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Performance Design of Violin-playing Robot for Expressing Timbre

Research Project

Project/Area Number 17K00513
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Entertainment and game informatics 1
Research InstitutionRyukoku University

Principal Investigator

Shibuya Koji  龍谷大学, 理工学部, 教授 (20287973)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsバイオリン演奏 / 演奏設計 / 表情付け / 強化学習 / ロボット / ビブラート / 音量
Outline of Final Research Achievements

We are aiming at building an algorithm which determines the violin performance for an anthropomorphic robot. We analyzed trained violinists’ performance focusing on the change pattern of sound pressure and tempo, and we found typical sound pressure patterns. We also revealed the following design principles to convey the bright or dark impressions: (1) the same tempo change pattern should be used while the different tempo value should be used, (2) the sound pressure change pattern should be different while the same sound pressure value should be used. Based on the results, we designed the violin performance for the robot and realized the performance. Based on a preliminary experiment, we confirmed that listeners were able to distinguish the bright performances from the dark when the both the tempo and the sound pressure were changed. In addition, we succeeded in building an algorithm for determining the violin performance using reinforcement learning and neural network.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

楽器演奏には演奏動作という要因があり,すべての楽曲を好きなテンポ・音量で演奏できるわけではない.すなわち,ロボットの運動能力が選択するテンポや音圧に影響を与えているのである.そして,テンポと音圧の変化パターンと音色との関係は明らかではなかった.本研究成果は,人間の動作分析を軸にこの問題にチャレンジし,簡単な楽曲におけるテンポと音圧の設計指針の一端を明らかにした.また,また,強化学習という手法を導入し,演奏動作を自動的に決定するアルゴリズムも構築したことは,より汎用性のあるアルゴリズム構築に道を開いたといえる.これらの成果は,よりよい人間・ロボット間コミュニケーションに貢献するといえる.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 「バイオリン演奏ロボットの開発」ビブラート演奏の分析2019

    • Author(s)
      福原裕志、西村友之、渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019(Robomech2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 「バイオリン演奏ロボットの開発」分散処理制御システムの開発および弓圧と弓軌道の関係2019

    • Author(s)
      小管堅渡,赤間一太,野口来喜,渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019(Robomech2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 「バイオリン演奏ロボットの開発」分散処理制御システムの開発および弓圧と弓軌道の関係2019

    • Author(s)
      小管堅渡、赤間一太、野口来喜、渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019 (ROBOMECH2019)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 「バイオリン演奏ロボットの開発」ビブラート演奏の分析2019

    • Author(s)
      福原裕志、西村友之、渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019 (ROBOMECH2019)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Design Principles of Loudness to Express Bright and Dark Timbres for Violin-playing Robot2018

    • Author(s)
      Koji Shibuya and Hiroyuki Ishimoto
    • Organizer
      the27th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communicatio (RoMan2018, Nanjing, China)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイオリン演奏ロボットの開発~熟練者の音量変化の分析とロボット指の設計~2018

    • Author(s)
      西村友之、石本浩之、渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018 (ROBOMECH2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 「バイオリン演奏ロボットの開発」組み込み型モータ駆動システムの構築2018

    • Author(s)
      小管堅渡、佐伯興盛、西村友之,渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018 (ROBOMECH2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] バイオリン演奏ロボットに関する右ハンドの開発2017

    • Author(s)
      石本浩之,森島大智,渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2017 (ROBOMECH2017)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] バイオリン演奏ロボットの研究- 左手指改良によるビブラートの再現 -2017

    • Author(s)
      西村友之,土本凱斗,渋谷恒司
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2017 (ROBOMECH2017)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://mec3342.mecsys.ryukoku.ac.jp/sibuya/jindex.html

    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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