2016 Fiscal Year Research-status Report
リズムチューナー：身体知を可視化・可聴化する新しい音楽練習支援システム
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16K01094
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| Research Institution | Kushiro National College of Technology |
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Principal Investigator |
山田 昌尚 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (40220404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土江田 織枝 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 講師 (10230723)
峯 恭子 大阪大谷大学, 教育学部, 准教授 (90611187)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 演奏支援 / 発音検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，身体知としてのリズム感の獲得獲得過程を演奏支援システム「リズムチューナー」を用いることによって明らかにするものであり，平成28年度は主にリズムチューナーの開発を行った。システムの信号処理部は実時間音楽処理用プログラミング言語ChucKで実装し，ユーザインタフェースにはProcessingを使用した。
システムのリズム表示のための音響信号からの発音検出には，周波数ごとの信号スペクトル強度を利用するスペクトルフラックスを使用した。このとき，発音検出のためのしきい値設定は教師あり信号にもとづくパラメータ設定問題であり，これを自動化するためにはアノテーション情報が必要となる。しかし，そのためにアノテーション情報を実時間で生成することは不可能なことが，本システムを実用的なものにするための障害となっていた。これについて平成28年度の研究で，ユーザがシステム使用の前に任意のいくつかの音を演奏し，その発音数を入力することで，詳細なアノテーション情報なしにパラメータ設定する方法を考案し実装した。具体的には，しきい値算出パラメータに対する発音検出数差を最小化する最適化問題として，山登り法と同様の手法で解を得ることができた。
そのほかに，音響信号に含まれるキー作動音等のノイズが発音検出の精度を低下させる一因になっていることについて，機械学習を用いた分類をおこなった。これにより，比較的簡単な処理で演奏音とノイズの識別が可能であることがわかった。また，開発したシステムを使用して，少人数での被験者実験を実施し，リズム練習システムとしての有用性が見込まれることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上記の通り，アノテーション情報を用いずにシステムを動作させる方法を考案できたことはシステム開発上の大きな進展であった。この研究成果に関しておこなった国内学会での発表は論文賞を受賞した。一方，このシステム開発と並行して平成29年度以降の被験者実験の準備として実験計画の策定および物品調達を行う予定であったが，研究代表者が平成28年度の1年間，9ヶ月の海外滞在を含む研修を受けながらの研究を実施することとなったため，この部分については平成29年度に持ち越しとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
システム評価のための被験者実験の実施と，それにもとづいた機能改善のスパイラルアップを行う。被験者実験は，教育学部の学生約85 名を対象として，習熟レベルが均等になるよう実験群と対照群に分ける1 要因ランダムブロックデザインを行う。4 ヶ月間程度の期間，通常の練習に本システムを使用し，その期間内のリズム演奏技能の向上過程を記録・分析することで，リズムチューナーの利用がメタ認知の形成に与える影響を分析する。さらに一定期間ごとに，それまで練習していないリズム課題のテストを実施することで，単なる記憶ではないリズム感の形成について調査する。このときに実施する課題を適切に設定することにより，リズム感形成に関して申請者が立てている仮説を検証することができる。
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| Causes of Carryover |
計画段階では平成28年度に被験者実験用の物品を購入する予定だったが，研究代表者が9ヶ月の海外滞在を含む1年間の学外研修をうけることとなったため，研究内容をシステム開発に絞り込み，物品調達を平成29年度に行うこととしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品調達時期は計画からずれ込むこととなったが，内容については当初の計画通り，被験者実験を実施するためのノートパソコンを導入する。
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