鼻歌で音楽を検索 ―RWCの新検索ソフト―
情報ベース機能つくば研究室
岡 隆一
| RWCPで先頃開発した「鼻歌検索ソフト」が話題を呼んでいます。P.42のプレス発表一覧でもおわかりのように、各種テレビ・ラジオ番組、新聞・雑誌等で次々ととり上げられています。
メロディの一部分だけ覚えている、鼻歌なら歌える、でも曲名も歌手名もわからない…このCDが欲しいのに…そんな経験をしたことのある方も多いのではないでしょうか?
RWCP情報ベース機能つくば研究室が開発したこの「鼻歌検索ソフト」が、そんな悩みを解消します。
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◯ 聴きたい部分をすぐ再生
このソフトは、曲名や歌詞を忘れていても、聴きたい曲の一部分を口ずさむと、その一部分を予め用意した音楽信号から検索できます。つまり、長い曲の部分だけを聞きたいとき、その部分を口ずさむことで、そこだけを再生することができます。
もちろん、検索したところの曲名や歌手名も表示できます。
従来技術として、音楽の音符を記憶しておいて、曲名を鼻歌で検索するものがあります。しかし、従来法では、検索するものが信号波形でないため、音符を用意しなくてはなくてはなりませんでした。
今回、新しく開発したソフトは、音楽の生信号から、ユーザが口ずさむ鼻歌と類似している一部分を自動的に取り出すものです。これにより、生の音楽データから聞きたい部分のみを、鼻歌で自由に取り出せるものとなりました。しかも、生の音楽信号から検索できるので、市販の音楽だけでなく、個人的に収録した様々な音楽信号から検索できるものとなります。
≪何が可能になったのか?≫
○ 鼻歌で、音楽信号の一部分でも検索できるようになった。つまり、鼻歌で聴きたい部分のみを取り出して、聴けるようになった。
○ 音楽曲の一部でも鼻歌で口ずさめば、曲名を見つけ出せるようになった。
○ 個人的に収録した音楽信号を用いて、作曲や編集などにも役立てることができる。
≪どうやって実現できたのか?≫
RWCつくば研では、鼻歌と似ているところを、音楽信号の中から見出す方式を新たに開発しました。
この方式は次のことを実行します（図1および図2を参照）。
図１ 音楽検索システムの概要
図２ 鼻歌で音楽の検索を行なっている様子
1. 鼻歌の信号には伴奏の楽器音が通常含まれていませんので、音階の系列を特徴として取り出すことができます。しかし、その段階でもテンポや音程の変化は残っています。そこで、音階の変化は相対音階をとることで解決しますが、テンポの変化は残ったままとなります。
2. 音楽信号は、伴奏の楽器音などが通常含まれているので、鼻歌と同じような相対音階系列を特徴として取り出すことが困難です。そこで、絶対音階の系列パターンを特徴として取り出します。
3. 音楽信号の特徴である絶対音階の系列パターンの中から、鼻歌の相対音階の系列に類似している部分をスポッティング検索（（注）を参照）します。
4. 検索状況を画像で表示し、検索区間の音楽を再生し、それを含む曲名も表示します。
（注） 「スポッティング検索」とは、途切れのない時系列データの流れの中から、予め登録した区間パターンと類似している部分区間を自動的に見つけることです。
上記の中で、最も革新的な内容は3番目のところです。今回、この3番目の機能は、 「モデル依存傾斜制限型をもつ連続DP（mp-CDP）」とよぶ新しい方式を開発することで実現することができました。
この方式は、従来困難であったこと、すなわち、
1） 鼻歌からつくられるデータが、音符記号とは異なり、音程がいろいろ変化すること、また音程のスピードもいろいろ変化することがあっても、相対音階系列としては抽出することが可能である
一方、
2） 音楽信号データからつくられるデータは伴奏などの複数の楽器の演奏されるため、相対音階としての特徴系列としては抽出されず、絶対音階の系列として抽出されるという状況で、
前者と類似している部分を後者の中から見出すこと、
これを初めて解決しました。つまり、音程の高さの変化や時間の伸縮に頑健なパターンマッチングができる方式を開発したということです。
本件連絡先： 技術研究組合新情報処理開発機構
つくば研究センタ
情報ベース機能つくば研究室
岡 隆一
電話：0298-53-1647
FAX：0298-53-1640
E-MAIL：oka@trc.rwcp.or.jp
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