JPH07121556A

JPH07121556A - 音楽情報検索装置

Info

Publication number: JPH07121556A
Application number: JP5263589A
Authority: JP
Inventors: Ichigaku Asano; 一学浅野; Haruo Hayamizu; 治夫速水; Shizuo Shiokawa; 鎮雄塩川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、楽曲のメロディーの一部を検索条
件としてデータベースから所望の音楽情報を検索する音
楽情報検索装置を提供することを目的とする。【構成】本発明の音楽情報検索装置は、楽曲のメロデ
ィーの一部を入力する入力手段１１０と、入力された楽
曲のメロディーの一部をフーリエ変換して得られるスペ
クトルの中で所定の音階の範囲に対応した周波数範囲内
で強度が最大であるスペクトルを示す周波数を選択し、
入力された楽曲のメロディーの一部を周波数に対応する
音階に符号化して音階列を生成する変換手段１２０と、
生成された音階列中の各音階の絶対値成分の偏差を補正
する補正手段１３０と、補正された音階列を検索条件と
して楽曲のメロディーを検索する検索手段１４０と、検
索された楽曲のメロディーを出力する出力手段１５０と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音楽情報検索装置に係
り、特に楽曲のメロディーの一部を検索条件とする音楽
情報検索装置に関する。殊に、例えばジュークボックス
やカラオケ装置で選曲を行う等、楽曲に関する情報を格
納したデータベースを検索する際に利用できる音楽情報
検索装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術による楽曲等の情報を検索する
装置においては、一般に、楽曲の題名等の検索すべき情
報のまとまりに付与された名前、又は、かかる名前を符
号化した記号をユーザの入力情報とし、これによりデー
タベースを検索している。ここで、名前の符号化は人手
により行われる。

【０００３】図９は、上記の従来技術による音楽情報検
索装置を示し、ユーザから検索条件が入力される入力部
４０１と、検索条件に基づいて情報を検索する検索部４
０２と、被検索情報を格納するデータベース４０３と、
検索結果を出力する出力部４０４と、検索結果を音楽メ
ロディーとして出力するスピーカー４０５と、検索結果
を表示するディスプレイ４０６とから成る。入力部４０
１に入力された題名又は記号は、検索部４０２に送ら
れ、検索部４０２においてデータベース４０３から上記
題名又は記号に該当する情報が検索される。検索結果音
楽情報は、データベース４０３から出力部４０４に取り
出される。出力部４０４は、検索結果音楽情報中の楽曲
データを音響信号に変換し、これを適当に増幅した後、
スピーカー４０５を介してユーザに聴覚情報として提供
する。一方、検索結果音楽情報中の文字情報或いは画像
情報は、出力部４０４によりディスプレイ４０６に表示
され、ユーザに視覚情報として提供される。尚、スピー
カー４０５及びディスプレイ４０６は、音楽情報検索装
置が出力する情報に含まれる情報の種類、即ち、聴覚情
報及び／又は視覚情報の有無に応じて配置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の装置によると、ユーザが検索条件として指定でき
るのは、楽曲の題名若しくは題名に対応する名前、又は
記号に限定されるので、題名等が分からない楽曲に関す
る音楽情報を検索することができない。これに対し、ユ
ーザがメロディーを記憶している楽曲については、記憶
しているメロディーを使って音楽情報を検索することが
できれば、より効果的に音楽情報を検索できることが経
験的に知られている。

【０００５】ところが、メロディーを検索条件として用
いて検索する場合、楽曲のメロディー全てを用いて検索
することは検索上の効率が悪く、同時に、ユーザが楽曲
のメロディー全てを記憶して検索条件として与えるので
はユーザへの負担が大きく有効ではない。また、楽曲の
調子は必ずしも一意には決まらず（例えば、ハ長調の場
合もあればヘ長調の場合もあり）、さらに、ユーザが正
確な調子でメロディーを再現することも難しい。従っ
て、ユーザが記憶するメロディーから楽曲を検索するこ
とは困難である。

【０００６】本発明は上記の問題点に鑑み、ユーザから
様々な調子で与えられる楽曲のメロディーの一部を検索
条件として、データベースから楽曲の音楽情報等の所望
の情報を検索し得る情報検索装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図である。本発明の音楽情報検索装置は、楽曲のメロデ
ィーの一部を入力する入力手段１１０と、入力手段１１
０により入力された楽曲のメロディーの一部をフーリエ
変換して得られるスペクトルの中で所定の音階の範囲に
対応した周波数範囲内で強度が最大であるスペクトルを
示す周波数を選択し、入力手段１１０により入力された
楽曲のメロディーの一部を周波数に対応する音階に符号
化して音階列を生成する変換手段１２０と、変換手段１
２０により生成された音階列中の各音階の絶対値成分の
偏差を補正する補正手段１３０と、補正手段により補正
された音階列を検索条件として楽曲のメロディーを検索
する検索手段１４０と、検索手段により検索された楽曲
のメロディーを出力する出力手段１５０とを有する。

【０００８】さらに、本発明の音楽情報検索装置の補正
手段１３０は、音階列の先頭の音階が所定の音階に一致
するよう音階列の各音階から先頭の音階と所定の基準音
階との差を差分して、音階列の各音階の絶対値成分の偏
差を補正する。

【０００９】さらに、本発明の音楽情報検索装置の補正
手段１３０は、音階列中の隣接する二つの音階を差分し
て、音階列の各音階の絶対値成分の偏差を補正する。

【００１０】

【作用】本発明の音楽情報検索装置の入力手段１１０
は、楽曲のメロディーの一部のみを検索条件としてユー
ザからの音声自体を入力することができ、検索条件が曖
昧な場合にもユーザは検索条件を入力できる。同時に、
楽曲のメロディー全てではなく楽曲のメロディーの一部
のみを検索条件とするので、検索データの大きさが制限
され、検索データの大きさに応じて増加する検索処理時
間の増加を抑制することができる。

【００１１】また、本発明の音楽情報検索装置の変換手
段１２０は、入力された楽曲のメロディーの一部をフー
リエ変換したスペクトルの中から所定の周波数範囲内で
最大強度スペクトルを有する周波数を選択して音階に符
号化するので、符号化の際に不所望の雑音の影響が少な
い。さらに重要な点として、楽曲のメロディーが符号化
されるので、楽曲のメロディーの検索を従来より知られ
る文字列検索に置き換えて容易に行うことができる。

【００１２】その上、本発明の音楽情報検索装置の補正
手段１３０は、音階列中の音階の絶対値成分の偏差を補
正することにより音階列中の音階の変動成分を抽出する
ことができるので、例えば、入力された楽曲のメロディ
ーの一部の周波数が理想的な信号の周波数に対して偏差
が有る場合でも、この偏差の影響を除去することができ
る。したがって、本発明の装置は、楽曲のメロディーの
一部を入力する場合には、調子の違いに影響されない音
階列に変換することができるので、音程の高低差があっ
ても的確な検索結果を得ることが可能となる。

【００１３】さらに、上記の如く、本発明の音楽情報検
索装置では、検索条件である楽曲のメロディーの一部が
文字列等に符号化されるので、データベースの検索キー
として文字列を利用することができ、検索手段１４０
は、文字列検索により検索を行うことが可能である。

【００１４】

【実施例】以下、図面と共に本発明の実施例を詳細に説
明する。図２は本発明の第１の実施例による情報検索シ
ステムの構成図であり、ユーザからの音声であるメロデ
ィーの一部を入力するためのマイクロホン２０１と、入
力された楽曲のメロディーの一部をフーリエ変換してそ
のスペクトルの最大値に応じて音階を定め、音階列を生
成するフーリエ変換部２０７と、フーリエ変換部２０７
で生成された音階列を基準の音階から始まるように音階
の絶対値成分の偏差を補正する転調部２０８と、楽曲の
メロディーの一部の音階列を検索キーとし、格納された
楽曲等の音楽情報が検索されるデータベース２０３と、
転調部２０８で音階の絶対値成分の偏差が補正された音
階列を検索条件としてデータベース２０３を検索する検
索部２０２と、検索部２０２の検索結果に応じてデータ
ベース２０３から楽曲のメロディーを含む音楽情報を取
得し、メロディー等の音の情報を音響信号に変換し、文
字、画像等の映像の情報を映像信号に変換して出力する
出力部２０４と、音響信号を可聴化するスピーカ２０５
と、映像信号を可視化するディスプレイ２０６とから成
る。

【００１５】本発明の第１の実施例による音楽情報検索
システムの検索動作を以下に詳細に説明する。ユーザが
情報を検索したい楽曲のメロディーの一部をマイクロホ
ン２０１を介して入力すると、入力されたメロディーの
一部がフーリエ変換部２０７で順次フーリエ変換されて
スペクトルが計算され、得られたスペクトルの中でスペ
クトルが最大値となる周波数に対応する音階に変換され
る。ここで、スペクトルの最大値は、そのスペクトルの
周波数に対応して変換された音階が通常の音階域に含ま
れる範囲の周波数のスペクトルの中から選択されるの
で、通常の楽曲には含まれない不所望な周波数の影響が
除去される。また、変換された音階を音階列に加える際
には、変換された音階が変わる毎に音階列に格納する。
これにより、音の長さは無視され、異なる音階が現れる
までの音が１つの音階として扱われる。結局、音階列に
は、メロディーの一部に対応して音階が変わる毎にその
音階が格納されるので、メロディーの速度やリズムのば
らつきの影響をうけない検索を実行できるようになる。

【００１６】次に、転調部２０８において、音階列の先
頭に格納される音、即ちメロディーの一部の第１音の音
階が、所定の基準音階と一致するよう音階列中の音階を
変調する。具体的には、メロディーの一部の第１音の音
階と所定の基準音階との差（以下、バイアス成分）を音
階列に格納されたすべての音階から差し引く。この結
果、バイアス成分が補正された音階列が得られる。これ
により、メロディーの一部の第１音の音階の絶対値成分
に依存しない検索が可能となる。

【００１７】転調部２０８で補正された音階列は検索部
２０２に入力されて、データベース２０３に格納された
音楽情報の検索キーと一致するものが検索される。ここ
で、音階をデータとする音階列、即ち文字列を検索キー
とするので、例えば前方一致検索、又は類似度検索によ
る一致度の高い順に検索結果を出力する検索等の従来の
文字列検索技術を利用してデータベース２０３をするこ
とができる。以上の検索により、入力されたメロディー
の一部に最も一致するメロディーを有する楽曲が検索さ
れる。

【００１８】出力部２０４は、検索部２０２の検索結果
に基づいて、該当する楽曲に関する音楽情報をデータベ
ース２０３から抽出する。出力部２０４は、音楽情報の
中でメロディー等の音の情報を音響信号に変換し、適当
に増幅したのちスピーカー２０５に出力して可聴音にす
る。一方、音楽情報の中の文字情報及び画像情報等の映
像情報は、映像信号に変換してディスプレイ２０６に出
力してディスプレイ２０６の画面上に表示される。

【００１９】尚、上記の本発明の第１の実施例による情
報検索システムの構成において、スピーカー２０５及び
ディスプレイ２０６の両方が、検索システム毎に独立し
て設置されるものとしているが、検索結果として出力さ
れる情報に応じて必要な装置を設置すればよい。また、
スピーカー２０５及びディスプレイ２０６を複数の情報
検索システム間で切り換え得るよう接続してもよい。

【００２０】図３は、本発明の第１の実施例による情報
検索システムのフーリエ変換部２０７において、入力さ
れたメロディーがフーリエ変換されて得られたスペクト
ルを示す。同図の（ａ）のスペクトル１では、スペクト
ルが最大値を示す周波数が通常の音の周波数範囲に含ま
れていて、この周波数に対応する音階が、例えば“Ｄ”
の音であることを示している。ここで、音階を“Ａ”か
ら“Ｇ”のアルファベットで表すことにする。フーリエ
変換部２０７は、入力された音響信号を“Ｄ”に符号化
する。一方、同図の（ｂ）のスペクトル２では、スペク
トルが最大値を示す周波数が通常の音の周波数範囲の外
にあるため、通常の音の周波数範囲内でスペクトルが最
大値を示す周波数が選択され、その周波数に対応する音
階が、例えば“Ｅ”の音であることを示している。すな
わち、フーリエ変換部２０７において、入力されたメロ
ディーが“Ｅ”に符号化される。

【００２１】図４は本発明の第１の実施例による情報検
索システムの転調部２０８において、フーリエ変換部２
０７より出力された音階列の変換を示している。同図で
は、フーリエ変換部２０７の出力が“ＧＤＥＤＣＢＡ
Ｇ”の場合に、所定の基準音階を“Ｃ”として、第１音
の“Ｇ”が音階“Ｃ”と一致するように音階が５度下げ
られて、転調部２０８における音階列の変換結果が“Ｃ
ＧＡＧＦＥＤＣ”となることを示している。

【００２２】図５は、上述の本発明の第１の実施例によ
る情報検索システムの動作の流れを簡単に説明するため
のフローチャートである。

【００２３】マイクロホン２０１がメロディーの一部を
入力し、Ａ／Ｄ変換等の処理を行って、フーリエ変換部
２０７に出力する（ステップ１００）。

【００２４】フーリエ変換部２０７は、メロディーの一
部に対して順次フーリエ変換を行ない、そのスペクトル
を得て（ステップ１１０）、スペクトルが最大値を示す
周波数に対応する音階が通常の音階の範囲外の場合には
ステップ１３０に進み（ステップ１２０）、通常の音階
の範囲外の音階に対応する最大のスペクトルを削除して
ステップ１２０に戻り（ステップ１３０）、スペクトル
が最大値を示す周波数に対応する音階が通常の音階の範
囲内の場合には、フーリエ変換されたメロディーの一部
をスペクトルが最大値を示す周波数に対応する通常の音
階の範囲内の音階に符号化して出力する（ステップ１４
０）。

【００２５】転調部２０８は、フーリエ変換部２０７よ
り出力された音階の列をその第１音の音階と所定の基準
音の音階との差を求め（ステップ１５０）、上記求めら
れた音階の差を音階列に格納された音階から夫々差し引
いて、転調された音階の列を得て、検索部２０２に出力
する（ステップ１６０）。

【００２６】検索部２０２は、データベース２０３から
メロディーの一部の音階から成る検索キーを取り出し
（ステップ１７０）、転調部２０８より得られた音階の
列とデータベース２０３から得た検索キーと比較し、一
致しない場合にはステップ１７０に戻る（ステップ１８
０）。

【００２７】出力部２０４は、検索部２０２より検索結
果の検索キーを得て、データベース２０３から検索キー
に該当する音楽情報を入手し、音楽情報の中から音響信
号を取り出し、適当に増幅してスピーカー２０５に出力
する（ステップ１９０）。

【００２８】スピーカ２０５は音響信号を得て、可聴音
に変換する（ステップ２００）。

【００２９】図６は本発明の第２の実施例による情報検
索システムの構成図であり、楽曲のメロディーの一部を
入力するためのマイクロホン２０１と、入力された楽曲
のメロディーの一部を符号化データに変換してそのスペ
クトルの最大値に応じて符号化値を定め、音階列を生成
するフーリエ変換部２０７と、フーリエ変換部２０７で
生成された音階列に格納される隣接する音階の差分（以
下では階差と呼ぶ）を求めて、階差から成る音階列を生
成して音階の絶対値成分の偏差を補正する階差部２１０
と、メロディーの一部の階差の音階列を検索キーとし、
格納された楽曲等の音楽情報が検索されるデータベース
２０３と、階差部２１０でバイアス成分が補正された音
階列を検索条件としてデータベース２０３を検索する検
索部２０２と、検索部２０２の検索結果に応じてデータ
ベース２０３から楽曲のメロディーを含む音楽情報を取
得し、メロディー等の音の情報を音響信号に変換し、文
字、画像等の映像の情報を映像信号に変換して出力する
出力部２０４と、音響信号を可聴化するスピーカ２０５
と、映像信号を可視化するディスプレイ２０６とから成
る。

【００３０】上記から分かる如く、本発明の第２の実施
例では、前記本発明の第１の実施例における転調部２０
８が上記階差部２１０に置き換えられている。以下に、
本発明の第２の実施例の情報検索システムにおける検索
動作を詳細に説明する。ユーザが情報を検索したい楽曲
のメロディーの一部をマイクロホン２０１を介して入力
すると、入力されたメロディーの一部がフーリエ変換部
２０７で順次フーリエ変換されてスペクトルが計算さ
れ、得られたスペクトルの中でスペクトルが最大値とな
る周波数に対応する音階に変換される。ここで、スペク
トルの最大値は、そのスペクトルの周波数に対応して変
換された音階が通常の音階域に含まれる範囲の周波数の
スペクトルの中から選択されるので、通常の楽曲には含
まれない不所望な周波数の影響が除去される。また、変
換された音階を音階列に加える際には、変換された音階
が変わる毎に音階列に格納する。これにより、音の長さ
は無視され、異なる音階が現れるまでの音が１つの音階
として扱われる。結局、音階列には、メロディーの一部
に対応して音階が変わる毎にその音階が格納されるの
で、メロディーの速度やリズムのばらつきの影響をうけ
ない検索を実行できるようになる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施例の階差部２１
０は、フーリエ変換部２０７により得られた音階列中の
音階の絶対値成分の偏差を補正するために、音階列中の
音階の差分である音階の階差を抽出する。より具体的に
は、階差部２１０において、音階列中に隣接して格納さ
れる音階の差分、例えば音階を“Ｇ”と“Ｄ”とすると
き音階“Ｇ”と音階“Ｄ”とが半音の何倍離れているか
を示す数値、を求めて音階列を音階の階差の列に変換す
る。隣接する音階のかかる階差は、隣接する音階の変化
する成分に相当し、音階の絶対値成分の影響が除去され
ているため、音階の階差を求めることにより音階の絶対
値成分の偏差が補正される。この結果、メロディーの一
部の音階の絶対値成分に依存しない検索を実行できるよ
うになる。

【００３２】階差部２１０で得られた階差の音階列は検
索部２０２に入力されて、データベース２０３に格納さ
れた音楽情報の検索キーと一致するものが検索される。
ここで、音階の階差をデータとする音階列、即ち文字列
を検索キーとするので、例えば前方一致検索、又は類似
度検索による一致度の高い順に検索結果を出力する検索
等の従来の文字列検索技術を利用してデータベース２０
３をすることができる。尚、階差部２１０において、音
階が音階の階差に変換されたことに対応して、本発明の
第２の実施例によるデータベース２０３の検索キーは、
メロディーの一部の音階の階差を格納した音階列とな
る。さらに、検索部２０２では、メロディーの一部の音
階の階差とデータベース２０３の検索キーとの一致を検
索する。以上の検索により、入力されたメロディーの一
部に最も一致するメロディーを有する楽曲が検索され
る。

【００３３】出力部２０４は、検索部２０２の検索結果
に基づいて、該当する楽曲に関する音楽情報をデータベ
ース２０３から抽出する。出力部２０４は、音楽情報の
中でメロディー等の音の情報を音響信号に変換し、適当
に増幅したのちスピーカー２０５に出力して可聴音にす
る。一方、音楽情報の中の文字情報及び画像情報等の映
像情報は、映像信号に変換してディスプレイ２０６に出
力してディスプレイ２０６の画面上に表示される。尚、
上記の本発明の第２の実施例による情報検索システムの
構成において、スピーカー２０５及びディスプレイ２０
６の両方が、検索システム毎に独立して設置されるもの
としているが、検索結果として出力される情報に応じて
必要な装置を設置すればよい。また、スピーカー２０５
及びディスプレイ２０６を複数の情報検索システム間で
切り換え得るよう接続してもよい。

【００３４】図７は、本発明の第２の実施例による音楽
情報検索システムの階差部２１０の階差抽出を説明する
ための図であって、フーリエ変換部２０７の出力が“Ｇ
ＤＥＤＣＢＡＧ”の場合に、その対応する階差を前後の
音の差が半音の何倍になっているかによって表すことに
より、“（７）（２）（−２）（−２）（−１）（−
２）（−２）”なる階差を得ることができる。ここで、
正の数の階差は、前の音よりも後の音が高いことを示
し、反対に負の数の階差は、前の音よりも後の音が低い
ことを示している。このような階差を用いた検索は、特
に楽曲の途中におけるメロディーの一部の一致を見つけ
る場合に有効である。

【００３５】図８は、本発明の第２の実施例による情報
検索システムの動作の流れを簡単に示すフローチャート
である。尚、ステップ１００乃至１４０、及びステップ
１９０乃至２００は、本発明の第１の実施例による情報
検索システムの動作の流れを示す図５に記載のフローチ
ャートと共通である。以下では、図５に記載の本発明の
第１の実施例に関するフローチャートには示されない、
本発明の第２の実施例において固有のステップを説明す
る。

【００３６】ステップ２５０）階差部２１０は、フーリ
エ変換部２０７より出力された音階列の隣接する音階の
差分を求めて、音階の階差の音階列を得る。

【００３７】ステップ２７０）検索部２０２は、データ
ベース２０３からメロディーの一部の音階の階差から成
る検索キーを取り出す。

【００３８】ステップ２８０）検索部２０２は、階差部
２１０より得られた音階の階差の列とデータベース２０
３から得た検索キーと比較し、一致しない場合にはステ
ップ２７０に戻る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の音楽情報
検索装置によれば、人が記憶しているメロディーの一部
を検索のための条件として入力して、楽曲又は楽曲の関
連情報を検索することができるので、意図した音楽情報
検索の成功確率が高くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例による情報検索システム
の構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例による音響信号のフーリ
エ変換されたスペクトルを示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例による転調を説明する図
である。

【図５】本発明の第１の実施例による情報検索システム
の動作を説明するフローチャートである。

【図６】本発明の第２の実施例による情報検索システム
の構成図である。

【図７】本発明の第２の実施例による階差抽出を説明す
る図である。

【図８】本発明の第２の実施例による情報検索システム
の動作を説明するフローチャートである。

【図９】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１００音楽情報検索装置１１０入力手段１２０変換手段１３０補正手段１４０検索手段１５０出力手段１９０データベース２０１マイクロホン２０２、４０２検索部２０３、４０３データベース２０４、４０４出力部２０５、４０５スピーカー２０６、４０６ディスプレイ２０７フーリエ変換部２０８転調部２１０階差部４０１入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】楽曲のメロディー及び音楽情報をデータ
ベースから検索する音楽情報検索装置において、該楽曲のメロディーの一部を入力する入力手段と、該入力手段により入力された該楽曲のメロディーの一部
をフーリエ変換して得られるスペクトルの中で所定の音
階の範囲に対応した周波数範囲内で強度が最大であるス
ペクトルを示す周波数を選択し、該入力手段により入力
された該楽曲のメロディーの一部を該周波数に対応する
音階に符号化して音階列を生成する変換手段と、該変換手段により生成された該音階列中の各音階の絶対
値成分の偏差を補正する補正手段と、該補正手段により補正された該音階列を検索条件として
該楽曲のメロディーを検索する検索手段と、該検索手段により検索された該楽曲のメロディーを出力
する出力手段とを有する音楽情報検索装置。
【請求項２】前記補正手段は、前記音階列の先頭の音
階が所定の音階に一致するよう前記音階列の各音階から
該先頭の音階と該所定の基準音階との差を差分して、前
記音階列の各音階の前記絶対値成分の偏差を求め、該偏
差を補正することを特徴とする請求項１記載の音楽情報
検索装置。
【請求項３】前記補正手段は、前記音階列中の隣接す
る二つの音階を差分して、前記音階列の各音階の前記絶
対値成分の偏差を補正することを特徴とする請求項１記
載の音楽情報検索装置。