JPH11161738A - 楽譜認識方法及びその装置並びに楽譜認識プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

楽譜認識方法及びその装置並びに楽譜認識プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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JPH11161738A
JPH11161738A JP9339374A JP33937497A JPH11161738A JP H11161738 A JPH11161738 A JP H11161738A JP 9339374 A JP9339374 A JP 9339374A JP 33937497 A JP33937497 A JP 33937497A JP H11161738 A JPH11161738 A JP H11161738A
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鉄夫 日野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 楽譜上の混在する斜体文字、標準文字からな
る音楽記号について文字単位の字体判別処理を行う構成
を提供し、それによって、これらの字体の混在する音楽
記号に対し高い認識率が得られるようにせんとするもの
である。 【解決手段】 楽譜イメージを読み取ってその楽譜記号
を認識し、演奏や楽譜表示のためのデータを作成する楽
譜認識方法において、認識すべき音楽記号のうち、文字
記号或いは文字を含む記号に対し、そのラベルを抽出し
てパターンマッチングにより認識を行い、その後該ラベ
ル上のこれらの記号の推定回帰直線の傾きを検出し、そ
の傾きの違いにより、前記記号の字体が斜体であるか否
かを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、楽譜上の混在する
斜体文字、標準文字からなる音楽記号について文字単位
の字体判別処理を行うことで、高い認識率が得られる楽
譜認識方法及びその装置並びに楽譜認識プログラムを記
録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】パソコン及びスキャナ等を使用して楽譜
上の音符・休符・その他の記号を認識する場合、楽譜イ
メージを2値化して読み取り、更に五線及び段落を認識
した上で、各段落毎に、五線消去を行なった後、任意の
矩形形状をした読み取り用のラベルを各記号毎に設定し
て、該ラベルデータと予め辞書に用意されていたラベル
データとをパターンマッチングして、認識が行われてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】読み取られる楽譜のう
ち、印刷楽譜上の音楽記号を形成する文字の中には、斜
体、標準の2つの字体を持つ文字として、アルファベッ
ト、数字がある。そのうちアルファベットは、その組み
合わせにより、発想、強弱、速度を表す音楽記号を形成
するが、これらの音楽記号は印刷楽譜においては、一般
的な文字字体が決められている。また数字は、単独又は
組み合わせにより連符数字、運指番号、拍子数字、メト
ロノーム数字、繰り返し括弧数字、長休符数字、オッタ
ーヴァ数字、コードのテンションノート数字等の音楽記
号を形成し、通所の印刷楽譜においては、連符数字とオ
ッターヴァ数字が斜体文字で表記されるのを除くと、残
りの数字は全て標準文字で表記される。このように、こ
れらの文字は、同じ文字でも字体によって、音楽記号と
しての意味が異なったり、音楽記号によって使われる文
字の字体が一般的に決められている。それに対し、上記
従来の認識手法は、これらの字体に対して、特別な文字
字体の判別処理は行われておらず、パターンマッチング
の際の夫々の字体に用意された参照パターンの形状的な
差異のみによって、認識結果を得る手法がとられてい
た。両字体間には、わずかなパターン的違いがあるだけ
なので、誤認されることが多く、その結果、それらの文
字で形成される音楽記号を誤認することになり、誤認識
データを含む演奏データに基づいてパソコン等により自
動演奏がなされた場合、楽譜に忠実な演奏は困難にな
る。
【0004】本発明は従来技術の以上のような問題に鑑
み創案されたもので、楽譜上の混在する斜体文字、標準
文字からなる音楽記号について文字単位の字体判別処理
を行う構成を提供し、それによって、これらの字体の混
在する音楽記号に対し高い認識率が得られるようにせん
とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の構成を説明する
前に、上記の認識方法が如何にして行なわれ、それによ
った場合にどのような問題が発生し、更に本発明者はど
のような着想から、該問題点を解消できる本発明が創案
されたかという経緯につき、以下説明する。
【0006】まず、楽譜上の存在する文字のうち、数
字、アルファベットには、前述のように斜体と標準の2
種類の字体が存在し、下記表1に示すように、これらの
文字は、同じ文字でも字体によって、音楽記号としての
意味が異なったり、音楽記号によって使われる文字の字
体が一般的に決められているものがある。従ってこれら
の音楽記号に対して高い認識率を得るためには、斜体文
字、標準文字の正確な判別が必用となる。
【0007】
【表1】
【0008】これまでの楽譜認識手順における文字認識
は、五線、小節線等の文字認識に不必要なイメージを消
去した後、ラベル抽出を行い、個々のラベルで、認識対
象となる文字の形状の特徴を代表する参照パターンとの
パターンマッチングで一括して行う。ここで、アルファ
ベット、数字の各文字を認識するための参照パターンは
標準文字、斜体文字の2種類が用意され、このパターン
マッチングによって、斜体大文字アルファベット、標準
大文字アルファベット、斜体小文字アルファベット、標
準小文字アルファベット、斜体数字、標準数字の認識結
果を得る。そしてラベル単位で認識された文字は以下の
ようにラベル単独で、或いは複数のラベルとの結合によ
って音楽記号を形成する。
【0009】斜体数字と認識された文字は点線との位置
関係により、オッターヴァ記号の一部と連符数字記号に
分けられ、標準数字と認識された文字は、まず五線、メ
トロノーム記号、繰り返し括弧記号、長休符記号、コー
ド記号等に対する位置関係により、拍子記号、メトロノ
ーム記号、繰り返し括弧記号、長休符記号、コード記号
の一部となる数字を抽出し、夫々の記号属性を決定し、
残った標準数字はラベルサイズの妥当性を確認した上で
運指記号とする。アルファベットと認識された文字は、
同一字体での並びを抽出し、夫々の字体で構成される文
字列との文字列マッチングにより文字列記号の一部とす
る。
【0010】このように、従来の認識手法においては、
特別な文字字体の判別処理はなく、パターンマッチング
の際の夫々の字体に用意された参照パターンの形状的な
差異にのみによって認識結果を得る手法がとられてい
た。
【0011】しかしながらパターンマッチングに用いる
参照パターンは、楽譜別、印刷状態別の形状差異にも対
応できるように、ある程度記号(文字)形状に対して普
遍的な特徴を用いることが一般的であり、そのために、
特徴を求める前後処理やパターンマッチング時に、ボカ
シに相当する処理を用いることが多い。これに対し同一
文字における標準字体と斜体文字のパターンは、わずか
にパターン的な違いがあるだけで、前記普遍的特徴にお
いてはその差異はほとんど吸収されるために、標準文字
<−>斜体文字間の誤認識が多くなる。この字体間の誤
認により、文字列記号や数字を含む音楽記号では、高い
認識率を得ることができない。特に連符数字と運指記号
は、ラベルサイズが略同じであるため、ラベルサイズに
よる判別が困難であり、他の記号との繋がりで評価され
ずに文字単独で音楽記号を形成するために、字体間の誤
認がそのまま音楽記号認識結果に現れる。
【0012】そこで、標準文字、斜体文字から形成され
る音楽記号を高精度に認識するために必用とされる字体
間の判別を高精度に行なえる構成の検討がなされた。
【0013】この時本発明の着想の根幹となったもの
は、同一文字の斜体と標準の形状的差異を観察した場
合、直感的には、標準パターンに対し、斜体パターン
は、右方向へ回転変形すると共に、縦方向に伸縮した状
態になっており、これらの複合変形が標準パターンに施
されて斜体パターンになったものとみなせるということ
であった。そのため、この回転変形によって、図1に示
すように、パターンの主軸方向に差異が表れることにな
る(但し必ずしも標準パターンに全く傾きがないという
わけではない)。
【0014】そこで、本発明の基本的構成は、パターン
の主軸方向乃至それと同一とみなせる直線を求め、その
傾き具合から斜体パターンであるか否かの判定を行なう
ことにした。即ち、請求項1に係る発明の構成は、楽譜
イメージを読み取ってその音楽記号を認識し、演奏や楽
譜表示のためのデータを作成する楽譜認識方法におい
て、認識すべき音楽記号のうち、文字記号或いは文字を
含む記号に対し、そのラベルを抽出してパターンマッチ
ングにより認識を行い、その後該ラベル上のこれらの記
号の推定回帰直線の傾きを検出し、その傾きの違いによ
り、前記記号の字体が斜体であるか否かを判別すること
を基本的特徴としている。
【0015】以上の処理により、字体の判別が可能な理
由につき、説明する。前述のように、同一文字の斜体と
標準の形状的差異を観察した場合、直感的には、標準パ
ターンに対し、斜体パターンは、右方向へ回転変形する
と共に、縦方向に伸縮した状態になっており、これらの
複合変形が標準パターンに施されて斜体パターンになっ
たものとみなせる。そのため、この回転変形によって、
図1に示すように、パターンの主軸方向に差異が表れる
ことになる。今任意の標準文字パターンについて、各黒
画素を標本点とするX−Y座標平面において、図2に示
すように、標本点座標に対し、水平方向の誤差の二乗和
が最小となるような回帰直線を想定すると、この回帰直
線がパターン主軸方向に略一致し、同一文字の斜体パタ
ーンの回帰直線とでは、その傾きに違いが表れる。一般
にこの推定回帰直線を、x=α+βyとすると、下記数
1に示すようになることが、「初等統計解析(改訂
板)」(佐和隆光著 新曜社刊)等の文献で証明されて
いる。
【0016】
【数1】
【0017】幾つかのサンプルイメージにおいて、斜体
文字、標準文字の各文字別の回帰直線の傾きを、上記数
1によって求めると、下記表2に示されるように、各文
字において、 ある傾きの値によって、斜体、標準を判
別できることが分かる。
【0018】
【表2】
【0019】よって予め各文字別に推定回帰直線の傾き
を判別するしきい値βthを用意し、対象文字の2値イ
メージラベルにおいて、推定回帰直線の傾きβを上記数
1の式によって求め、β>βthの場合は斜体文字、β
<βthの場合は標準文字とする判別処理を実施する。
従来のパターンマッチング処理で得られる標準小文字ア
ルファベット、斜体小文字アルファベット、標準数字、
斜体数字の文字認識結果に対し、以上の判別処理を実施
することで、認識結果をより正しいものへ正すことがで
き、これらの文字が形成する音楽記号について、高い認
識率を得ることができるようになる。
【0020】上記構成は、請求項3の楽譜認識装置及び
請求項5の楽譜認識プログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体についても同様である。そのう
ち請求項3の構成は、認識すべき音楽記号のうち、文字
記号或いは文字を含む記号に対し、そのラベルを抽出す
るラベル抽出手段と、抽出されたラベル上にあるこれら
の記号をパターンマッチングにより認識するパターンマ
ッチング手段と、該ラベル上のこれらの記号の推定回帰
直線の傾きを求める回帰直線傾斜角度検出手段と、その
傾きの違いにより、前記記号の字体が斜体であるか否か
を判別する字体判別手段とを有することを特徴としてい
る。また請求項5の構成は、認識すべき音楽記号のう
ち、文字記号或いは文字を含む記号に対し、そのラベル
を抽出するラベル抽出機能と、抽出されたラベル上にあ
るこれらの記号をパターンマッチングにより認識するパ
ターンマッチング機能と、該ラベル上のこれらの記号の
推定回帰直線の傾きを求める回帰直線傾斜角度検出機能
と、その傾きの違いにより、前記記号の字体が斜体であ
るか否かを判別する字体判別機能とを実行させるための
楽譜認識プログラムを有しており、回帰直線傾斜角度検
出機能により検出された記号の推定回帰直線の傾きによ
り、該記号の字体が斜体であるか否かを、前記字体判別
機能が自動的に判別することになる。
【0021】更に請求項2、4及び6の構成は、後述す
る認識する楽譜イメージそのものが傾いている場合に、
その傾きを補完する構成を更に備えているもので、請求
項2の方法では、楽譜イメージそのものの傾きを検知
し、検知された該傾きで、前記推定回帰直線の傾きを補
完する処理を行う。また請求項4の装置では、楽譜イメ
ージそのものの傾きを検知する楽譜イメージ傾き検知手
段と、検知された該傾きで、前記推定回帰直線の傾きを
補完する傾き補完手段とを、その構成として更に備えて
いることを特徴としている。更に請求項6の記録媒体で
は、楽譜イメージそのものの傾きを検知する楽譜イメー
ジ傾き検知機能と、検知された該傾きで、前記推定回帰
直線の傾きを補完する傾き補完機能とを、前記プログラ
ムに更に有していることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を添付図
面に基づき説明する。図3は請求項3の発明に係る楽譜
認識プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
記録媒体を後述するフレキシブルディスクドライブFD
D5等の外部記憶装置(或いはCD−ROMドライブ
等)で読み込ませて稼動する楽譜認識装置の実施例構成
を示すブロック図である。この装置は、パソコンなどの
電子計算機の構成に、スキャナやMIDIインターフェ
ース回路を付加したものである。CPU1は、ROM2
或いはRAM3に格納されるプログラムに基づき、楽譜
認識装置全体の制御を行う中央演算処理装置である。ま
た予め設定された所定の周期でCPU1に割り込みをか
けるタイマ回路を内蔵している。RAM3はプログラム
エリアの他、画像データバッファ、ワークエリア等とし
て使用される。ハードディスク装置HDD4及びフレキ
シブルディスクドライブFDD5は、プログラム及び画
像データ、演奏データ等を格納する。CRT6はCPU
1の制御に基づき、CRTインターフェース回路7から
出力される映像情報を表示し、キーボード8から入力さ
れた情報は、キーボードインターフェース回路9を経て
CPU1に取り込まれる。プリンタ10は、CPU1の
制御に基づき、プリンタインターフェース回路11から
出力される印字情報を印字する。
【0023】スキャナ12は、例えば(印刷された)楽
譜を光学的に走査して、2値或いはグレースケールの画
像データに変換するものであり、フラットベッド型、ハ
ンディ型、フィーダ型等任意のタイプのスキャナを使用
できる。スキャナ12によって読み取られた画像情報
は、スキャナインターフェース回路13を介して、RA
M3或いはHDD4に取り込まれる。MIDIインター
フェース回路14は、音源モジュール等の外部のMID
I機器との間でMIDIデータの送受信を行う回路であ
る。バス15は、本楽譜認識装置内の各回路を接続し、
各種データ、プログラム、アドレス等をやり取りさせて
いる。なお、この他にマウスなどのポインティングデバ
イスやRS232C等のシリアルインターフェース回路
等を備えていても良い。
【0024】図4はCPU1のメイン処理を示すフロー
チャートである。ステップS1においては、スキャナ1
2によって楽譜のイメージをRAM3に取り込む。画像
は2値の画像データとして取り込む。ステップS2にお
いては、このようにして2値化されて取り込まれた楽譜
イメージで五線を検出する。ステップS3において、夫
々の五線で水平線に対するずらし量に基づいた傾き補正
を行う。ステップS4において、五線、小節線等の文字
認識に不必要なイメージ(記号外オブジェクト)を消去
する。ここまでが本構成を実施するための前処理を行な
っており、必用に応じてこれらの機能を削ったり、他の
代替機能と置き換えたり、更に別の機能を付加しても良
い。次ぎにステップS5において、ラベル抽出機能によ
り、ラベル抽出を行うと共に、ステップS6において、
パターンマッチング機能により、個々のラベルで、認識
対象となる文字の形状の特徴を代表する参照パターンと
のパターンマッチングで一括して行う。その後ステップ
S7において、前記のパターンマッチングの結果を正す
処理、即ち、対象文字ラベルの字体判別が行なわれる。
そしてステップS8において、ラベル単位で認識された
文字に対しラベル単独で、或いは複数のラベルとの結合
によって音楽記号が形成される。
【0025】上記文字の認識処理は、図5に示すよう
に、ステップS60において、認識処理前処理によって
得られる入力パターンPiに対し、小文字アルファベッ
ト、数字夫々に標準・斜体の両文字を参照パターンとし
て含むパターンマッチングにより、字体判別対象となる
標準小文字アルファベット、斜体小文字アルファベッ
ト、標準大文字アルファベット、斜体大文字アルファベ
ット、標準数字、斜体数字を含む認識結果を得る。
【0026】そして字体判別を行なう前提として、ステ
ップS61において、字体判別対象文字と認識された上
記イメージPiについて、2値イメージラベルPi’を
抽出しておく。
【0027】上記ステップ7の字体判別は、図5のステ
ップS70以下において、回帰直線傾斜角度検出機能に
より、推定回帰直線の傾きが求められ、更に字体判別機
能によって、その傾きを基に、前記記号の字体が斜体で
あるか否かを判別することで、実施されることになる。
【0028】即ちステップS70において、上記2値イ
メージラベルPi’をラスタスキャンし、黒画素となる
画素の座標値(x、y)を加算していき、xSum、y
Sumを得、全黒画素数で割った、標本平均(xAv、
yAv)を求める。
【0029】ステップS71において、再度2値イメー
ジラベルをラスタスキャンし、黒画素となる画素の座標
値(x、y)において、標本平均との座標誤差xErr
(=x−xAv)、yErr(=y−yAv)を求め、
xErrとyErrの積xyErr(=xErr×yE
rr)、y方向の二乗誤差yyErr(=yErr×y
Err)を夫々全黒画素について加算したものを、xy
ErrSum、yyErrSumとする。
【0030】ステップS72において、推定回帰直線の
傾きβを(xyErrSum/yyErrSum)によ
って求める。
【0031】予め各文字別に用意されている、対象文字
に対する判別値βthを得る。下記表3に、数字に対す
る判別値βthの一例を示す。
【0032】
【表3】
【0033】そしてステップS73において、前記推定
回帰直線の傾きβが該判別値βth未満(β<βth)
ならば、ステップS74において認識結果を標準の同一
文字に置き換える。また、前記S73において、推定回
帰直線の傾きβが該判別値βth超え(β>βth)な
らば、ステップS75において認識結果を斜体の同一文
字に置き換える。
【0034】次に楽譜イメージが傾いている場合の本発
明による楽譜認識方法の一実施形態構成につき、説明す
る。認識する楽譜イメージそのものが傾いている場合、
前記実施形態構成では、図4のS3の傾き補正におい
て、通常、回転による補正は行われていないので、依然
として対象となるラベルイメージにおける主軸の向きは
傾いたままであり、判別を誤らせる場合がある。そこで
本構成では、この傾きを補完する機能を追加すること
で、この弊害を妨げることができる。
【0035】楽譜イメージの傾きは、図6に示すよう
に、五線の水平方向に対する傾きで表されるものとし、
五線の中心を通る水平線をLhとし、五線左端でのLh
に対するY軸方向への誤差をErrL、五線右端でのL
hに対するY軸方向への誤差をErrRとし、五線長さ
をLmとすると、楽譜イメージの傾きradは下式数2
で求めることができる。
【0036】
【数2】
【0037】この傾きradを補完するため、前記図5
のステップS72を以下のようにする。即ち、推定回帰
直線の傾きβから、推定回帰直線とY軸が作る角度ra
d2をrad2=tan-1(β)として求め、楽譜イメ
ージの傾きradによる補完角度rad3=(rad2
−rad)とし、補完傾きβ’を、β’=tan(ra
d3)とする。
【0038】以上の補完傾きβ’を求めた後、以後上記
ステップS73〜S75の処理を行うことで、認識結果
を標準又は斜体の同一文字に置き換える。
【0039】尚、以上の2つの実施形態では、ソフトウ
ェア制御下のコンピュータのCPUの動作により実施し
ているが、それに限定されず、同様な動作を実施し得る
等価論理回路を用いて行っても良いことは、言うまでも
ない。
【0040】
【発明の効果】以上詳述した本発明の構成によれば、楽
譜上の混在する斜体文字、標準文字からなる音楽記号に
ついて文字単位の斜体文字・標準文字の字体判別が可能
なため、これらの字体の混在する音楽記号に対し高い認
識率が得られるようになる。また認識されたデータに基
づいてパソコン等により自動演奏がなされた場合、楽譜
に忠実な演奏が可能になる。更に楽譜イメージが傾いて
いる場合でも、この傾きを補完する構成・手段及び機能
を追加することで、この弊害を妨げることができるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】標準文字と斜体文字の主軸方向についての説明
図である。
【図2】X方向の二乗誤差の和を最小にする推定回帰直
線の説明図である。
【図3】楽譜認識プログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体を外部記憶装置で読み込ませて稼
動する楽譜認識装置の実施例構成を示すブロック図であ
る。
【図4】CPUのメイン処理を示すフローチャートであ
る。
【図5】標準文字・斜体文字判別処理を示すフローチャ
ートである。
【図6】楽譜イメージの傾きを検出するためのパラグラ
フを示す説明図である。
【符号の説明】
1 CPU 2 ROM 3 RAM 4 ハードディスク装置 5 フレキシブルディスクドライブ 6 CRT 7 CRTインターフェース回路 8 キーボード 9 キーボードインターフェース回路 10 プリンタ 11 プリンタインターフェース回路 12 スキャナ 13 スキャナインターフェース回路 14 MIDIインターフェース回路 15 バス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 楽譜イメージを読み取ってその音楽記号
    を認識し、演奏や楽譜表示のためのデータを作成する楽
    譜認識方法において、認識すべき音楽記号のうち、文字
    記号或いは文字を含む記号に対し、そのラベルを抽出し
    てパターンマッチングにより認識を行い、その後該ラベ
    ル上のこれらの記号の推定回帰直線の傾きを検出し、そ
    の傾きの違いにより、前記記号の字体が斜体であるか否
    かを判別することを特徴とする楽譜認識方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の楽譜認識方法において、
    楽譜イメージそのものの傾きを検知し、検知された該傾
    きで、前記推定回帰直線の傾きを補完することを特徴と
    する楽譜認識方法。
  3. 【請求項3】 楽譜イメージを読み取ってその音楽記号
    を認識し、演奏や楽譜表示のためのデータを作成する楽
    譜認識装置において、認識すべき音楽記号のうち、文字
    記号或いは文字を含む記号に対し、そのラベルを抽出す
    るラベル抽出手段と、抽出されたラベル上にあるこれら
    の記号をパターンマッチングにより認識するパターンマ
    ッチング手段と、該ラベル上のこれらの記号の推定回帰
    直線の傾きを求める回帰直線傾斜角度検出手段と、その
    傾きの違いにより、前記記号の字体が斜体であるか否か
    を判別する字体判別手段とを有することを特徴とする楽
    譜認識装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の楽譜認識装置において、
    楽譜イメージそのものの傾きを検知する楽譜イメージ傾
    き検知手段と、検知された該傾きで、前記推定回帰直線
    の傾きを補完する傾き補完手段とを更に有することを特
    徴とする楽譜認識装置。
  5. 【請求項5】 楽譜イメージを読み取ってその音楽記号
    を認識し、演奏や楽譜表示のためのデータを作成する楽
    譜認識プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能
    な記録媒体において、認識すべき音楽記号のうち、文字
    記号或いは文字を含む記号に対し、そのラベルを抽出す
    るラベル抽出機能と、抽出されたラベル上にあるこれら
    の記号をパターンマッチングにより認識するパターンマ
    ッチング機能と、該ラベル上のこれらの記号の推定回帰
    直線の傾きを求める回帰直線傾斜角度検出機能と、その
    傾きの違いにより、前記記号の字体が斜体であるか否か
    を判別する字体判別機能とを実行させるための楽譜認識
    プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
    媒体。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の楽譜認識プログラムを記
    録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
    楽譜イメージそのものの傾きを検知する楽譜イメージ傾
    き検知機能と、検知された該傾きで、前記推定回帰直線
    の傾きを補完する傾き補完機能とを更に備えることを特
    徴とする楽譜認識プログラムを記録したコンピュータ読
    み取り可能な記録媒体。
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