演奏を出力できる。

また、発音確率パターンＰｂの各拍位置の確率が予め記憶される。発音確率パターンＰｂの各拍位置に設定される確率を、対応する（最尤推定の）入力パターンＰｉに応じて詳細に設定することで、発音確率パターンＰｂを演奏者の意図や嗜好に応じたものとすることができる。

ここで本実施形態の演奏パターンＰａには、１つの拍位置に１つのノートが設定されるのみならず、１つの拍位置に複数のノートが和音として設定可能に構成される。和音が設定された場合の発音確率パターンＰｂの適用について、図３を参照して説明する。

図３（ａ）は、和音が含まれる演奏パターンＰａを模式的に示した図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の演奏パターンＰａに適用される発音確率パターンＰｂを模式的に示した図であり、図３（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図３（ａ）の演奏パターンＰａに図３（ｂ）の発音確率パターンＰｂを適用した演奏パターンＰａ’を模式的に示した図である。

図３（ａ）に示す和音が含まれる演奏パターンＰａに、図３（ｂ）に示す発音確率パターンＰｂを適用する際、和音を構成するノートの１つ１つに該当する拍位置の発音確率パターンＰｂの確率が適用される。例えば、図３（ａ）の演奏パターンＰａの拍位置Ｂ３においては、ド・ミ・ソによる３音の和音が設定されている。これら３音のそれぞれに図３（ｂ）の発音確率パターンＰｂの拍位置Ｂ３の「３０％」の確率が適用され、これら３音の発音する／しないが独立して決定される。

このように、図３（ａ）の演奏パターンＰａに図３（ｂ）の発音確率パターンＰｂを適用した場合の演奏パターンＰａ’を図３（ｃ），（ｄ）に示す。図３（ａ）の演奏パターンＰａには、ド・ミ・ソによる３音の和音が連続して設定されるのに対し、図３（ｃ），（ｄ）の演奏パターンＰａ’では、ド・ミ・ソによる３音を拍位置毎の発音確率パターンＰｂの確率に応じて発音する／しないが設定される。

これにより、和音を構成する音を変動させることができるので、演奏パターンＰａによる自動演奏が単調になるのをより抑制できると共に、当該和音を変化に富んだものとすることができる。また、和音を構成するノート毎に発音するか否かが決定されるので、和音を構成する全てのノートが発音されない事態を抑制することができる。これにより、自動演奏による和音の発音に対する違和感を抑制できる。

なお、和音を構成するノートの全てに、該当する拍位置の発音確率パターンＰｂの確率を適用するものに限られず、例えば、和音を構成するノートうちの特定のノート（例えば、最も音高が高いノートや、最も音高が低いノート）に発音確率パターンＰｂの確率を適用しても良い。また、発音確率パターンＰｂに、和音を構成するノート毎に確率を設定し、和音を構成するノートのそれぞれに対応する確率を適用しても良い。

次に、図４～図８を参照して、シンセサイザ１の電気的構成を説明する。図４は、シンセサイザ１の電気的構成を示すブロック図である。シンセサイザ１は、ＣＰＵ１０と、フラッシュＲＯＭ１１と、ＲＡＭ１２と、鍵盤２と、上記した設定ボタン３と、音源１３と、Digital Signal Processor１４（以下「ＤＳＰ１４」と称す）とを有し、それぞれバスライン１５を介して接続される。ＤＳＰ１４にはデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１６が接続され、そのＤＡＣ１６にはアンプ１７が接続され、アンプ１７にはスピーカ１８が接続される。

ＣＰＵ１０は、バスライン１５により接続された各部を制御する演算装置である。フラッシュＲＯＭ１１は書き換え可能な不揮発性のメモリであり、制御プログラム１１ａと、入力パターンテーブル１１ｂと、状態パターンテーブル１１ｃと、変動発音確率テーブル１１ｄと、発音確率対照テーブル１１ｅと、固定発音確率テーブル１１ｆと、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇとが設けられる。ＣＰＵ１０によって制御プログラム１１ａが実行されると、図１１のメイン処理が実行される。

入力パターンテーブル１１ｂは、演奏情報と、その演奏情報に合致する入力パターンＰｉとが記憶されるデータテーブルである。ここで、入力パターンＰｉにおける拍位置と入力パターンテーブル１１ｂについて、図５を参照して説明する。

図５（ａ）は、拍位置を説明するための図である。本実施形態では、図５（ａ）に示す通り、各入力パターンＰｉの演奏時間は、４分の４拍子における２小節分の長さとされる。この２小節分の長さを１６分音符の長さで等分した（即ち、３２等分した）拍位置Ｂ１～Ｂ３２が、時間的位置の１単位とされる。なお、図５（ａ）の時間ΔＴは１６分音符の長さを表している。入力パターンテーブル１１ｂには、入力パターンＰｉとその入力パターンＰｉに対応する拍位置毎の音高の配置が対応付けられて記憶される。かかる入力パターンテーブル１１ｂを図５（ｂ）に示す。

図５（ｂ）は、入力パターンテーブル１１ｂを模式的に示した図である。図５（ｂ）に示す通り、入力パターンＰｉにはそれぞれ、拍位置Ｂ１～Ｂ３２に対する音高（ド、レ、ミ、・・・）が設定される。また、入力パターンＰｉには、ある拍位置Ｂ１～Ｂ３２に対して単一の音高だけが設定されるのでなく、２以上の音高の組み合わせも指定できる。本実施形態では、２以上の音高が同時に入力されることを指定する場合には、その拍位置Ｂ１～Ｂ３２に対して、該当する音高名が「＆」で連結される。例えば、図５（ｂ）における入力パターンＰ３の拍位置Ｂ５では、音高「ド＆ミ」が指定されるが、これは「ド」と「ミ」とが同時に入力されることが指定されている。

なお、入力パターンＰｉにおいて、演奏情報の入力が指定される拍位置Ｂ１～Ｂ３２に対して音高が定義され、一方で、演奏情報の入力が指定されない拍位置Ｂ１～Ｂ３２に対して音高は定義されない。また、本実施形態において入力パターンテーブル１１ｂには、演奏情報が設定される拍位置間の時間的な間隔が大きい入力パターンＰｉ順に、入力パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３・・・が設定される。

本実施形態では、拍位置Ｂ１～Ｂ３２と音高との組み合わせを管理するため、これらの組み合わせを「状態」として定義する。かかる入力パターンＰｉに対する状態を、図６（ａ）を参照して説明する。

図６（ａ）は、入力パターンの状態を説明するための表である。図６に示す通り、入力パターンＰ１の拍位置Ｂ１から順に、音高が指定されている拍位置Ｂ１～Ｂ３２に対して、状態Ｊ１，Ｊ２，・・・が定義される。具体的には、入力パターンＰ１の拍位置Ｂ１が状態Ｊ１，入力パターンＰ１の拍位置Ｂ５が状態Ｊ２，・・・，入力パターンＰ１の拍位置Ｂ３２が状態Ｊ８と定義され、入力パターンＰ２の拍位置Ｂ１が状態Ｊ８に続いて、状態Ｊ９と定義される。以下、状態Ｊ１，Ｊ２，・・・に対して、特に区別しない場合は「状態Ｊｎ」と略す。

状態パターンテーブル１１ｃには、状態Ｊｎ毎に、該当する入力パターンＰｉの名称と、拍位置Ｂ１～Ｂ３２と、音高とが記憶される。かかる状態パターンテーブル１１ｃについて、図６（ｂ）を参照して説明する。

図６（ｂ）は、状態パターンテーブル１１ｃを模式的に示した図である。状態パターンテーブル１１ｃは、シンセサイザ１で指定可能な音楽ジャンル（ロックやポップ、ジャズ等）に対して、状態Ｊｎ毎に、該当する入力パターンＰｉの名称と、拍位置Ｂ１～Ｂ３２と、音高とが記憶されるデータテーブルである。本実施形態において、状態パターンテーブル１１ｃには音楽ジャンル毎の入力パターンが記憶され、状態パターンテーブル１１ｃの中から、選択された音楽ジャンルに応じた入力パターンＰｉが参照される。

具体的には、音楽ジャンル「ロック」に該当する入力パターンＰｉが状態パターンテーブル１１ｃｒとされ、音楽ジャンル「ポップ」該当する入力パターンＰｉが状態パターンテーブル１１ｃｐとされ、音楽ジャンル「ジャズ」に該当する入力パターンＰｉが状態パターンテーブル１１ｃｊとされ、その他の音楽ジャンルについても、同様に入力パターンＰｉが記憶される。以下、状態パターンテーブル１１ｃにおける状態パターンテーブル１１ｃｐ，１１ｃｒ，１１ｃｊ・・・について、特に区別しない場合は「状態パターンテーブル１１ｃｘ」と称す。

鍵２ａからの演奏情報が入力された場合、その演奏情報の拍位置および音高と、選択されている音楽ジャンルに該当する状態パターンテーブル１１ｃｘの拍位置および音高とから「尤もらしい」状態Ｊｎが推定され、該状態Ｊｎから入力パターンＰｉが取得される。

図４に戻る。変動発音確率テーブル１１ｄは、上記した動作モードがモード１の場合における変動発音確率パターンが記憶されるデータテーブルであり、発音確率対照テーブル１１ｅは、最尤推定された入力パターンＰｉに対応する確率が記憶されるデータテーブルであり、固定発音確率テーブル１１ｆは、上記した動作モードがモード１の場合における発音確率パターンＰｂが記憶されるデータテーブルである。図７を参照して、変動発音確率テーブル１１ｄ、発音確率対照テーブル１１ｅ及び固定発音確率テーブル１１ｆを説明する。

図７（ａ）は、変動発音確率テーブル１１ｄを模式的に示した図である。図７（ａ）に示す通り、変動発音確率テーブル１１ｄには、複数の変動発音確率パターンが記憶される。動作モードがモード１の場合は、変動発音確率テーブル１１ｄから１つの変動発音確率パターンが演奏者から選択され、選択された変動発音確率パターンが自動演奏に用いられる。

本実施形態において、変動発音確率テーブル１１ｄには音楽ジャンル毎の変動発音確率パターンが記憶され、変動発音確率テーブル１１ｄの中から、選択された音楽ジャンルに応じた変動発音確率パターンが参照される。具体的には、音楽ジャンル「ロック」、「ポップ」、「ジャズ」に該当する変動発音確率パターンがそれぞれ変動発音確率テーブル１１ｄｒ，１１ｄｐ，１１ｄｊとされ、その他の音楽ジャンルについても、同様に変動発音確率パターンが記憶される。以下、変動発音確率テーブル１１ｄｒ，１１ｄｐ，１１ｄｊ・・・について、特に区別しない場合は「変動発音確率テーブル１１ｄｘ」と称す。

図７（ｂ）は、発音確率対照テーブル１１ｅを模式的に示した図である。図７（ｂ）に示す通り、発音確率対照テーブル１１ｅには、最尤推定された入力パターンＰｉ毎に、対応する確率が記憶される。図７（ａ）の変動発音確率テーブル１１ｄで取得された変動発音確率パターンに、この発音確率対照テーブル１１ｅから入力パターンＰｉに応じて取得した確率を設定することで、自動演奏に用いられる発音確率パターンＰｂが作成される。

発音確率対照テーブル１１ｅには、上記した入力パターンテーブル１１ｂと同様の並び順、即ち演奏情報が設定される拍位置間の時間的な間隔が大きい入力パターンＰｉ順に、大きな確率の値が記憶される。これによって、演奏者が入力した演奏情報の間隔が長い程、小さな確率が取得され、演奏者が入力した演奏情報の間隔が短い程、大きな確率が取得される。

従って、演奏者が入力した演奏情報の間隔が長い程、自動演奏される演奏パターンＰａが発音する確率が低くなり、自動演奏される演奏パターンＰａで発音される拍位置が疎らとなる。これにより、演奏者が入力した演奏情報の間隔が長い、即ちスローテンポな演奏者の演奏に合致した演奏パターンＰａによる自動演奏とすることができる。

一方で、演奏者が入力した演奏情報の間隔が短い程、自動演奏される演奏パターンＰａが発音する確率が高くなり、自動演奏される演奏パターンＰａで発音される拍位置が頻繁となる。これにより、演奏者が入力した演奏情報の間隔が短い、即ちアップテンポな演奏者の演奏に合致した演奏パターンＰａによる自動演奏とすることができる。

なお、発音確率対照テーブル１１ｅに、演奏情報が設定される拍位置間の時間的な間隔が大きい入力パターンＰｉ順に大きな確率の値が記憶するものに限られず、例えば、演奏情報が設定される拍位置間の時間的な間隔が大きい入力パターンＰｉ順に小さな確率の値を発音確率対照テーブル１１ｅに記憶しても良いし、対応する入力パターンＰｉに関係がないランダムな確率の値を発音確率対照テーブル１１ｅに記憶しても良い。

図７（ｃ）は、固定発音確率テーブル１１ｆを模式的に示した図である。図７（ｃ）に示す通り、固定発音確率テーブル１１ｆには、入力パターンＰｉに対応した発音確率パターンＰｂが記憶される。動作モードがモード２の場合、最尤推定された入力パターンＰｉに対応する発音確率パターンＰｂが固定発音確率テーブル１１ｆから取得され、自動演奏に用いられる。

本実施形態において、固定発音確率テーブル１１ｆには音楽ジャンル毎の発音確率パターンＰｂが記憶され、固定発音確率テーブル１１ｆの中から、選択された音楽ジャンルに応じた発音確率パターンＰｂが参照される。具体的には、音楽ジャンル「ロック」、「ポップ」、「ジャズ」に該当する発音確率パターンＰｂがそれぞれ固定発音確率テーブル１１ｆｒ，１１ｆｐ，１１ｆｊとされ、その他の音楽ジャンルについても、同様に発音確率パターンＰｂが記憶される。以下、固定発音確率テーブル１１ｆｒ，１１ｆｐ，１１ｆｊ・・・について、特に区別しない場合は「固定発音確率テーブル１１ｆｘ」と称す。

図４に戻る。遷移ルート間尤度テーブル１１ｇは、状態Ｊｎ間の遷移ルートＲｍと、その遷移ルートＲｍの拍位置Ｂ１～Ｂ３２間の距離である拍距離と、遷移ルートＲｍに対するパターン遷移尤度および打ち損ない尤度とが記憶されるデータテーブルである。ここで、遷移ルートＲｍ及び遷移ルート間尤度テーブル１１ｇについて、図８を参照して説明する。

図８（ａ）は、遷移ルートＲｍを説明するための図であり、図８（ｂ）は、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇを模式的に示した図である。図８（ａ）の横軸は拍位置Ｂ１～Ｂ３２を表している。図８（ａ）に示す通り、時間経過により、拍位置が拍位置Ｂ１から拍位置Ｂ３２へ進行するとともに、各入力パターンＰｉにおける状態Ｊｎも変化していく。本実施形態では、かかる状態Ｊｎ間の遷移において、想定される状態Ｊｎ間の経路が予め設定される。以下、予め設定された状態Ｊｎ間の遷移に対する経路のことを「遷移ルートＲ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・」と称し、これらを特に区別しない場合は「遷移ルートＲｍ」と称す。

図８（ａ）では、状態Ｊ３に対する遷移ルートを示している。状態Ｊ３への遷移ルートとして、大きく分けて状態Ｊ３と同一の入力パターンＰｉ（即ち入力パターンＰ１）の状態Ｊｎから遷移する場合と、状態Ｊ３とは異な入力パターンＰｉの状態Ｊｎから遷移する場合との２種類が設定される。

状態Ｊ３と同一の入力パターンＰ１における、状態Ｊｎからの遷移として、直前の状態である状態Ｊ２から状態Ｊ３へ遷移する遷移ルートＲ３と、状態Ｊ３の２つ前の状態である状態Ｊ１からの遷移ルートである遷移ルートＲ２とが設定される。即ち、本実施形態では、同一のパターン間における状態Ｊｎへの遷移ルートとして、直前の状態Ｊｎから遷移する遷移ルートと、２つ前の状態から遷移する「音飛び」の遷移ルートとの、多くとも２の遷移ルートが設定される。

一方で、状態Ｊ３とは異なるパターンの状態Ｊｎから遷移する遷移ルートとして、入力パターンＰ２の状態Ｊ１１から状態Ｊ３へ遷移する遷移ルートＲ８と、入力パターンＰ３の状態Ｊ２１から状態Ｊ３へ遷移する遷移ルートＲ１５と、入力パターンＰ１０の状態Ｊ７４から状態Ｊ３へ遷移する遷移ルートＲ６６等が挙げられる。即ち、別の入力パターンＰｉ間における状態Ｊｎへの遷移ルートとして、その遷移元である別の入力パターンＰｉの状態Ｊｎが、遷移先の状態Ｊｎの拍位置の直前のものである遷移ルートが設定される。

図８（ａ）で例示した遷移ルート以外にも、状態Ｊ３への遷移ルートＲｍが複数設定される。また、状態Ｊ３と同様に、各状態Ｊｎに対しても１又は複数の遷移ルートＲｍが設定される。

鍵２ａからの演奏情報に基づいて「尤もらしい」状態Ｊｎが推定され、その状態Ｊｎに対応する入力パターンＰｉが参照される。本実施形態では、状態Ｊｎ毎に設定される、鍵２ａからの演奏情報と状態Ｊｎとの「尤もらしさ」を表す数値である尤度に基づいて、状態Ｊｎが推定される。本実施形態では、状態Ｊｎに対する尤度が、状態Ｊｎそのものに基づく尤度や、遷移ルートＲｍに基づく尤度、あるいは、入力パターンＰｉに基づく尤度を統合することで算出される。

遷移ルート間尤度テーブル１１ｇに記憶される、パターン遷移尤度および打ち損ない尤度は、遷移ルートＲｍに基づく尤度である。具体的に、まずパターン遷移尤度は、遷移ルートＲｍに対する遷移元の状態Ｊｎと、遷移先の状態Ｊｎとが同一の入力パターンＰｉであるかどうかを表す尤度である。本実施形態では、遷移ルートＲｍの遷移元と遷移先との状態Ｊｎが同一の入力パターンＰｉである場合は、パターン遷移尤度に「１」が設定され、遷移ルートＲｍの遷移元と遷移先との状態Ｊｎが別の入力パターンＰｉである場合は、パターン遷移尤度に「０．５」が設定される。

例えば、図８（ｂ）において、遷移ルートＲ３は、遷移元が入力パターンＰ１の状態Ｊ２であり、遷移先が同じく入力パターンＰ１の状態Ｊ３なので、遷移ルートＲ３のパターン遷移尤度には「１」が設定される。一方で、遷移ルートＲ８は、遷移元が入力パターンＰ２の状態Ｊ１１であり、遷移先が入力パターンＰ１の状態Ｊ３なので、遷移ルートＲ８は異なるパターン間の遷移ルートである。従って、遷移ルートＲ８のパターン遷移尤度には「０．５」が設定される。

また、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇに記憶される打ち損ない尤度は、遷移ルートＲｍに対する遷移元の状態Ｊｎと、遷移先の状態Ｊｎとが同一の入力パターンＰｉであり、なおかつ遷移元の状態Ｊｎが遷移先の状態Ｊｎよりも２つ前の状態Ｊｎであるかどうか、即ち、遷移ルートＲｍに対する遷移元の状態Ｊｎと、遷移先の状態Ｊｎとが音飛びによる遷移ルートであるかどうかを表す尤度である。本実施形態では、遷移ルートＲｍの遷移元と遷移先との状態Ｊｎが音飛びによる遷移ルートＲｍに対しては、打ち損ない尤度に「０．４５」が設定され、音飛びによる遷移ルートＲｍではない場合は、打ち損ない尤度に「１」が設定される。

例えば、図８（ｂ）において、遷移ルートＲ１は、同一の入力パターンＰ１における隣接した状態Ｊ１と状態Ｊ２との遷移ルートであり、音飛びによる遷移ルートではないので、打ち損ない尤度に「１」が設定される。一方で、遷移ルートＲ２は、遷移先である状態Ｊ３が、遷移元の状態Ｊ１よりも２つ先の状態であるので、打ち損ない尤度に「０．４５」が設定される。

上述した通り、同一の入力パターンＰｉにおいては、遷移先の状態Ｊｎの２つ前の状態Ｊｎを遷移元の状態Ｊｎとした、音飛びによる遷移ルートＲｍも設定される。実際の演奏においては、音飛びによる遷移が発生する確率は、通常の遷移が発生する確率よりも低い。そこで、音飛びによる遷移ルートＲｍの打ち損ない尤度の方が、音飛びでない通常の遷移ルートＲｍの打ち損ない尤度よりも小さな値を設定することで、実際の演奏と同様に、音飛びによる遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎよりも、通常の遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎを優先して推定することができる。

また、図８（ｂ）に示す通り、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇには、シンセサイザ１に指定される各音楽ジャンルに対して、遷移ルートＲｍ毎に、その遷移ルートＲｍの遷移元の状態Ｊｎと、遷移先の状態Ｊｎと、パターン遷移尤度と、打ち損ない尤度とが対応付けられて記憶される。本実施形態では、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇも音楽ジャンル毎に遷移ルート間尤度テーブルが記憶され、音楽ジャンル「ロック」に該当する遷移ルート間尤度テーブルが遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｒとされ、音楽ジャンル「ポップ」に該当する遷移ルート間尤度テーブルが遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｐとされ、音楽ジャンル「ジャズ」に該当する遷移ルート間尤度テーブルが遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｊとされる。その他の音楽ジャンルについても、遷移ルート間尤度テーブルが定義される。以下、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇにおける遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｐ，１１ｇｒ，１１ｇｊ、・・・について、特に区別しない場合は「遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘ」と称す。

図４に戻る。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０が制御プログラム１１ａ等のプログラム実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するメモリであり、自動演奏に用いられる演奏パターンＰａが記憶される演奏パターンメモリ１２ａと、自動演奏に用いられる発音確率パターンＰｂが記憶される発音確率パターンメモリ１２ｂと、最尤推定された入力パターンＰｉが記憶される最尤パターンメモリ１２ｃと、推定された遷移ルートＲｍが記憶される遷移ルートメモリ１２ｄと、前回鍵２ａが押鍵されたタイミングから今回鍵２ａが押鍵されたタイミングまでの時間（即ち、打鍵間隔）が記憶されるＩＯＩメモリ１２ｅと、音高尤度テーブル１２ｆと、同期尤度テーブル１２ｇと、ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈと、尤度テーブル１２ｉと、前回尤度テーブル１２ｊとを有している。図９（ａ）を参照して、音高尤度テーブル１２ｆを説明する。

図９（ａ）は、音高尤度テーブル１２ｆを模式的に示した図である。音高尤度テーブル１２ｆは、鍵２ａからの演奏情報の音高と、状態Ｊｎの音高との関係を表す尤度である、音高尤度が記憶されるデータテーブルである。本実施形態では、音高尤度として、鍵２ａからの演奏情報の音高と、状態パターンテーブル１１ｃｘ（図６（ｂ））の状態Ｊｎの音高とが完全一致している場合は「１」が設定され、部分一致している場合は「０．５４」が設定され、不一致の場合は「０．４」が設定される。鍵２ａからの演奏情報が入力された場合に、かかる音高尤度が全状態Ｊｎに対して設定される。

図９（ａ）には、図６（ｂ）の音楽ジャンル「ロック」の状態パターンテーブル１１ｃｒにおいて、鍵２ａからの演奏情報の音高として「ド」が入力された場合の音高尤度テーブル１２ｆを例示している。状態パターンテーブル１１ｃｒにおける状態Ｊ１と状態Ｊ７４との音高は「ド」なので、音高尤度テーブル１２ｆにおける状態Ｊ１と状態Ｊ７４との音高尤度には、「１」が設定される。また、状態パターンテーブル１１ｃｒにおける状態Ｊ１１の音高はワイルドカード音高なので、いずれの音高が入力されても完全一致したとされる。従って、音高尤度テーブル１２ｆにおける状態Ｊ１１との音高尤度にも「１」が設定される。

状態パターンテーブル１１ｃｒにおける状態Ｊ２の音高は「レ」であり、鍵２ａからの演奏情報の音高の「ド」とは不一致なので、音高尤度テーブル１２ｆにおける状態Ｊ２には「０．４」が設定される。また、状態パターンテーブル１１ｃｒにおける状態Ｊ２１の音高は「ド＆ミ」であり、鍵２ａからの演奏情報の音高の「ド」とは部分一致するので、音高尤度テーブル１２ｆにおける状態Ｊ２１には「０．５４」が設定される。このように設定された音高尤度テーブル１２ｆに基づいて、鍵２ａからの演奏情報の音高に最も近い音高の状態Ｊｎが推定できる。

図４に戻る。同期尤度テーブル１２ｇは、鍵２ａからの演奏情報が入力された２小節におけるタイミングと、状態Ｊｎにおける拍位置Ｂ１～Ｂ３２との関係を表す尤度である、同期尤度が記憶されるデータテーブルである。図９（ｂ）を参照して、同期尤度テーブル１２ｇを説明する。

図９（ｂ）は、同期尤度テーブル１２ｇを模式的に示した図である。図９（ｂ）に示す通り、同期尤度テーブル１２ｇには、各状態Ｊｎに対する同期尤度が記憶される。本実施形態では、同期尤度は、鍵２ａからの演奏情報が入力された２小節間におけるタイミングと、状態パターンテーブル１１ｃｘに記憶される状態Ｊｎの拍位置Ｂ１～Ｂ３２との差から、後述の数式２のガウス分布に基づいて算出される。

具体的には、鍵２ａからの演奏情報が入力されたタイミングとの差が小さい拍位置Ｂ１～Ｂ３２の状態Ｊｎには、大きな値の同期尤度が設定され、一方で、鍵２ａからの演奏情報が入力されたタイミングとの差が大きい拍位置Ｂ１～Ｂ３２の状態Ｊｎには、小さな値の同期尤度が設定される。このように設定された同期尤度テーブル１２ｇの同期尤度に基づき、鍵２ａからの演奏情報に対する状態Ｊｎを推定することで、鍵２ａからの演奏情報が入力されたタイミングに、最も近い拍位置の状態Ｊｎが推定できる。

図４に戻る。ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈは、ＩＯＩメモリ１２ｅに記憶される打鍵間隔と、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘに記憶される遷移ルートＲｍの拍距離との関係を表す、ＩＯＩ尤度が記憶されるデータテーブルである。図１０（ａ）を参照して、ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈについて説明する。

図１０（ａ）は、ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈを模式的に示した図である。図１０（ａ）に示す通り、ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈには、各遷移ルートＲｍに対するＩＯＩ尤度が記憶される。本実施形態では、ＩＯＩ尤度は、ＩＯＩメモリ１２ｅに記憶される打鍵間隔と、遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘに記憶される遷移ルートＲｍの拍距離とから、後述の数式１にて算出される。

具体的には、ＩＯＩメモリ１２ｅに記憶される打鍵間隔との差が小さい拍距離の遷移ルートＲｍには、大きな値のＩＯＩ尤度が設定され、一方で、ＩＯＩメモリ１２ｅに記憶される打鍵間隔との差が大きい拍距離の遷移ルートＲｍには、小さな値のＩＯＩ尤度が設定される。このように設定された遷移ルートＲｍのＩＯＩ尤度に基づいて、該遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎを推定することで、ＩＯＩメモリ１２ｅに記憶される打鍵間隔に最も近い拍距離とされる遷移ルートＲｍに基づいた状態Ｊｎを推定できる。

図４に戻る。尤度テーブル１２ｉは、上述したパターン遷移尤度、打ち損ない尤度、音高尤度、同期尤度およびＩＯＩ尤度を、状態Ｊｎ毎に統合した結果の尤度を記憶するデータテーブルであり、前回尤度テーブル１２ｊは、尤度テーブル１２ｉの記憶された状態Ｊｎ毎の尤度の、前回値を記憶するデータテーブルである。尤度テーブル１２ｉ及び前回尤度テーブル１２ｊについて、図１０（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。

図１０（ｂ）は、尤度テーブル１２ｉを模式的に示した図であり、図１０（ｃ）は、前回尤度テーブル１２ｊを模式的に示した図である。図１０（ｂ）に示す通り、尤度テーブル１２ｉには、状態Ｊｎ毎にそれぞれ、パターン遷移尤度、打ち損ない尤度、音高尤度、同期尤度およびＩＯＩ尤度を統合した結果が記憶される。これらの尤度のうち、パターン遷移尤度、打ち損ない尤度およびＩＯＩ尤度は、遷移先の状態Ｊｎに対応する遷移ルートＲｍの各尤度が統合される。また、図１０（ｃ）に示す前回尤度テーブル１２ｊには、前回の処理で統合され、尤度テーブル１２ｉに記憶された各状態Ｊｎの尤度が記憶される。

図４に戻る。音源１３は、ＣＰＵ１０から入力される演奏情報に応じた波形データを出力する装置である。ＤＳＰ１４は、音源１３から入力された波形データを演算処理するための演算装置である。ＤＳＰ１４によって、音源１３から入力された波形データに対してエフェクトが適用される。

ＤＡＣ１６は、ＤＳＰ１４から入力された波形データを、アナログ波形データに変換する変換装置である。アンプ１７は、該ＤＡＣ１６から出力されたアナログ波形データを、所定の利得で増幅する増幅装置であり、スピーカ１８は、アンプ１７で増幅されたアナログ波形データを楽音として放音（出力）する出力装置である。

次に、図１１～図１４を参照して、ＣＰＵ１０で実行されるメイン処理について説明する。図１１は、メイン処理のフローチャートである。メイン処理は、シンセサイザ１の電源投入時に実行される。

メイン処理は、まず設定ボタン３（図１参照）を介して演奏者から選択された演奏パターンＰａを取得し、演奏パターンメモリ１２ａに記憶する（Ｓ１）。Ｓ１の処理において取得される演奏パターンＰａは、予めフラッシュＲＯＭ１１に記憶された演奏パターンＰａから選択されるが、入力パターンテーブル１１ｂ（図５（ｂ）参照）に記憶されている入力パターンＰｉを選択し、選択された入力パターンＰｉを演奏パターンＰａとして演奏パターンメモリ１２ａに記憶しても良い。

かかる演奏者によって選択された演奏パターンＰａの取得と共に、設定ボタン３を介して演奏者によって選択された音楽ジャンルを取得する。音楽ジャンル毎に記憶される、状態パターンテーブル１１ｃ、変動発音確率テーブル１１ｄ、固定発音確率テーブル１１ｆ又は遷移ルート間尤度テーブル１１ｇに対して、取得された音楽ジャンルに該当する状態パターンテーブル１１ｃｘ、変動発音確率テーブル１１ｄｘ、固定発音確率テーブル１１ｆｘ又は遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘが参照される。以下、「Ｓ１の処理で取得された音楽ジャンル」のことを「該当音楽ジャンル」という。

Ｓ１の処理の後、設定ボタン３を介して演奏者によって選択された動作モードを取得し（Ｓ２）、取得された動作モードがモード１かを確認する（Ｓ３）。Ｓ３の処理において、動作モードがモード１の場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、設定ボタン３を介して演奏者によって選択された変動発音確率パターンを変動発音確率テーブル１１ｄから取得し、発音確率パターンメモリ１２ｂに保存する（Ｓ４）。一方で、Ｓ３の処理において、動作モードがモード２の場合は（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ４の処理をスキップする。

Ｓ３，Ｓ４の処理の後、キー入力、即ち、鍵２ａからの演奏情報が入力されたかを確認する（Ｓ５）。Ｓ５の処理において、鍵２ａからの演奏情報が入力されていない場合は（Ｓ５：Ｎｏ）、Ｓ５の処理を繰り返す。

一方で、Ｓ５の処理において、鍵２ａからの演奏情報が入力された場合は（Ｓ５：Ｙｅｓ）、演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンＰａに基づいて自動演奏を開始する（Ｓ６）。この際、演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンＰａに規定されているテンポが取得され、該テンポに基づいて演奏パターンＰａが自動演奏される。以下、かかるテンポのことを「自動演奏のテンポ」という。

Ｓ６の処理の後、最尤パターン検索処理を実行する（Ｓ７）。ここで、図１２～図１４を参照して、最尤パターン検索処理を説明する。

図１２は、最尤パターン検索処理のフローチャートである。最尤パターン検索処理では、まず、尤度算出処理を行う（Ｓ３０）。図１３（ａ）を参照して、尤度算出処理を説明する。

図１３（ａ）は、尤度算出処理のフローチャートである。尤度算出処理では、まず、前回の鍵２ａからの演奏情報の入力がされた時刻と、今回鍵２ａからの演奏情報の入力がされた時刻との差から、鍵２ａからの演奏情報の入力の時間差、即ち、打鍵間隔を算出し、ＩＯＩメモリ１２ｅへ保存する（Ｓ５０）。

Ｓ５０の処理の後、ＩＯＩメモリ１２ｅの打鍵間隔と、上記した自動演奏のテンポと、該当音楽ジャンルの遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘにおける各遷移ルートＲｍの拍距離とから、ＩＯＩ尤度を算出し、ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈへ保存する（Ｓ５１）。具体的には、ＩＯＩメモリ１２ｅの打鍵間隔をｘ，自動演奏のテンポをＶｍ，遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘに記憶される、ある遷移ルートＲｍの拍距離をΔτとすると、ＩＯＩ尤度Ｇは数式１のガウス分布によって算出される。

ここで、σは数式１のガウス分布における標準偏差を表す定数であり、予め実験等によって算出された値が設定される。かかるＩＯＩ尤度Ｇが、全遷移ルートＲｍに対して算出され、その結果がＩＯＩ尤度テーブル１２ｈに記憶される。即ち、ＩＯＩ尤度Ｇは数式１のガウス分布に従うので、ＩＯＩメモリ１２ｅの打鍵間隔との差が小さい拍距離を持つ遷移ルートＲｍ程、大きな値のＩＯＩ尤度Ｇが設定される。

Ｓ５１の処理の後、鍵２ａからの演奏情報の音高から、状態Ｊｎ毎に音高尤度を算出し、音高尤度テーブル１２ｆへ保存する（Ｓ５２）。図９（ａ）で上述した通り、鍵２ａからの演奏情報の音高と、該当音楽ジャンルの状態パターンテーブル１１ｃｘの各状態Ｊｎの音高とを比較して、完全に一致する状態Ｊｎに対しては、音高尤度テーブル１２ｆにおける該当する状態Ｊｎの音高尤度に「１」が設定され、部分的に一致する状態Ｊｎに対しては、音高尤度テーブル１２ｆにおける該当する状態Ｊｎの音高尤度に「０．５４」が設定され、不一致である状態Ｊｎに対しては、音高尤度テーブル１２ｆにおける該当する状態Ｊｎの音高尤度に「０．４」が設定される。

Ｓ５２の処理の後、鍵２ａからの演奏情報が入力された時刻に該当する拍位置と該当音楽ジャンルの状態パターンテーブル１１ｃｘの拍位置とから同期尤度を算出し、同期尤度テーブル１２ｇへ保存する（Ｓ５３）。具体的には、鍵２ａからの演奏情報が入力された時刻を、２小節単位における拍位置に変換したものをｔｐ，該当音楽ジャンルの状態パターンテーブル１１ｃｘの拍位置τとすると、同期尤度Ｂは、数式２のガウス分布によって算出される。

ここで、ρは数式２のガウス分布における標準偏差を表す定数であり、予め実験等によって算出された値が設定される。かかる同期尤度Ｂが、全状態Ｊｎに対して算出され、その結果が同期尤度テーブル１２ｇに記憶される。即ち、同期尤度Ｂは数式２のガウス分布に従うので、鍵２ａからの演奏情報が入力された時刻に該当する拍位置との差が小さい拍位置を持つ状態Ｊｎ程、大きな値の同期尤度Ｂが設定される。

Ｓ５３の処理の後、尤度算出処理を終了し、図１２の最尤パターン検索処理へ戻る。

図１２に戻る。Ｓ３０の尤度算出処理の後、状態間尤度統合処理を実行する（Ｓ３１）。ここで、図１３（ｂ）を参照して、状態間尤度統合処理を説明する。

図１３（ｂ）は、状態間尤度統合処理のフローチャートである。この状態間尤度統合処理では、図１３（ａ）の尤度算出処理で算出された各尤度から、状態Ｊｎ毎に尤度を算出する処理である。状態間尤度統合処理は、まず、カウンタ変数ｎに１を設定する（Ｓ６０）。以下、状態間尤度統合処理における「状態Ｊｎ」の「ｎ」はカウンタ変数ｎを表し、例えば、カウンタ変数ｎが１である場合の状態Ｊｎは、「状態Ｊ１」を表す。

Ｓ６０の処理の後、前回尤度テーブル１２ｊに記憶される尤度の最大値と、音高尤度テーブル１２ｆにおける状態Ｊｎの音高尤度と、同期尤度テーブル１２ｇにおける状態Ｊｎの同期尤度とから、状態Ｊｎにおける尤度を算出し、尤度テーブル１２ｉに保存する（Ｓ６１）。具体的には、前回尤度テーブル１２ｊに記憶される尤度の最大値をＬｐ＿Ｍ，音高尤度テーブル１２ｆにおける状態Ｊｎの音高尤度をＰｉ＿ｎ，同期尤度テーブル１２ｇにおける状態Ｊｎの同期尤度をＢ＿ｎとし、状態Ｊｎにおける尤度Ｌ＿ｎの対数である対数尤度ｌｏｇ（Ｌ＿ｎ）は、数式３のＶｉｔｅｒｂｉアルゴリズムによって算出される。

ここで、αは同期尤度Ｂｎに対するペナルティ定数、即ち、状態Ｊｎへ遷移しない場合を考慮した定数であり、予め実験等によって算出された値が設定される。数式３により算出された対数尤度ｌｏｇ（Ｌ＿ｎ）から対数を外した尤度Ｌ＿ｎが、尤度テーブル１２ｉの状態Ｊｎに該当するメモリ領域に記憶される。

Ｓ６１の後、カウンタ変数ｎに１を加算し（Ｓ６２）、加算されたカウンタ変数ｎが、状態Ｊｎの数よりも大きいかを確認する（Ｓ６３）。Ｓ６３の処理において、カウンタ変数ｎが、状態Ｊｎの数以下である場合は、Ｓ６１の処理以下を繰り返す。一方で、カウンタ変数ｎが、状態Ｊｎの数より大きい場合は（Ｓ６３：Ｙｅｓ）、状態間尤度統合処理を終了して、図１２の最尤パターン検索処理に戻る。

図１２に戻る。Ｓ３１の状態間尤度統合処理の後、遷移間尤度統合処理を実行する（Ｓ３２）。図１４を参照して、遷移間尤度統合処理を説明する。

図１４は、遷移間尤度統合処理のフローチャートである。遷移間尤度統合処理では、図１３（ａ）の尤度算出処理で算出された各尤度と、予め設定されている遷移ルート間尤度テーブル１１ｇのパターン遷移尤度および打ち損ない尤度とから、各遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎに対する尤度を算出する処理である。

遷移間尤度統合処理は、まず、カウンタ変数ｍに１を設定する（Ｓ７０）。以下、遷移間尤度統合処理における「遷移ルートＲｍ」の「ｍ」はカウンタ変数ｍを表し、例えば、カウンタ変数ｍが１である場合の、遷移ルートＲｍは「遷移ルートＲ１」を表す。

Ｓ７０の処理の後、前回尤度テーブル１２ｊにおける遷移ルートＲｍの遷移元の状態Ｊｎの尤度と、ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈにおける遷移ルートＲｍのＩＯＩ尤度と、該当音楽ジャンルの遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘにおけるパターン遷移尤度および打ち損ない尤度と、音高尤度テーブル１２ｆにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの音高尤度と、同期尤度テーブル１２ｇにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの同期尤度とに基づいて、尤度を算出する（Ｓ７１）。

具体的に、前回尤度テーブル１２ｊにおける遷移ルートＲｍの遷移元の状態Ｊｎの前回尤度をＬｐ＿ｍｂ，ＩＯＩ尤度テーブル１２ｈにおける遷移ルートＲｍのＩＯＩ尤度をＩ＿ｍ，該当音楽ジャンルの遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘにおけるパターン遷移尤度をＰｓ＿ｍ，該当音楽ジャンルの遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘにおける打ち損ない尤度をＭｓ＿ｍとし、音高尤度テーブル１２ｆにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの音高尤度をＰｉ＿ｍｆと、同期尤度テーブル１２ｇにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの同期尤度をＢ＿ｍｆとし、尤度Ｌの対数である対数尤度ｌｏｇ（Ｌ）は、数式４のＶｉｔｅｒｂｉアルゴリズムによって算出される。

そして、かかる数式４で算出された対数尤度ｌｏｇ（Ｌ）から対数を外すことで、尤度Ｌが算出される。

Ｓ７１の処理の後、Ｓ７０の処理で算出された尤度Ｌが、尤度テーブル１２ｉにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの尤度よりも大きいかを確認する（Ｓ７２）。Ｓ７２の処理において、Ｓ７０の処理で算出された尤度Ｌが、尤度テーブル１２ｉにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの尤度よりも大きい場合は、尤度テーブル１２ｉにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎに該当するメモリ領域に、Ｓ７０の処理で算出された尤度Ｌを保存する（Ｓ７３）。

一方で、Ｓ７２の処理において、Ｓ７０の処理で算出された尤度Ｌが、尤度テーブル１２ｉにおける遷移ルートＲｍの遷移先の状態Ｊｎの尤度以下の場合は（Ｓ７２：Ｎｏ）、Ｓ７３の処理をスキップする。

Ｓ７２，Ｓ７３の処理の後、カウンタ変数ｍに１を加算し（Ｓ７４）、その後、カウンタ変数ｍが遷移ルートＲｍの数より大きいかを確認する（Ｓ７５）。Ｓ７５の処理において、カウンタ変数ｍが遷移ルートＲｍの数以下の場合は（Ｓ７５：Ｎｏ）、Ｓ７１の処理以下を繰り返し、カウンタ変数ｍが遷移ルートＲｍの数より大きい場合は（Ｓ７５：Ｙｅｓ）、遷移間尤度統合処理を終了し、図１２の最尤パターン検索処理に戻る。

図１２に戻る。Ｓ３２の遷移間尤度統合処理の後、尤度テーブル１２ｉにおける最大値の尤度を取る状態Ｊｎを取得し、その状態Ｊｎに該当する入力パターンＰｉを該当音楽ジャンルの状態パターンテーブル１１ｃｘから取得して最尤パターンメモリ１２ｃに保存する（Ｓ３３）。即ち、鍵２ａからの演奏情報に最尤な状態Ｊｎが尤度テーブル１２ｉから取得され、その状態Ｊｎに該当する入力パターンＰｉが取得される。これにより、鍵２ａからの演奏情報に最尤な入力パターンＰｉを選択（推定）することができる。

Ｓ３３の処理の後、尤度テーブル１２ｉにおける最大値の尤度が、Ｓ３２の遷移間尤度統合処理で更新されたかを確認する（Ｓ３４）。即ち、Ｓ３３の処理でパターンの決定に用いられた状態Ｊｎの尤度が、図１４のＳ７１～Ｓ７３の処理による前回尤度Ｌｐ＿ｍｂに基づく尤度によって、更新されたかを確認する。

Ｓ３４の処理において、尤度テーブル１２ｉにおける最大値の尤度が、遷移間尤度統合処理で更新された場合には（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、尤度テーブル１２ｉにおける最大値の尤度を取る状態Ｊｎと、前回尤度テーブル１２ｊにおける最大値の尤度を取る状態Ｊｎとから、今回の遷移ルートＲｍを取得し、遷移ルートメモリ１２ｄへ保存する（Ｓ３５）。具体的には、尤度テーブル１２ｉにおける最大値の尤度を取る状態Ｊｎと、前回尤度テーブル１２ｊにおける最大値の尤度を取る状態Ｊｎとを、該当音楽ジャンルの遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘの遷移先の状態Ｊｎと遷移元の状態Ｊｎとで検索し、これら状態Ｊｎが一致する遷移ルートＲｍが、該当音楽ジャンルの遷移ルート間尤度テーブル１１ｇｘから取得され、遷移ルートメモリ１２ｄへ保存される。

Ｓ３４の処理において、尤度テーブル１２ｉにおける最大値の尤度が遷移間尤度統合処理で更新されなかった場合は（Ｓ３４：Ｎｏ）、Ｓ３５の処理をスキップする。

Ｓ３４，Ｓ３５の処理の後、前回尤度テーブル１２ｊへ尤度テーブル１２ｉの値を設定し（Ｓ３６）、Ｓ３６の処理の後、最尤パターン検索処理を終了して、図１１のメイン処理へ戻る。

図１１へ戻る。Ｓ７の最尤パターン検索処理の後、設定ボタン３を介して演奏者によって選択された動作モードを確認する（Ｓ８）。Ｓ８の処理において、動作モードがモード１である場合は（Ｓ８：「モード１」）、最尤パターンメモリ１２ｃの入力パターンＰｉに該当する確率を発音確率対照テーブル１１ｅから取得し、取得した確率を発音確率パターンメモリ１２ｂの発音確率パターンＰｂに適用する（Ｓ９）。具体的には、動作モードがモード１の場合の発音確率パターンメモリ１２ｂには、「＊」が設定された拍位置が存在しているので、その「＊」が設定された拍位置に発音確率対照テーブル１１ｅから取得された確率が設定される。

一方で、Ｓ８の処理において、動作モードがモード２である場合は（Ｓ８：「モード２」）、最尤パターンメモリ１２ｃの入力パターンＰｉに該当する発音確率パターンＰｂを固定発音確率テーブル１１ｆから取得し、発音確率パターンＰｂへ保存する（Ｓ１０）。

Ｓ９，Ｓ１０の処理の後、発音確率パターンメモリ１２ｂの発音確率パターンＰｂに基づき、自動演奏の現在の拍位置において発音する／しないを決定する（Ｓ１１）。具体的には、発音確率パターンメモリ１２ｂの発音確率パターンＰｂから自動演奏の現在の拍位置の確率を取得する。その確率に基づいて発音する／しないを決定する。この際、演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンＰａの現在の拍位置が和音である場合は、上記した通り、その和音を構成するノート毎に発音する／しないが決定される。

なお、確率に基づいて発音する／しないを決定する手法は、既知のものが用いられるが、例えば、１～１００の範囲の整数の疑似乱数を発生させ、確率が４０％の場合に、発生させた疑似乱数が１～４０の時は「発音する」と決定し、４１～１００の時は「発音しない」と決定するものが挙げられる。

Ｓ１１の処理の後、Ｓ１１の処理で決定された現在の拍位置での発音する／しないに応じた演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンＰａの現在の拍位置のノートによる楽音と、鍵２ａの演奏情報に基づいた楽音とを出力し（Ｓ１２）、Ｓ６以下の処理を繰り返す。

以上、上記実施形態に基づき説明したが、種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施形態では、自動演奏装置としてシンセサイザ１を例示した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、電子オルガンや電子ピアノ、シーケンサ等、演奏者の演奏による楽音と共に、自動演奏を出力する電子楽器に適用しても良い。

上記実施形態では、発音確率パターンＰｂを変動発音確率テーブル１１ｄ又は固定発音確率テーブル１１ｆに記憶されたものを取得したが、これに限られない。例えば、演奏者が設定ボタン３等を介して発音確率パターンＰｂを作成し、作成された発音確率パターンＰｂを自動演奏に用いても良い。これにより、演奏者の意図や嗜好が考慮された発音確率パターンＰｂによる自動演奏を実現できる。

上記実施形態では、動作モードがモード１の場合に、最尤推定された入力パターンＰｉに該当する確率を発音確率パターンＰｂの「＊」の拍位置に設定した。しかし、これに限られず、例えば、設定ボタン３を介して演奏者から取得された確率を発音確率パターンＰｂの「＊」の拍位置に設定しても良い。

或いは、最尤推定された入力パターンＰｉに該当する確率を発音確率パターンＰｂの「＊」の拍位置に設定した上で、「＊」の拍位置において設定された確率に設定ボタン３を介して演奏者から取得された確率を加算することで、「＊」の拍位置における確率を設定ボタン３で調整できるようにしても良い。

上記実施形態では、動作モードがモード２の場合に、最尤推定された入力パターンＰｉに該当する発音確率パターンＰｂを固定発音確率テーブル１１ｆから取得したが、これに限られない。例えば、設定ボタン３を介して演奏者から指定された発音確率パターンＰｂを固定発音確率テーブル１１ｆから取得しても良い。

上記実施形態では、入力された演奏情報に基づいて入力パターンＰｉを最尤推定し、最尤推定された入力パターンＰｉに対応する確率や発音確率パターンＰｂを取得したが、これに限られない。入力された演奏情報が有するその他の性質や特徴も最尤推定の対象とすることができ、その最尤推定の結果を確率や発音確率パターンの取得に用いることができる。例えば、入力された演奏情報に基づいて、演奏者が演奏している曲のテンポや曲調、演奏している曲の音楽ジャンル（ロック、ポップス等）等を最尤推定し、最尤推定されたテンポ等に対応する確率や発音確率パターンＰｂを取得しても良い。この場合、発音確率対照テーブル１１ｅ（図７（ｂ）参照）には最尤推定されたテンポ等毎に対応する確率を設定し、固定発音確率テーブル１１ｆ（図７（ｃ）参照）には、最尤推定されたテンポ等毎に対応する発音確率パターンＰｂを設定すれば良い。

上記実施形態では、発音確率パターンメモリ１２ｂの発音確率パターンＰｂの確率に応じて、演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンの各拍位置で発音する／しないを決定した。しかし、これに限られず、例えば、発音確率パターンメモリ１２ｂの発音確率パターンＰｂの確率に応じて、演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンの各拍位置における音量（ベロシティ）を決定しても良い。

例えば、発音確率パターンメモリ１２ｂの発音確率パターンＰｂのある拍位置の確率が「６０％」である場合、その拍位置に対応する演奏パターンメモリ１２ａの演奏パターンの拍位置の音量を、最大音量を１００％とした際の６０％に相当する音量に設定して当該拍位置のノートによる楽音を出力すれば良い。この他にも、発音される音の長さやステレオ位置（Ｐａｎ）、音色のパラメータ（フィルタやエンベロープ等）、音響効果のかかり具合等を、発音確率パターンＰｂの確率に応じて変化させても良い。

上記実施形態では、自動演奏に用いられる演奏パターンＰａとして、時系列順にノートが設定されたものを例示したが、これに限られない。例えば、ドラムパターン、ベースパターン等のリズムパターンや、人間の歌声等の音声データを自動演奏に用いられる演奏パターンＰａとしても良い。

上記実施形態では、入力パターンＰｉの演奏時間は、４分の４拍子における２小節分の長さとした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、入力パターンＰｉの演奏時間は１小節分でも良いし、３小節分以上でも良い。また、入力パターンＰｉにおける１小節当たりの拍子は４分の４拍子に限られるものではなく、４分の３拍子や８分の６拍子等、他の拍子を適宜用いても良い。

上記実施形態では、演奏情報を鍵盤２からの入力される構成とした。しかしながらこれに代えて、外部のＭＩＤＩ規格の鍵盤キーボードをシンセサイザ１に接続し、かかる鍵盤キーボードから演奏情報を入力する構成としても良い。或いは、外部のＭＩＤＩ機器であるシーケンサや別のシンセサイザ等の電子楽器、ＤＡＷ等の音楽制作ソフトウェアが実行されているＰＣ等をシンセサイザ１に接続し、演奏情報を入力する構成としても良い。更には、フラッシュＲＯＭ１１やＲＡＭ１２に記憶されたＭＩＤＩデータから演奏情報を入力する構成としても良い。

上記実施形態では、楽音をシンセサイザ１に設けられた音源１３、ＤＳＰ１４、ＤＡＣ１６、アンプ１７及びスピーカ１８から出力する構成とした。しかしながらこれに代えて、ＭＩＤＩ規格の音源装置をシンセサイザ１に接続し、かかる音源装置からシンセサイザ１の楽音を出力する構成としても良い。

上記実施形態では、制御プログラム１１ａをシンセサイザ１のフラッシュＲＯＭ１１に記憶し、シンセサイザ１上で動作する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）や携帯電話、スマートフォンやタブレット端末等の他のコンピュータ上で制御プログラム１１ａを動作させる構成としても良い。この場合、シンセサイザ１の鍵盤２の代わりに、ＰＣ等に有線または無線で接続されたＭＩＤＩ規格の鍵盤キーボードや文字入力用のキーボードから、演奏情報を入力する構成としても良いし、ＰＣ等の表示装置に表示されたソフトウェアキーボードから、演奏情報を入力する構成としても良い。

上記実施形態に挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

１ シンセサイザ（自動演奏装置）
２ 鍵盤（入力手段）
１１ａ 制御プログラム（自動演奏プログラム）
１１ｂ 入力パターンテーブル（入力パターン記憶手段）
１１ｆ 固定発音確率テーブル（発音確率パターン記憶手段）
Ｐａ 演奏パターン
Ｐｂ 発音確率パターン
Ｐｉ 入力パターン
Ｓ４，Ｓ１０ 発音確率パターン取得手段、発音確率パターン取得ステップ
Ｓ７ 入力パターン選択手段
Ｓ９ 発音確率パターン取得手段、確率取得手段、発音確率パターン取得ステップ
Ｓ１１，Ｓ１２ 自動演奏手段、自動演奏ステップ
Ｓ３０ 尤度算出手段

Claims (14)

1. 発音するノートの発音タイミングが設定される演奏パターンを自動演奏する自動演奏装置であって、
   前記演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音する確率が設定された発音確率パターンを取得する発音確率パターン取得手段と、
   前記発音確率パターン取得手段で取得された発音確率パターンに設定された発音タイミング毎の確率に基づき、前記演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音するかを決定して自動演奏を行う自動演奏手段と、を備えていることを特徴とする自動演奏装置。
2. 前記自動演奏手段は、前記演奏パターンにおける所定の発音タイミングが複数のノートによる和音で構成される場合、当該和音を構成するノート毎に、前記発音確率パターン取得手段で取得された発音確率パターンに設定された当該発音タイミングの確率に基づいて発音するかを決定して、前記演奏パターンによる自動演奏を行うものであることを特徴とする請求項１記載の自動演奏装置。
3. 演奏情報を入力する入力手段と、
   前記入力手段に入力された演奏情報に基づいて、最尤推定された確率を取得する確率取得手段と、を備え、
   前記発音確率パターン取得手段は、前記演奏パターンの発音タイミング毎におけるノートを発音する確率として前記確率取得手段によって取得された確率が設定された発音確率パターンを取得するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動演奏装置。
4. 複数の入力パターンが記憶される入力パターン記憶手段と、
   前記入力手段で入力された演奏情報に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶された複数の入力パターンのうち最尤推定された入力パターンを選択する入力パターン選択手段と、を備え、
   前記確率取得手段は、前記入力パターン選択手段で選択された入力パターンに対応する確率を取得するものであることを特徴とする請求項３記載の自動演奏装置。
5. 前記確率取得手段は、前記入力パターン選択手段で選択された入力パターンのノート間の発音タイミングが短い程、大きな値の確率を取得するものであることを特徴とする請求項４記載の自動演奏装置。
6. 複数の前記発音確率パターンが記憶される発音確率パターン記憶手段と、
   演奏情報を入力する入力手段と、
   前記発音確率パターン取得手段は、前記発音確率パターン記憶手段に記憶される発音確率パターンのうち、前記入力手段に入力された演奏情報に基づいて、最尤推定された発音確率パターンを取得するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動演奏装置。
7. 複数の入力パターンが記憶される入力パターン記憶手段と、
   前記入力手段に入力された演奏情報に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶された複数の入力パターンのうち最尤推定された入力パターンを選択する入力パターン選択手段と、を備え、
   前記発音確率パターン取得手段は、前記発音確率パターン記憶手段に記憶される発音確率パターンのうち、前記入力パターン選択手段で選択された入力パターンに対応する発音確率パターンを取得するものであることを特徴とする請求項６記載の自動演奏装置。
8. 前記入力手段へ入力された演奏情報に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶される複数の入力パターンを構成する各ノートの全て又は一部について、それぞれ尤度を算出する尤度算出手段を備え、
   前記入力パターン選択手段は、前記尤度算出手段により算出された尤度に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶される複数の入力パターンのうちの１つの入力パターンを最尤推定するものであることを特徴とする請求項４，５又は７のいずれかに記載の自動演奏装置。
9. 前記尤度算出手段は、前記入力手段へ入力された演奏情報の音高に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶される複数の入力パターンを構成する各ノートの全て又は一部について、それぞれ尤度を算出するものであることを特徴とする請求項８記載の自動演奏装置。
10. 前記尤度算出手段は、前記入力手段へ入力された演奏情報の拍位置に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶される複数の入力パターンを構成する各ノートの全て又は一部について、それぞれ尤度を算出するものであることを特徴とする請求項８又は９に記載の自動演奏装置。
11. 前記尤度算出手段は、前記入力手段へ入力された前回の演奏情報と今回の演奏情報との入力間隔に基づいて、前記入力パターン記憶手段に記憶される複数の入力パターンを構成する各ノートの全て又は一部について、１のノートの次に他のノートが発せられる尤度をそれぞれ算出するものであることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の自動演奏装置。
12. 前記入力パターン選択手段は、演奏情報が前記入力手段へ入力されると前記入力パターンの選択処理を実行するものであることを特徴とする請求項４，５，７，８，９，１０又は１１のいずれかに記載の自動演奏装置。
13. 前記発音確率パターン取得手段は、ユーザによって作成された発音確率パターンを取得するものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の自動演奏装置。
14. コンピュータに自動演奏を実行させる自動演奏プログラムであって、
    発音するノートの発音タイミングが設定される演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音する確率が設定された発音確率パターンを取得する発音確率パターン取得ステップと、
    前記発音確率パターン取得ステップで取得された発音確率パターンに設定された発音タイミング毎の確率に基づき、前記演奏パターンの発音タイミング毎にノートを発音するかを決定して自動演奏を行う自動演奏ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とする自動演奏プログラム。

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