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Research on Signal and Information Processing for Automatic Music Analysis, Recognition and Generation

Research Project

Project/Area Number 17300054
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Perception information processing/Intelligent robotics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

SAGAYAMA Shigeki  The University of Tokyo, Graduate School of Information Science and Technology, Professor (00303321)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ONO Nobutaka  The University of Tokyo, Graduate School of Information Science and Technology, Lecturer (80334259)
NISHIMOTO Takuya  The University of Tokyo, Graduate School of Information Science and Technology, Research Associate (80283696)
KANEKO Hitomi  Toho College of Music, Department of Music Theory, Lecturer (00408949)
Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥16,750,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2007: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2006: ¥4,600,000 (Direct Cost: ¥4,600,000)
Fiscal Year 2005: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000)
Keywordsmusical signal processing / musical information processing / multipitch analysis / musical sound separation / rhythm recognition / harmonic analysis / speech recognition / hand-written character recognition / 非負行列分解 / 調波成分分析 / 多重ピッチ推定 / 音楽スペクトル解析 / 手書き漢字・数式認識 / 調波・時間構造化クラスタリング / Specmurt法 / 自動伴奏 / 自動採譜 / 時間並行多重音信号 / 音楽解析 / 音楽認識 / 音楽生成 / 多重音 / 信号処理
Research Abstract

The objective of this research was to newly explore and establish techniques for signal and information processing of polyphonic music signals and objects with polyphonic structure and/or parallel temporal structure via approaches based on probabilistic models, aiming to deal mainly with music signals and information containing polyphony (e.g. chords) or simultaneity (e.g. accompaniment). Typical applications include automatic music transcription, automatic arrangement, music information retrieval, and music modification. Concerning multipitch analysis based on the harmonic-temporal-structured model, we established the HTC (Harmonic-Temporal Clustering) method, which estimates multiple pitches by estimating the parameters of the acoustic object model comprised of a mixture of Gaussian distributions on the time-frequency plane with harmonic structure and temporal continuity. Based on this method, we developed a technique for analyzing polyphonic signals and converting them into MIDI dat … More a. As for rhythm and tempo estimation, we developed an automatic transcription technique which reconstructs the underlying score from MIDI information through recognition of rhythm and estimation of tempo as a latent variable, based on a HMM (Hidden Markov Model). We also developed an automatic accompaniment system which plays an accompaniment following the user playing one part of polyphony with changing tempo, making mistakes, and jumping to arbitrary points in the music. Concerning separation of multiple signals with distinct periods in the time domain, we developed a method for solving a single-channel source separation problem which aims for separation of signals with distinct fundamental periods from their mixture through the auxiliary function method, an extension of the EM algorithm. We also started research on multipitch analysis based on nonnegative matrix factorization, and developed a technique for estimating timbre vectors and note activity intervals by solving the minimization problem of an error between observation and decomposition in such a way that the result is as sparse as possible, within the framework of factorization of the observed spectrogram matrix into a product of a matrix containing as few basis vectors as possible and a note activity matrix. As for computational harmony theory, we made attempt to arrange the harmony theory taught in music schools, a basic compositional theory, so that computers can handle it, based on HMM and stochastic context free grammar. This laid the groundwork for automatic harmonic analysis, automatic harmonization of melodies, automatic composition based on harmonics, etc. This research is characterized as applying the methodology of speech recognition to the music information processing area, as well as applying the developed methods to speech recognition and hand-written character recognition. Less

Report

(4 results)
  • 2007 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (247 results)

All 2008 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (202 results) (of which Peer Reviewed: 32 results) Presentation (21 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (22 results)

  • [Journal Article] Specmurt Analysis of Polyphonic Music Signals2008

    • Author(s)
      Shoichiro Saito, Hirokazu Kameoka, Keigo Takahashi, Takuya Nishimoto, Shigeki Sagayama
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing Vol. 16, No. 3

      Pages: 639-650

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      Hirokazu Kameoka, Nobutaka Ono, Shigeki Sagayama
    • Journal Title

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      Pages: 4189-4192

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    • Author(s)
      Ken-ichi Miyamoto, Hirokazu Kameoka, Takuya Nishimoto, Nobutaka Ono, Shigeki Sagayama
    • Journal Title

      Proc. of 2008 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP2008) 1

      Pages: 113-116

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      110006937542

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      日本音響学会春季研究発表会講演論文集 1

      Pages: 719-722

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      Pages: 905-906

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      日本音響学会春季研究発表会講演論文集 1

      Pages: 901-902

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      Pages: 903-904

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      日本音響学会春季研究発表会講演論文集 1

      Pages: 907-908

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      110006937542

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      110006881053

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      110006881053

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      110006391894

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      110006391901

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      110006248964

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      110006152200

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      Pages: 315-316

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      米田 隆一, 西本 卓也, 嵯峨山 茂樹
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      Pages: 711-712

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      陳 映融, 米田 隆一, 西本 卓也, 嵯峨山 茂樹
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      日本音響学会2006年春季研究発表会 講演論文集,2-2-10

      Pages: 709-710

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      齊藤 翔一郎, 亀岡 弘和, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Journal Title

      日本音響学会2006年春季研究発表会 講演論文集,1-5-24

      Pages: 553-554

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      Jonathan Le Roux, Hirokazu Kameoka, Nobutaka Ono, Alain de Cheveigne, Shigeki Sagayama
    • Journal Title

      Proc. of Acoustics'08 (to appear)

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      西亀 健太, 渡部 晋治, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      電子情報通信学会音声研究会(SP)
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2008-05-29
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      江頭 幸路, 宮本 賢一, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2008年目本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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      堀 豊, 守谷 健弘, 原田 登, 鎌本 優, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2008年日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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    • Organizer
      2008年目本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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  • [Presentation] ウェーブレット変換領域における擬似周期信号重畳モデルの瞬時パラメータ推定と音源分離への応用2008

    • Author(s)
      松本 恭輔, 亀岡 弘和, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2008年目本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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    • Organizer
      2008年目本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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      内山 裕貴, 宮本 賢一, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2008年日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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      宮本 賢一, 亀岡 弘和, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2008年日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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      宮本 賢一, 亀岡 弘和, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2008年日本音響学会春季研究発表会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学
    • Year and Date
      2008-03-18
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      米林 裕一郎, 中妻 啓, 西本 卓也, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      国立情報学研究所
    • Year and Date
      2008-03-03
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      大田 郁実, 山本 遼, 西本 卓也, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      電子情報通信学会パターン認識とメディア理解研究会(PRMU)
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2008-02-22
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      諸岡 孟, 西本 卓也, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      情報処理学会音楽情報科学研究会(SIGMUS)
    • Place of Presentation
      伊東温泉ホテル暖香園
    • Year and Date
      2008-02-09
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    • Author(s)
      諸岡 孟, 西本 卓也, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2007年目本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2007-09-20
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    • Author(s)
      Jonathan Le Roux, Hirokazu Kameoka, Nobutaka Ono, Alain de Cheveie, Shieki Saaama
    • Organizer
      2007年日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2007-09-19
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    • Author(s)
      Stanislaw Andrzej Raczynski, Nobutaka Ono, Shigeki Sagayama
    • Organizer
      2007年日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2007-09-19
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  • [Presentation] スペクトログラム2次元フィルタによる調波音・打楽器音の分離2007

    • Author(s)
      宮本 賢一, 立薗 真理, ルルージョナトン, 亀岡 弘和, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2007年日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2007-09-19
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  • [Presentation] 調波構造・時間包絡・音色の等号的クラスタリング(HTTC)による複数楽器音楽信号の楽音分析2007

    • Author(s)
      宮本 賢一, 亀岡 弘和, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2007年日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2007-09-19
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  • [Presentation] 楽譜からの音楽音響信号生成モデルに基づく楽譜と音響信号の詳細なアラインメント2007

    • Author(s)
      松本 恭輔, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      2007年日本音響学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2007-09-02
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  • [Presentation] 調波構造・時間包絡・音色の統合的クラスタリングによる楽音分析2007

    • Author(s)
      宮本 賢一, 亀岡 弘和, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      情報処理学会音楽情報科学研究会
    • Place of Presentation
      長崎ロワジールホテル
    • Year and Date
      2007-08-03
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  • [Presentation] 手の自然な動きを考慮した隠れ変鮒き隠れマルコフモデルに基づくピアノ運指決定2007

    • Author(s)
      米林 裕一郎, 亀岡 弘和, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      情報処理学会音楽情報科学研究会
    • Place of Presentation
      長崎ロワジールホテル
    • Year and Date
      2007-08-03
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  • [Presentation] パート除去を目的とした楽譜と音響信号のアラインメント手法の検討2007

    • Author(s)
      松本 恭輔, 西本 卓也, 小野 順貴, 嵯峨山 茂樹
    • Organizer
      情報処理学会音楽情報科学研究会
    • Place of Presentation
      長崎ロワジールホテル
    • Year and Date
      2007-08-02
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  • [Remarks] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://hil.t.u-tokyo.ac.jp/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://hil.t.u-tokyo.ac.jp/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 符号化装置、復号化装置、符号化方法、復号化方法、プログラム、記録媒体2008

    • Inventor(s)
      堀豊, 守谷健弘(NTT), 鎌本優(NTT), 原田登(NTT), 小野順貴, 嵯峨山茂樹
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学-NTT
    • Industrial Property Number
      2008-051150
    • Filing Date
      2008-02-29
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 線形予測係数算出装置、線形予測係数算出方法、線形予測係数算出プログラム、および記憶媒体2008

    • Inventor(s)
      堀豊, 守谷健弘(NTT), 鎌本優(NTT), 原田登(NTT), 小野順貴, 嵯峨山茂樹
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学, NTT
    • Industrial Property Number
      2008-051149
    • Filing Date
      2008-02-29
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 符号化装置、復号化装置、符号化方法、復号化方法、プログラム、記録媒体2008

    • Inventor(s)
      堀 豊、守谷 健弘(NTT)、鎌本 優(NTT)、原田 登
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学・NTT
    • Industrial Property Number
      2008-051150
    • Filing Date
      2008-02-29
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 線形予測係数算出装置、線形予測係数算出方法、線形予測係数算出プログラム、及び記憶媒体2008

    • Inventor(s)
      堀 豊、守谷 健弘(NTT)、鎌本 優(NTT)、原田 登
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学・NTT
    • Industrial Property Number
      2008-051149
    • Filing Date
      2008-02-29
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 信号処理方法及び装置2007

    • Inventor(s)
      嵯峨山茂樹, 亀岡弘和, 田原鉄也, 西本卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2007-127674
    • Filing Date
      2007-05-14
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      嵯峨山茂樹, 小野順貴, 亀岡弘和
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2007-152168
    • Filing Date
      2007-06-07
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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    • Inventor(s)
      嵯峨山茂樹, 小野順貴, 山本遼, 大坂知之
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学, 株式会社エムティーアイ
    • Industrial Property Number
      2007-095874
    • Filing Date
      2007-03-31
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 音割れ検出装置、及び音割れ検出方法2007

    • Inventor(s)
      嵯峨山茂樹, 子野順貴, 山本遼, 大坂知之
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学, 株式会社エムティーアイ
    • Industrial Property Number
      2007-095874
    • Filing Date
      2007-03-31
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 信号処理方法及び装置2007

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      嵯峨山 茂樹、亀岡 弘和、田原 鉄也、西本 卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2007-127674
    • Filing Date
      2007-05-14
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 正弦波重畳モデルパラメータ推定方法及びそれを用いた音源分離方法2007

    • Inventor(s)
      嵯峨山 茂樹、小野 順貴、亀岡 弘和
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2007-152168
    • Filing Date
      2007-06-07
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 音楽情報解析方法及び装置2006

    • Inventor(s)
      嵯峨山茂樹, 米田隆一, 西本卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Filing Date
      2006-02-21
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      嵯峨山茂樹, 亀岡弘和, 米林裕一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2006-065426
    • Filing Date
      2006-03-10
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    • Inventor(s)
      嵯峨山茂樹, 武田晴登, 西本卓也, 平木敬, 稲葉真理, 鈴木隆文
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2006-067318
    • Filing Date
      2006-03-13
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      嵯峨山 茂樹, 米田 隆一, 西本 卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Filing Date
      2006-02-21
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      嵯峨山 茂樹, 亀岡 弘和, 米林 裕一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2006-065426
    • Filing Date
      2006-03-10
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      嵯峨山 茂樹, 武田 晴登, 西本 卓也, 平木 敬, 稲葉 真理, 鈴木 隆文
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2006-067318
    • Filing Date
      2006-03-13
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      嵯峨山茂樹, 槐武也, 酒向慎司, 西本卓也, 松本恭輔
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Filing Date
      2005-07-29
    • Description
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      嵯峨山茂樹, 斎藤翔一郎, 武田晴登, 西本卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2005-224672
    • Filing Date
      2005-08-02
    • Description
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      嵯峨山茂樹, 山本遼, 山本隼, 西本卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
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      2005-07-29
    • Description
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 音声合成方法及び装置2005

    • Inventor(s)
      嵯峨山 茂樹,槐 武也, 酒向 慎司, 西本 卓也, 松本 恭輔
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Filing Date
      2005-07-29
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    • Inventor(s)
      嵯峨山 茂樹, 齊藤 翔一郎, 武田 晴登, 西本 卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Number
      2005-224672
    • Filing Date
      2005-08-02
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 手書き数式の認識装置及び認識方法2005

    • Inventor(s)
      嵯峨山 茂樹, 山本 遼, 山本 隼, 西本 卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Filing Date
      2005-07-29
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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