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화성 진행 학습 모델을 적용한 규칙 기반의 4성부 합창 음악 생성
Rule-Based Generation of Four-Part Chorus Applied With Chord Progression Learning Model 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.41 no.11, 2016년, pp.1456 - 1462  

조원익 (Seoul National University Department of Electrical and Computer Engineering and Institute of New Media and Communications) ,  김정훈 (Seoul National University Department of Electrical and Computer Engineering and Institute of New Media and Communications) ,  천성준 (Seoul National University Department of Electrical and Computer Engineering and Institute of New Media and Communications) ,  김남수 (Seoul National University Department of Electrical and Computer Engineering and Institute of New Media and Communications)

초록
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본 논문에서는 규칙 기반의 4성부 합창 음악 생성 과정에 화성 진행 학습 모델을 적용해 보고자 한다. 제안하는 시스템은 32음의 멜로디를 입력으로 받아 다른 세 성부를 화성학의 규칙에 맞게 완성시켜 주며, 그 과정에서 사용하는 화성 진행을 CRBM 모델을 이용하여 예측한다. 학습 데이터는 화성학 교육 자료집에서 다수 발췌하였으며, 화성 진행을 조성에 독립적으로 추출하여 주어진 데이터를 효과적으로 활용할 수 있도록 하였다. 학습 모델을 적용한 결과물이 기존의 규칙 기반 4성부 합창 음악에 비해 보다 자연스러운 진행을 보임이 확인되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we apply a chord progression learning model to a rule-based generation of a four-part chorus. The proposed system is given a 32-note melody line and completes the four-part chorus based on the rule of harmonics, predicting the chord progression with the CRBM model. The data for the tr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이상으로 연구의 세 가지 발전 방향을 살펴보았다. 마지막으로 연구의 활용 방안에 대해 얘기해 보고자 한다.
  • 본 논문에서는 CRBM을 이용한 학습 모델을 화성진행에 적용한 규칙 기반의 4성부 합창 음악 생성 알고리즘을 제안하였다. 같은 입력 멜로디에 대하여 기존의 규칙 기반 알고리즘에 비해 좀 더 자연스러운 진행을 보임을 확인할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 [8]을 포함해 시중에 존재하는 다양한 화성학 교재에서 3화음과 7화음이 섞여 있는 화성 진행들을 발췌하여 CRBM의 학습을 진행하였다. 각 데이터는 4개의 6차원 binary vector로 구성되어 있으며, 총 1516개의 데이터를 이용했다.
  • 본 논문에서는 conditional restricted Boltzmann machine (CRBM)을 이용한 화성 진행 학습 모델을 통해 보다 자연스러운 화성 진행을 가진 4성부 합창음악을 생성해 보고자 한다. 한 시점의 4성부 음을 묶어 프레임이라 정의하자.
  • 본 연구가 진행된 배경에는 4성부 합창 음악 생성을 좀 더 쉽게 할 수 있는 방법을 찾는 과정이 있었다. 이는 향후 성능이 개선되고 접근이 용이한 UI가 개발된다면 이러한 작곡 기법이 화성학 교육의 보조 자료로도 사용될 수 있음을 시사한다.

가설 설정

  • 1) 각 성부가 서로의 영역을 침범해서는 안 된다.
  • 2) X와 Yj의 일치도에 따라 점수를 더해 준다. 즉, Xi와 Yj,i가 같으면 1점을 더해 주고 그렇지 않으면 0점을 더해 주는 것이다.
  • 3) 인접한 두 성부 간 한 옥타브보다 큰 차이가 나서는 안 된다. 다만 베이스와 테너 간에는 허용한다.
  • 3) 점수를 더해 주는 과정에서 weighted hamming distance의 개념을 사용하게 된다. 진행을 결정하는 데에 있어 도수 데이터가 3/7화음 여부나 전위형보다 더 지배적인 역할을 하므로[8] 1 ≦ i ≦ 3일 경우 0.
  • 5) 반종지는 5도 화음으로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
4성부 합창은 무엇으로 구성되어 있는가? 4성부 합창은 소프라노, 알토, 테너, 베이스(SATB)의 네 성부로 구성되어 있는 음악 형식이다.그 근간을 중세 교회 음악에 두고 있어 매우 엄격한 규칙을 준수하며, 조성, 음계, 화음, 화성 진행과 종지의 개념이 잘 드러나 있어 화성학 교육 과정에서 많이사용된다.
규칙 기반의 생성 방식의 장점은 무엇인가? 이 분야에서 오랫동안 사용되어 온 방법은 규칙 기반의 생성 방식이다. 규칙 기반의 생성 방식은 계산속도가 빠르고 화성학의 규칙에 잘 들어맞는다는 장점이 있으나, 실제 작곡가들이 작곡하는 방식을 재현하는 데에 한계가 있다. 사람이 작곡을 할 때는 이전에 학습했거나 주로 사용하였던 화성 진행이나 멜로디 진행을 사용하게 되는데, 규칙 기반의 생성 방식에서는 이러한 경향을 충분히 활용하기 어렵기 때문이다.
4성부 합창은 어디에 근간을 두고 있는가? 4성부 합창은 소프라노, 알토, 테너, 베이스(SATB)의 네 성부로 구성되어 있는 음악 형식이다.그 근간을 중세 교회 음악에 두고 있어 매우 엄격한 규칙을 준수하며, 조성, 음계, 화음, 화성 진행과 종지의 개념이 잘 드러나 있어 화성학 교육 과정에서 많이사용된다. 이 경우 하나의 성부를 주고 다른 세 성부를 완성하는 형태의 과제가 주로 수행되는데, 이 과정을 인공 지능을 통해 자동화하는 연구가 자동 작곡 연구 분야의 하나로 진행되어 왔다[1].
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참고문헌 (17)

  1. G. Nierhaus, Algorithmic composition : Paradigms of automated music generation, Springer Wien New York, 2010. 

  2. D. Patrick and J. Sheppard, "Evolving four-part harmony using genetic algorithms," Eur. Conf. Appl. Evolutionary Computation, Springer Berlin Heidelberg, 2011. 

  3. M. Allan and C. KI Williams, "Harmonising chorales by probabilistic inference," Advances in Neural Inf. Process. Syst., vol. 17, pp. 25-32, 2005. 

  4. D. Johnson, Hexadria : Composing music with recurrent neural network(2015), Retrieved Sept., 08, 2016, from http://www.hexahedria.com/2015/08/03/composing-music-with-recurrent-neural-networks/ 

  5. L. Yi and J. Goldsmith, "Automatic generation of four-part harmony," BMA 268, 2007. 

  6. W. I. Cho, C. M. Lee, H. Y. Kim, S. Y. Jang, and N. S. Kim, "Rule-based generation of 4-part chorus," in Proc. KICS Int. Conf. Commun., pp. 1492-1494, 2016. 

  7. G. Bickerman, S. Bosley, P. Swire, and R. M. Keller, "Learning to create jazz melodies using deep belief nets," in Proc. Int. Conf. Computational Creativity, 2010. 

  8. B. D. Baek, Harmonics, Sumundang, 2008. 

  9. G. W. Taylor, G. E. Hinton, and S. Roweis, "Modeling human motion using binary latent variables," in Proc. 19th Neural Inf. Process. Syst., pp. 1345-1352, 2007. 

  10. D. Temperley, A statistical analysis of tonal harmony(2009), Retrieved Etp., 12, 2016, from http://theory.esm.rochester.edu/temperley/kp-stats/index.html 

  11. G. Montufar, N. Ay, and K. Ghazi-Zahedi, "Geometry and expressive power of conditional restricted Boltzmann machines," J. Machine Learning Res., vol. 16, pp. 2405-2436, 2015. 

  12. G. W. Taylor, L. Sigal, D. J. Fleet, and G. E. Hinton, "Dynamical binary latent variable models for 3d human pose tracking," CVPR, pp. 631-638, Jun. 2010. 

  13. G. Taylor, Implicit mixture of conditional restricted boltzmann machine : Code Version 1.000(2010), Retrieved Apr., 21, 2016, from http://www.uoguelph.ca/-gwtaylor/publications/cvpr2010/ 

  14. ITU-T, Recommendation P.800 : Methods for subjective determination of transmission quality(1996), Retrieved Sep., 09, 2016, from https://www.itu.int/rec/T-REC-P.800-199608-I/en 

  15. O. Lartillot, P. Toiviainen, and T. Eerola, "A MATLAB toolbox for music information retrieval," in Data Anal., Machine Learning and Appl., Springer Berlin Heidelberg, pp.261-268, 2008. 

  16. K. S. Kwon, H. Y. Kim, and N. S. Kim, "Speech basis matrix using noise data and NMF-based speech enhancement scheme," J. KICS, vol. 40, no. 4, pp. 619-627, 2015. 

  17. C. M. Lee, S. H. Bae, J. H. Kim, and N. S. Kim, "Spectro-temporal filtering based on soft decision for stereophonic acoustic echo suppression," J. KICS, vol. 39, no. 12, pp.1346-1351, 2014. 

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