芸術工学的プロセスに基づく楽器の設計と創生

本研究では，計算知能によるアルゴリズミックかつ効率的な設計プロセスの中に，人間による音色の主観評価を組み込んだ，楽器の新たな最適設計フレームワークの構築とその評価を目的とした。設計の対象は，研究代表者がこれまで構築してきた高効率な数値シミュレーション手法が適用可能なティンパニやドラムのような膜鳴楽器とした。(1)効率的な物理モデル音響合成手法の構築と高速化本研究が目指す最適設計フレームワークの実現には，リアルタイムでの音響合成が重要な課題であった。これまで周波数領域で計算を行い，周波数応答を逆フーリエ変換して時間応答を得るという方法をとってきたが，音響合成のさらなる高速化を目指し，時間領域での計算手法を構築した。その結果，先行研究の計算手法に対して，ほぼ同等の条件で計算時間を約60%削減することに成功した。(2)楽器の対話型最適設計システムの構築と評価人間の主観評価を取り入れた計算知能の手法として対話型進化計算が提案されている。本研究でも膜鳴楽器の設計にこの手法を採用し，これまで構築してきた高効率な音響合成手法を組み込み，対話型最適設計システムを試作した。試作したシステムの有効性を評価するため，実際のパーカッション奏者を被験者として簡易的な主観評価実験を行った。主観評価の試行回数が増えていくにつれて，最初は定まっていなかったマレットの物性値が特定の値に収束していくことを確認した。また，被験者からも，評価が進むにつれてシステムから呈示される音色が好みの音色に近づいていくことを実感できたという意見を聞くことができた。これらの結果は，試作した最適設計システムのアルゴリズムが意図したとおりに動作しており，本研究で提案する対話型最適設計フレームワークの有効性を示唆していると言える。

本研究では，計算知能によるアルゴリズミックかつ効率的な設計プロセスの中に，人間による音色の主観評価を組み込んだ，楽器の新たな最適設計フレームワークの構築とその評価を目的とした。設計の対象は，研究代表者がこれまで構築してきた高効率な数値シミュレーション手法が適用可能なティンパニやドラムのような膜鳴楽器とした。(1)効率的な物理モデル音響合成手法の構築と高速化本研究が目指す最適設計フレームワークの実現には，リアルタイムでの音響合成が重要な課題であった。これまで周波数領域で計算を行い，周波数応答を逆フーリエ変換して時間応答を得るという方法をとってきたが，音響合成のさらなる高速化を目指し，時間領域での計算手法を構築した。その結果，先行研究の計算手法に対して，ほぼ同等の条件で計算時間を約60%削減することに成功した。(2)楽器の対話型最適設計システムの構築と評価人間の主観評価を取り入れた計算知能の手法として対話型進化計算が提案されている。本研究でも膜鳴楽器の設計にこの手法を採用し，これまで構築してきた高効率な音響合成手法を組み込み，対話型最適設計システムを試作した。試作したシステムの有効性を評価するため，実際のパーカッション奏者を被験者として簡易的な主観評価実験を行った。主観評価の試行回数が増えていくにつれて，最初は定まっていなかったマレットの物性値が特定の値に収束していくことを確認した。また，被験者からも，評価が進むにつれてシステムから呈示される音色が好みの音色に近づいていくことを実感できたという意見を聞くことができた。これらの結果は，試作した最適設計システムのアルゴリズムが意図したとおりに動作しており，本研究で提案する対話型最適設計フレームワークの有効性を示唆していると言える。