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[국내논문] 자동작곡에서 조성과 반복구성을 위한 후처리 방법 및 다수 곡 학습을 위한 평균 신경망 방법
Postprocessing for Tonality and Repeatability, and Average Neural Networks for Training Multiple Songs in Automatic Composition 원문보기

한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, v.26 no.6, 2016년, pp.445 - 451  

김경환 (한성대학교 전자정보공학과) ,  정성훈 (한성대학교 전자정보공학과)

초록
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본 논문에서는 기존의 인공신경망을 이용한 자동작곡에서 음악적으로 부족한 부분을 개선하기 위해 조성을 후처리하는 방법과 멜로디에 반복성을 주는 방법 그리고 다수의 곡을 학습하기 위한 평균 신경망 방법을 제안한다. 인공신경망을 이용하여 작곡된 곡의 멜로디는 인공신경망에 학습된 곡의 멜로디에 따라서 출력되는 것으로 음악적으로 특정한 조성에 맞는 곡이 출력되지 않으며 또한 반복적인 멜로디 구성이 나오기 어렵다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 인공신경망이 출력한 멜로디를 음악이론에 따라서 특정한 조성으로 후처리하는 방법과 마디구분을 반복적으로 구성하여 멜로디 진행에 반복을 주는 방법을 제안한다. 또한 기존 연구에서 사용한 다수의 곡을 학습하는 방법은 여러 가지 단점이 있었다. 이를 해결하기 위하여 다수의 곡을 학습하는 방법으로 각 곡을 학습한 인공신경망의 가중치를 평균하여 만든 평균 인공신경망을 사용하는 것을 제안한다. 제안한 방법을 적용하여 작곡한 결과 제안한 방법이 기존의 문제점을 해결하는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper introduces a postprocessing method, an iteration method for melody, and an average neural network method for learning a large number of songs in order to improve musically insufficient parts in automatic composition using existing artificial neural network. The melody of songs composed by...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 추가적으로 조성이 맞지 않는 곡이 발생하는 것과 반복적인 곡의 구성이 만들어지지 않는 문제점이 있었다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 조성을 후처리하는 방법과 마디구분을 이용하여 멜로디 반복을 만드는 방법을 제안한다.
  • 또한 학습하는 곡의 순서에 따라서 다른 결과가 나오는 문제점이 있었다. 이를 위하여 본 논문에서는 다수의 곡을 학습하는 방법으로 새로운 방법을 제안한다. 새로 제안한 방법에서는 각각의 곡을 학습한 인공신경망의 가중치를 평균하고 이 평균한 값을 이용하여 새로운 인공신경망을 만들고 이 인공신경망을 이용하여 새 곡을 작곡한다.
  • 음악적으로 완성도 높은 곡이 출력되려면 조성 후처리와 반복 후처리가 필요하다. 또한 기존 다수 곡 학습방법의 문제점을 해결하기 위하여 인공신경망의 가중치를 평균하는 새로운 다수 곡 학습방법을 제안한다.
  • 이러한 마디구분의 효과는 새로운 곡을 출력할 때 반복되는 마디를 생성하기 위해서 사용될 수 있다. 우리는 이러한 관찰을 통하여 새로운 곡을 출력할 때 마디구분을 적절히 배치하는 것을 통하여 출력되는 곡의 반복성을 조절 하는 것을 제안한다. 즉, 마디구분에의도적인 반복성을 주어서 출력되는 곡의 원하는 부분에 반복성을 만들 수 있다.
  • 이 때 마디구분을 학습할 때의 마디구분과 동일하게 넣어주면 출력되는 곡은 반복성이 거의 만들어지지 않는다. 본 논문에서는 출력되는 곡에 반복성을 주기 위하여 그림 3과 같이 마디구분에 반복성을 주었다. 즉 마디구분을 10개씩 반복시키고 입력 멜로디는 학습 때와 동일하게 회귀적으로 입력한다.
  • 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 각각 다른 곡을 학습한 신경망들의 가중치를 이용하여 다수의 곡을 학습한 신경망을 새로 만드는 방법을 제안한다. 그림 4에서처럼 먼저 각각의 곡이 학습된 신경망들의 히든 층과 출력 층의 가중치와 바이어스를 모두 구한다.
  • 본 논문에서 우리는 인공신경망이 출력한 곡을 특정 조성으로 변환하는 방법과 인공신경망의 마디구분을 이용하여 반복을 주는 방법 그리고 다수의 곡을 적절히 학습하기 위하여 평균 신경망을 사용하는 방법을 제안하였다. 이러한 방법들은 인공신경망이 기존의 곡을 학습한 공간으로부터 작곡한 곡이 음악적 이론과 일반적인 음악구성과는 다르게 출력되는 것을 보완하기 위한 방법으로서 인공신경망을 이용한 자동작곡에서 반드시 구현해야하는 기능이다.

가설 설정

  • 쉼표의 경우는 음표보다 큰 값인 50으로 학습하였다. 박자는 4/4박자에서 16분 음표를 1로 가정하고 하나의 점음표까지만 허용하여 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16의 총 8개의 박자를 사용하였다[1,2]. 기존 곡 학습을 위해서 곡 정보를 회귀적으로 구성하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조성은 무엇인가? 음악 이론에는 조성이라는 것이 있다. 조성은 으뜸음을 중심으로 온음과 반음을 규칙적으로 배열하여 갖게 되는 음계의 성격을 말한다. 하나의 곡은 보통 하나의 조성으로 되어 있고 조성에 따라 곡의 분위기가 결정된다.
진화알고리즘을 이용한 자동작곡 시 컴퓨터가 만든 음악을 사람이 직접 평가하기 어려운 이유는 무엇인가? 그렇기 때문에 대부분의 진화알고리즘을 이용한 자동작곡에서는 사람이 평가한다. 하지만 사람이 수많은 곡을 듣고 일일이 평가하는 것도 매우 지루하고 어려운 일이며 또한 사람이 평가하더라도 개인적인 취향이 다르기 때문에 객관적인 평가가 어렵다.
인공신경망을 이용하여 작곡된 곡의 멜로디의 문제점은 무엇인가? 본 논문에서는 기존의 인공신경망을 이용한 자동작곡에서 음악적으로 부족한 부분을 개선하기 위해 조성을 후처리하는 방법과 멜로디에 반복성을 주는 방법 그리고 다수의 곡을 학습하기 위한 평균 신경망 방법을 제안한다. 인공신경망을 이용하여 작곡된 곡의 멜로디는 인공신경망에 학습된 곡의 멜로디에 따라서 출력되는 것으로 음악적으로 특정한 조성에 맞는 곡이 출력되지 않으며 또한 반복적인 멜로디 구성이 나오기 어렵다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 인공신경망이 출력한 멜로디를 음악이론에 따라서 특정한 조성으로 후처리하는 방법과 마디구분을 반복적으로 구성하여 멜로디 진행에 반복을 주는 방법을 제안한다.
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참고문헌 (12)

  1. J. Cho, E. M. Ryu, J. Oh, and S. H. Jung, "Training Method of Artificial Neural Networks for Implementation of Automatic Composition Systems," KIPS Transactions on Software and Data Engineering, vol. 3, no. 8, pp. 315-320, Aug. 2014. 

  2. J.-W. Oh, J.-H. Song, K-H.. Kim and S. H. Jung, "Automatic Composition Using Training Capability of Artificial Neural Networks and Chord Progression," Journal of Korea Multimedia Society, vol. 18, no. 11, pp. 1358-1366, Nov. 2015. 

  3. B. Johanson and R. Poli, "GP-Music: An Interactive Genetic Programming System for Music Generation with Automated Fitness Raters" Proceedings of the Third Annual Conference, pp. 181-186, 1998. 

  4. N. Tokui and H. Iba, "Music Composition with Interactive Evolutionary Computation," Proceedings of the Third International Conference on Generative Art, pp. 215-226, 2000. 

  5. A. Santos, B. Arcay, J. Dorado, J. Romero, and J. Rodriguez, "Evolutionary Computation Systems for Musical Composition," Proceedings of the International Conference Acoustic and Music: Theory and Applications, pp. 97-102, 2000. 

  6. C. Chen and R. Miikkulainen, "Creating Melodies with Evolving Recurrent Neural Networks," Proceedings of the 2001 International Joint Conference on Neural Networks, pp. 2241-2246, 2001. 

  7. Debora C. Correa, Alexandre L. M. Levada, Jose H. Saito, and Joao F. Mari, "Neural network based systems for computer-aided musical composition: supervised x unsupervised learning," Proceeding SAC '08 Proceedings of the 2008 ACM symposium on Applied computing, pp. 1738-1742, 2008. 

  8. T. Oliwa and M. Wagner, "Composing Music with Neural Networks and Probabilistic Finite-State Machines," Applications of Evolutionary Computing: EvoWorkshops 2008, pp. 503-508, 2008. 

  9. H. Kim, B. Kim, and B. Zhang, "Learning music and generation of crossover music using evolutionary hypernetworks," Proceedings of Korea Computer Congress 2009, pp. 134-138, 2009. 

  10. G. Bickerman, S. Bosley, P. Swire, and Rober M. Keller, "Learning to Create Jazz Melodies Using Deep Belief Nets," Proceedings of the International Conference on Computational Creativity, pp. 228-237, 2010. 

  11. Andres E. Coca, Roseli A. F. Romero, and Liang Zhao, "Generation of composed musical structures through recurrent neural networks based on chaotic inspiration," Proceedings of International Joint Conference on Neural Networks," pp. 3220-3226, 2011. 

  12. J. D. Fernandez and F. Vico, "AI Methods in Algorithmic Composition: A Comprehensive Survey," Journal of Artificial Intelligence Research," vol. 48, pp. 513-582, 2013. 

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