JP3290652B2

JP3290652B2 - コード配列、特にノート・コード配列を作製する方法

Info

Publication number: JP3290652B2
Application number: JP50796690A
Authority: JP
Inventors: コホーネン，テューボ
Original assignee: オイ・エルモレックス・リミテッド
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 2002-06-10
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: AU5673990A; JPH04505970A; FI84670B; FI892764A; WO1990015405A1; FI892764A0; FI84670C

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、異なる符号からなる有限の数からデジタ
ル符号配列を形成するための方法に関するもので、新し
い符号はすでに存在している配列の符号にもとづいて符
号配列の後に生ずる。特に、この方法は、コンピュータ
ー音楽の自動作曲のためのもので、それぞれの符号はす
でに決められた音色からなるひとつ以上の音量化特性
（quantized properties）を表わす。

映画や演劇などのバックグラウンドミュージックは、
納得いく音色を出す一方で、それらのパフォーマンスの
進行に合った演奏がなされなければならない。よって、
このような音楽の作曲に要求される音量（quantitativ
e）は、たいへんなものである。静かな音楽も主に店や
公共的施設において利用されるが、お客やその場所の雰
囲気を前提としたものでなければならない。このような
バックグラウンドミュージックを作るためのひとつを方
法は、シンセサイザー音楽とよばれるような合成音を生
じさせる電気的装置を利用することである。このような
装置は、ひとつ以上の電気的楽器またはシンセサイザー
と、これらの手段のためのコントロールシグナルを作る
自動装置とからなる。

そのようなコントロール符号配列とシグナルとを作る
ためのひとつの方法は、音楽に関する専門的知識（エキ
スパート）にもとづいたヒューリステイックスを利用す
る人工知能プログラムを利用する。しかし本発明では、
そのようなエキスパートシステムに関するものでなく、
エクザンプル・マテリアル（example material）にもと
づいて必要とされる基準（ルール）を自動的に形成し、
そしてその基準をもとにして新しい符号を作る装置に関
するものである。

コントロールシグナルを発生させる従来装置は、例え
ばマルコフプロセスにもとづいたものであり、それぞれ
の音色（ピッチ、デユレーション）は、もし、複数の状
態からなるひとつの配列内におけるシグナルの確率的状
態として扱われる。もし、エグザンプル・マテリアル、
すなわち音色マテリアルが与えられたならば、配列での
状態Siの確率Prは、配列の先行する状態がSi−１、Si−
２、その他である場合にPr（Si Si−1,Si−2,‥‥）で
ある。３つの先行する状態は、しばしばマルコフプロセ
スにもとづいた音楽において満足いく出力を達成するの
に十分である。新しい音楽は、確率関数Prにもとづいた
最も高い確率を有する継承状態が与えられたキー配列か
ら開始されて、メモリーに貯えられた確率関数によって
生じるもので、例えば配列の最後の３つの音色または状
態である。増加した配列は、新しいキー配列として利用
されるので、プロセスは終わりがないような状態で電気
楽器またはシンセサイザーのための音色符号マテリアル
とコントロールシグナルを発生する。さらに、追加的な
操作または基準はメロデイパーツから典型的な音を作る
のに必要とされる。

音色符号を発生させる従来方法は、状態確率密度関数
を形成するために大量のトレーニングマテリアルを必要
とする。さらに、上記のように作られた合成音楽は、ど
のような驚くべき成分も含まないので単調となる。なぜ
なら、それぞれの音色は、確率的プロセスにおいて同じ
値を有し、一方でその同一性は自然な音楽の特性とは異
なるものだからである。

したがって、本発明の目的は、メロデイの変化を増加
させて従来方法が抱える問題点を解決しようとするもの
である。

このことは、クレーム１にもとづいた方法によって達
成される。

本発明の方法は、複数の符号からなるひとつの連続的
配列の生産においてダイナミックに拡張されたコンテク
ストの原則を利用する。この原則は、すでにスピーチ識
別において応用されている（［１］ダイナミカリー・エ
クスパンデイング・コンテクスト、連続的スピーチの認
識におけるシンボルストリングスのコレクションへの応
用、チューボ・コホーネン（Teuvo Kohonen）、パター
ン認識に関する第８回国際学会の会報、1986年10月27−
31日、フランス・パリ（IEEEコンピューターソサエテ
イ）,1148−1151頁を見よ）。本発明の方法は、スピー
チ認識と異なるもので、例えばスピーチ認識は符号を正
しくすることを第一にしているのに対して、本発明の方
法は連続的に符号の新しい確率的配列を作ることにあ
る。

マルコフプロセスに見られるように、複数の符号から
なる配列は、本発明では直前に先行する符号にもとづい
て限定されている。しかしながら、本発明は、基準ポジ
ションの前提内容の長さ、すなわち必要とされる先行符
号の数は、基準ポジションがエクザンプル配列から形成
されている場合にエクザンプル配列に生ずる矛盾にもと
づいて定義されたダイナミックパラメーターであるとい
う個別の「文法的」基準を利用している。別の言い方を
すれば、もし２つ以上の基準ポジションが同一の前提を
有するが異なる帰結を有する場合、すなわち基準ポジシ
ョンの生産過程において、これらの基準ポジションは無
効であり、それらの前提部分の長さは鮮明になるまで、
あるいは妥当な位置が見つかるまで増加する。しかし、
すべてのそのような短めの、相互にずれた無効な基準ポ
ジションも維持され、かつ下記のツリー構造のなかに形
成される。ダイナミックに拡張されるコンテクストの方
法は、この構造の利用にもとづいて大きく拡張されたも
のである。上記の基準は、エクザンプル・マテリアルに
生ずるシンボル間の局所的平衡にもとづいて機械的に生
産される。例えば、基準の生産は、エクザンプル・ミュ
ージック・マテリアルにもとづいた音楽の理論的解析を
必要とする。

基準の命題が符号配列の後の新しい符号を発生させる
ことに利用される場合、符号配列の最後に発生した符号
は、サーチテーブルにおいて基準の命題と最初に比較さ
れ、そして２つのラスト符号が比較され、変位基準命題
の確率において等価が発見されるまで続く。この基準命
題の連続によって示される符号は、符号の配列の最後に
加えられる。上記のツリー構造は、体系的な比較を可能
とする。このことは、エクザンプル配列にもとづいて作
られた基準をフォローするために「文体的」（stylisti
cally）な符号の最適配列における変位をもたらす。方
法が音色符号からなる配列を作るためにそのように適用
された場合、作られた音楽は求めるスタイルになるが、
それでもエクザンプル・マテリアルの長い複写部分が含
まれる。少なくとも間欠的なランダム選択によって符号
配列において多様なかつ驚くべき変化を作り出すことが
できる。別の言い方をすれば、論理的な基準命題が発見
された後では、それに結合した論理的ではない基準命題
とそれがランダムに置換され、符号のランダムな数を減
らした発見された基準命題として同一の前提に立つ。本
発明の方法によって自動的に作られた符号は、電気楽器
またはシンセサイザーの調節に利用される。この調節
は、直接的に、あるいは適当なコントロールシグナルに
変換される。そのようなシグナルとしては、例えば、MI
Dスタンダードが含まれる。

本発明は、実施態様によって、また添付された図面を
参照にして、より詳細に記載されよう。

第１図は、本発明の方法に適用可能な符号構造を示す
ものである。

第２図は、本発明の方法で利用されるサーチテーブル
を示すものである。

第３図は、互いに連なった基準命題によって形成され
たツリー構造を示すものである。

本発明の好適な実施態様によれば、個々の符号は、使
用される最小の音楽単位を示す音色を表わす。もしく
は、符号は、「量子化」された状態によって表される他
の量（quantities）を示す。本発明では、音色は、トー
ンの２つ以上の量子化された特性、例えば、トーンピッ
チとトーン持続時間とによって説明される。第１図は、
ある好ましい16ビット符号構造を示す。このうち、７つ
の最下位ビットは、トーンピッチｋを表す。このピッチ
ｋは、従って、128の異なる値を有し、そのうちの１つ
は休止符を示す。後に続く７つのビットは、トーン持続
時間ｐを表し、この持続時間ｐもまた128の異なる値を
有する。最後に、２つの最上位ビットは、音色のビート
フェーズ、即ち、時間または時間区域における音色の位
置を示す。従って、本発明の実施例で使用される４分の
４拍子の音楽では、ビートフェーズは、４つの異なる状
態を有する。

第２図は、本発明の方法に用いられるサーチテーブル
の構造を図示する。このサーチテーブルは、メモリー内
に保存される。サーチテーブルは、基準命題からなる。
それぞれの基準命題は、前提（premises）Ｘと結論（co
nsequence）Ｙと不一致フラグ（discrepancy flag）Ｚ
とを具備する。フラグＺの状態０は、妥当な命題を示
し、かつ、状態１は、妥当でない命題を示す。

本発明のサーチテーブルのための基準命題の原則は、
上述された文献［１］に記載されている。

本発明は、簡単な配列からなる例によって示すことが
できる。該配列は、例えば、 ABCDEFG...IKFH...LEFJ... と表すことができる。配列内の各文字は、符号を示す。

もし、例えば、（配列内で数回生じる）符号Ｆのみに
基づいて次の符号を推論することを試みた場合、３つの
不一致が生じる。即ち、その符号Ｆに続くものは、符号
Ｇまたは符号Ｈまたは符号Ｊのいずれかである。もし、
符号パターンの正確さを増すために、符号Ｆに先行する
符号Ｅが前提に含まれるならば、２つの不一致が存在す
る。即ち、組み合わせEFの後には、ＧまたはＪが続く。
しかし、組み合わせKFは、妥当な基準命題を形成し、曖
昧ではない符号Ｈを出力として与える。ＦがＥによって
先行される場合、Ｆに先行する２つの符号（即ち、先の
エクザンプル配列における符号DEまたは符号LE）が前提
に含まれなくてはならない。それによって、全ての不一
致が解消される。これらの点に関して、２つの妥当な基
準命題が形成される。そのうちのひとつでは、前提はDE
Fであり、結論はＧである。他方では、前提はLEFであ
り、結論はＪである。

しかし、基準命題の生成過程で生成された妥当でない
基準は破棄されない。なぜなら、それらは、下記に示す
基準ツリーの構成と符号配列での新しい符号の生成とに
おいて、必要とされるからである。そのかわり、それぞ
れの生成された基準は、上記不一致フラグＺによって、
「妥当であるか」または「妥当でないか」が示される。
基準命題は、エクザンプル配列内の各符号に対して、個
々に求められる。この方法では、様々な長さの前提につ
いて、妥当な基準命題および妥当でない基準命題を含む
サーチテーブルが形成される。

サーチテーブルに貯えられた基準命題の情報構造は、
複数の基準を連結した図によって、第３図に表される。
それぞれの所定の符号（例えばＦ）に対して、ツリーが
存在する。該ツリーの根部は、この特定の符号のみを含
む前提を有する基準命題によって形成される。もし、エ
クザンプル配列が不一致を含むならば、少なくとも２つ
の分岐が根部から延びている。これらの分岐は、基準命
題の前提が（符号Ｆの他に）他のいくつかの符号を含む
ノードへ通じている。第３図において、分岐の結論Ｙ
は、分岐の隣りに書かれている。ツリーの最後のノード
は、葉部を表わすもので、妥当な基準に該当する。一
方、他の全てのノードは、妥当でない基準を表す。

以下の議論は、符号配列に対する新しい符号の生成を
扱ったものである。最初の配列（イニシャル配列）をCD
EFと仮定する。キー配列が、新しい符号を捜すのに利用
される。該キー配列は、徐々に長くなるものであり、か
つ、イニシャル配列の最後における１または２以上の符
号に基づいて生成される。最初は、常に、キー配列は、
イニシャル配列の最後の符号（この場合はＦ）によって
形成される。イニシャル配列を第２図のサーチテーブル
と比較した場合、このような前提（即ちＦ）の基準命題
は、不一致フラグの状態１を有し、故に、該基準命題は
妥当でない。その後、イニシャル配列の最後の符号Ｆに
先行する符号Ｅが、キー配列の始めに追加される。それ
によって、キー配列は、２つの符号（即ちEF）からなる
ものとなる。第２図のサーチテーブルと比較した場合、
この探索（キー配列EFによる探索）もまた妥当でない基
準に通じている、ということがわかる。そして、イニシ
ャル配列の終わりから３番目の符号Ｄが、キー配列に追
加され、それによって、キー配列はDEFとなる。このキ
ー配列によってなされる探索は、第２図のメモリーポジ
ション（MP）13において妥当な基準を与える。そして、
この基準の結論Ｙによって示される符号Ｇが、イニシャ
ル配列の終わりに追加される。この増加した符号配列
は、新しいイニシャル配列として利用される。それによ
って、新しい符号の生成における最初のキー配列は、符
号Ｇを具備する。妥当な基準が見つかるまで、キー配列
の長さは再び増加する。

以上の基本的方式によると、結果として、エクザンプ
ル・マテリアルの複製物を形成しかつそれ自身を繰り返
すよう開始する符号配列に達してしまう。

この理由から、本発明の好ましい実施態様では、「発
見された妥当な基準命題によって示される符号が新しい
符号として常に選択されるわけではない」とする。その
代わり、ランダムな選択が使用される。その場合、変化
の範囲（即ち、ツリーの葉部から根部の方向へ戻るステ
ップ数）は調整可能である。そのような新しい部分的か
つランダムな選択の生成は、先の実施例および第３図に
よって示される。イニシャル配列がCDEFであると再度仮
定すると、妥当な基準命題が上記実施例に従って探索さ
れる。従って、探索は、第３図の根部Ｆから開始され、
等価な葉部（この場合DEF）が見つかるまで分岐する。
上記実施例では、発見された葉部DEFによって示される
符号Ｇは、新しい符号として選択された。しかし、根部
から葉部への経路上には、おそらくいくつかのノードが
存在する。該ノードは、様々な他の新しい符号を与える
「妥当でない命題」を含む。本方法では、妥当な基準命
題が発見された最後のキー配列が、多くとも予め決定さ
れた数の符号によってランダムに短くされ、かつ、短か
くされたキー配列と等しい前提を有する妥当でない基準
命題のうちのひとつが、新しい符号として選択される。
別の言い方をすれば、せいぜい限定された数からなる複
数のステップが、基準ツリーの葉部から戻るように、ラ
ンダムに取り上げられる。この方法では、ランダムな変
化が（得られたコード配列内に）生成される。例えば、
ノート配列（note sequence）の場合、これは、ある基
準に順応する一方で、生成された音楽に様々なかつ顕著
な変化を与える。

既に述べたように、本発明の好ましい実施態様では、
キー配列と基準命題の前提とは、専らベーシック符号に
よって形成される。ノート符号配列を生成するためこの
ような方法を用いることによって得られる音楽が、たと
え音楽的連続性からなる感覚（フィーリング）を与える
としても、典型的な西洋音楽は、さらにより大きく調和
の取れた旋律上の編曲を好む。

この問題は、例えば本発明の他の実施態様によって達
成される。この実施態様では、例えば、キー配列と基準
命題の前提とにおける最後の２つのシンボルのみが、そ
れぞれ、純然たる符号（即ち、符号そのもの）をなす。
一方、その２つのシンボルに先行するシンボルは、より
高いレベルの情報を意味する。即ち、該先行するシンボ
ルのそれぞれは、少なくとも２つの符号からなる１つの
グループによって形成された組み合わせを示す。音楽的
用語として、より高いレベルのシンボルは、例えば、和
音である。和音は、メロデイ配列を最良に表わす。ま
た、和音は、先行するテンポ、1/2テンポ、４倍のテン
ポなどからなる調子（音符、音色、ノート）によって形
成される。また、和音においては、音符の組み合わせの
順序は任意でよい。和音のかわりに、エクザンプル・マ
テリアルで生じる音符の組み合わせ（ヒストグラム）の
他の集まり（clusters）を使用することも可能である。
この特定の実施態様では、基準命題の前提は、例えば、
上述されるように、最後の２つの音符符号によって形成
される。しかし、これら２つの音符符号に先行するエク
ザンプル配列は、２または３以上の符号からなるグルー
プにおいて分析される。これらの符号は、より高いレベ
ルのシンボルの予め形成されたライブラリーと比較され
る。符号の組み合わせのうちの１つがあるシンボルとし
て認識される場合、このシンボルは、基準命題の前提内
において、最初の２つの符号の左側に含められる。同様
にして、さらに高いレベルのシンボルが、前提の左端に
加えられる。従って、この基準命題は、１以上のそのよ
うな高いレベルのシンボルを具備してもよく、また、な
にも具備しなくてもよい。旋律（メロデイ）は、和音に
属さない音色を含むので、または、上記集まり（cluste
rs）に対応するヒストグラムに属さない音色を含むの
で、短い符号配列内のシンボルの認識は、近似パターン
認識方法にもとづかなければならない。

新しい符号配列は、キー配列のもっとも短い２つの形
状が例えば上記のように形成される方法を用いて、これ
らの基準命題に基づいて生成される。そして、キー配列
の続く形状は、イニシャル配列にある２つ以上の先行符
号からなるグループによって形成された組み合わせを認
識することによって、かつ、それらを、それらとあるい
はそれらに最も近い組み合わせと等しいより高いレベル
のシンボルと置換することによって形成される。

また、この実施態様は、上記のランダムな選択を利用
する。

多声音楽が上記方法によって生成される場合、メイン
トーンまたはメロディに対応する最初のノート符号配列
は、最初のサーチテーブルを利用して、上記方法によっ
て最初に形成される。そして、最初のノート符号配列
は、イニシャル配列として利用される。また、１つある
いは複数の追加の符号配列は、それぞれが１つの随伴す
るトーン（tone）に対応し、それぞれが１または複数の
追加のサーチテーブルによって形成される。追加のテー
ブルは、随伴する各曲（tune）に対して、個別の基準命
題を含む。

本発明の方法は、特に電気楽器、シンセサイザーまた
は他の装置をコントロールするためのデジタルフォーム
にあるノート符号情報を作ることを特に意図している。
作られたノート符号は、MIDI基準に従うコントロールシ
グナルに変換される。そして、これらのシグナルはさら
に上記した装置に適用される。なお、MIDという略号
は、楽器デジタルインターフェース（musical instrume
nt digital interface）を意味するもので、シンセサイ
ザー、リズムマシーン、コンピューターなどの標準イン
ターフエースで、互いに結合可能なものである。MIDIに
関する情報は、例えば国際MIDI協会から1983年８月に発
行されたMIDI1.0仕様書（No.MIDI−1.0）に記載されて
いる。

それらに関する図および記載は本発明を記述すること
のみを意図したものであって、本発明の方法は添付され
た請求の範囲の範囲内において修正される。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の基準命題を規定したサーチテーブル
を用いてノート符号配列を作製する方法であって、各ノート符号は１または複数の楽音特性を有しており、サーチテーブルには、１または複数のノート符号からなるノート符号配列を前
提とし、且つ、１つのノート符号を結論とする基準命題
と、該基準命題が妥当であるか否かを示すフラグとの組が複数規定されており、ノート符号配列の作製は、既に作製されているノート符号配列の末尾のノート符号
から先頭方向へつながる１または複数のノート符号から
なり且つ妥当な基準命題の前提に対応する最短ノート符
号配列を、サーチテーブルを参照することによって検出
する工程と、前記最短ノート符号配列を選択するか、または、前記末
尾のノート符号から最短ノート符号配列に至るまでに得
られた複数のノート符号配列の中から、１つのノート符
号配列をランダムに選択する工程と、選択されたノート符号配列を前提とする基準命題の結論
をサーチテーブルから読み出し、該結論が示すノート符
号を前記末尾のノート符号に続く新たなノート符号とし
て決定する工程とからなることを特徴とするノート符号配列を作製する方法。
【請求項２】請求の範囲第１項記載の方法において、最短ノート符号配列を検出する前記工程は、既に作製されているノート符号配列の末尾のノート符号
の前に、該末尾のノート符号に先行するノート符号を、
前記最短ノート符号配列に至るまで、一度に１つずつ付
加することを特徴とするノート符号配列を作製する方法。
【請求項３】請求の範囲第１項および第２項のいずれか
に記載の方法において、符号配列は、電気楽器またはシンセサイザーを制御する
ためのMIDI規格に対応した制御信号に変換されることを特徴とするノート符号配列を作製する方法。