IGAを用いた個人の感性を反映した楽曲生成に関する研究

-Aメロ、Bメロ、サビに異なる感性的印象を感じさせる楽曲生成手法-

梶原智之、合田昇平、加藤茂（新居浜工業高等専門学校）

畦原宗之（長岡技術科学大学）

はじめに

初心者には難しい 専門的行為

作曲 音楽的 知識

音楽的 経験

音楽理論をサポートし、 初心者にも簡単な

作曲支援システムの構築

IGA：対話型遺伝的アルゴリズム

環境に適応する生物の進化

生物

生殖行動

生存能力

対話型遺伝的アルゴリズム

遺伝子（４小節の楽曲）

進化

評価

システムが行う ユーザが行う

システムとユーザの対話

ユーザ個人の嗜好を 反映した作曲ができる

遺伝的アルゴリズム

遺伝子の生成

評 価

遺伝的操作

遺伝子 ： 解の候補

評価 ： 各遺伝子の適応度を決める 　 コンピュータが評価　→　遺伝的アルゴリズム 　 人間が評価　→　対話型遺伝的アルゴリズム

　　　選択 ： 生物の自然淘汰をモデル化 　　　 適応度に基づき遺伝子を増やしたり削除したりする 　　　交叉 ： 生物が交配によって子孫を残すことをモデル化 　　　 遺伝子の一部を入れ替える 突然変異 ： 生物の遺伝子の突然変異をモデル化 遺伝子の一部を変化させる

曲の構成

表現型(メロディ)

Ａメロ Ｂメロ サビ

A A’ B B’ C C’

ポピュラー音楽で一般的な大楽節３つ から構成される３部形式の楽曲を作曲

大楽節（８小節）

遺伝子＝小楽節（４小節）

5 4 4 0 2 4 8 6 2

高さ

音高

音長

遺伝子型(データ)

システムの構成（１）

明るい 暗い

激しい 穏やか

感性的印象の表現 －明るさ－

　明るい ハ長調のコード進行 高音域を高く評価

　暗い イ短調のコード進行 低音域を高く評価

感性的印象の表現 －激しさ－

　激しい 16ビートのリズムパターン ベースパートを８分音符で刻む ４分音符より短い音符を高く評価

　穏やか ８ビートのリズムパターン ベースパートを４分音符で刻む ４分音符より長い音符を高く評価

システムの構成（２） ピアノ チェンバロ ストリングス バイオリン ブラス トランペット トロンボーン ホルン サックス フルート ピッコロ オーボエ クラリネット 尺八 三味線 琴　　　　など

システムの構成（３）

対話型遺伝的アルゴリズム

遺伝子（４小節の楽曲）

進化（10世代の遺伝的操作）

ユーザの評価

初期遺伝子集団

Aメロの印象を意識した遺伝子　×10

Bメロの印象を意識した遺伝子　×10

サビ の印象を意識した遺伝子　×10

ランダム に生成された遺伝子　×20

合計５０個

音長の決定 音高の決定

システムの構成（４）

対話型遺伝的アルゴリズム

遺伝子（４小節の楽曲）

進化（10世代の遺伝的操作）

ユーザの評価

遺伝的操作　－選択－ 遺伝子

Aメロの適応度 Bメロの適応度 サビ の適応度

エリート保存　（５個を選ぶ） 　　・適応度の高い順に 5 個を選択 　　・適応度の低い順に10個を削除

ランキング選択　（１５個を選ぶ） 　　・適応度の高い順にランク付け 　　・ 1位～ 5位　→　5%の確率で選択 　　・ 6位～10位　→　4%の確率で選択 　　・11位～20位　→　3%の確率で選択 　　・21位～30位　→　2%の確率で選択 　　・31位～35位　→　1%の確率で選択

３つの適応度のうち 高の値を使って選択

合計２０個の 遺伝子を選択

遺伝的操作　－交叉－

親

子１

子２

子３

小節単位で２点交叉を行う ３パターンからランダムに行う

遺伝的操作　－突然変異－

適応度を高める修正の操作

　→　メロディの最終音をコード内音に

　→　メロディの最終音の音長を増やす

システムの構成（５）

対話型遺伝的アルゴリズム

遺伝子（４小節の楽曲）

進化（10世代の遺伝的操作）

ユーザの評価

作曲例

異なる印象を持つ 楽曲の生成に成功

明るい・激しい

明るい・穏やか

暗い・激しい

暗い・穏やか

システム評価　－高専生－

第１世代 第２世代 第３世代 第４世代 第５世代 第５世代

十分好み 1 0 0 0 0 1 好み 2 0 0 0 0 3 好みではない 2 0 0 0 0 1 わからない 0 0 0 0 0 0 かなり近づいた 0 0 1 1 0 0 近づいた 0 2 2 1 1 0 わずかに近づいた 0 2 1 2 3 0 遠ざかった 0 1 0 0 0 0 変わっていない 0 0 1 1 1 0

1 1 1 1

2 1

2 3

2

2 1

1 1 1

2 1

2 3

1 1

0

1

2

3

4

5

黄・緑 ： 高評価 赤・青 ： 低評価

システム評価　－小中学生－

第１世代 第２世代 第３世代 第４世代 第５世代 第５世代

十分好み 1 0 0 0 0 3 好み 4 0 0 0 0 3 好みではない 1 0 0 0 0 1 わからない 1 0 0 0 0 0 かなり近づいた 0 1 4 3 2 0 近づいた 0 3 1 1 2 0 わずかに近づいた 0 3 1 2 2 0 遠ざかった 0 0 0 1 0 0 変わっていない 0 0 1 0 1 0

1 1 1 3 1

2 2

3

1 1

2

1

4 3

2

1 1

1

4

3

1 3

0 1 2 3 4 5 6 7

黄・緑 ： 高評価 赤・青 ： 低評価

ユーザの嗜好を反映して楽曲を進化できた ユーザの好みの楽曲が短時間で作曲できた

作品例

印象の設定が同じでも ユーザ毎に異なる楽曲

user1

user2

　　Aメロ　　　　　　　　　Bメロ　　　　　　　　　　サビ 暗い・穏やか　→　明るい・穏やか　→　明るい・激しい

おわりに

初心者でも簡単に作曲

短時間で好みの楽曲を提供

ユーザ毎に変わる多様な作曲

本システムを通して多くのユーザが新しい音楽体験をし、 音楽愛好家の底辺の拡大に寄与できることを期待している。