IRCAM の 研 究 活 動 その1
2009129   ...永井 洋平...     

 T. はじめに


フランスの国立音楽音響研究機関
IRCAM(在パリ、日本では通常イルカムと発音されている)については当楽器創造館ホームページの「会員のページ研究所?研究者紹介の項」でも紹介したことがある。IRCAMは設立されてから既に30年余が経過し現在では日本でも多くの人に知られている。IRCAMのホームページ(アドレスはhttp://www.ircam.fr/)も世界中の研究機関の中ではとびきりしっかりしていてメンテナンスもよくされている。したがってIRCAMに関する一般情報、過去、現在の活動内容や今後の活動計画を知ろうと思えばホームページで大概の事は済んでしまう、とも云える。しかしながらこのよく出来たホームページはフランス語主体で記されており、英語のページもあるが細部は省略されている時が多く、また新しい記事が英語版で見られるのはフランス語版に発表されてからかなり時間を経てからのようである。日本語版ウィキペディアにも「IRCAM」項目があり、そこにも一般情報についてはかなり詳しい説明がある。しかしながらこちらはメンテナンスがあまり十分とは言えず研究活動に関する詳細情報は皆無であり最新のニュースなどもほとんど伝えられていない。それでもともかく読みやすい日本語で書かれているのでIRCAMの概要を知るためにはこれで十分である場合が多いのでこれも貴重な情報源である。

本稿ではすでに楽器創造館ホームページに載っている記事や日本語版ウィキペディア、IRCAMの英語版ホームページを参照した方が分かりやすい部分は省略することにして、現在IRCAMで進められているとみなされる研究活動のうち楽器創造館の存在趣旨と関連が深いものを選択してお伝えしようと思う。


 U.IRCAMに所属する研究グループの構成


研究グループとしては技術応用分野別に次の
8グループが設置されている。

1.アコースティック楽器研究グループ
アコースティック楽器族の発音原理解明と音の放射特性も考慮した物理モデルを構築する。この研究成果をIRCAMで開発し改良中の物理モデルソフトウェア ”Modalys”に適用する。

2.室内音響研究グループ
任意の室内空間での音響特性の分析を行う技術、および任意に想定した室内空間・音響環境での音源定位も含めたすべての音響特性を合成できる技術の開発をすることを目的とする。

3.音響知覚と応用研究グループ
人間の音響知覚のメカにズムの解析を進めて、より有効な音源のデザインと制作に役立てることを目的とする。

4.音響の分析と合成技術開発の研究グループ
音響の分析と合成のための信号処理技術やモデリング技術、加工技術の開発を行う。

5.音楽表現研究グループ
あらゆる音楽構造をコンピュータにより形式化することによって、IRCAMで開発した音楽制作環境 ”OpenMusic” を活かしてシンボル(記号)やグラフィックを用いたプログラミング言語を使用した作曲や音楽分析をより効率的に行えるようにすること、を目的としている。

6.音楽を実行することの研究グループ
人間が実行する音楽活動の分析を、音楽自体の分析、認知科学などから解き明かすことを目的としている。

7.リアルタイムで音楽発生させる技術の研究グループ
実時間で音楽を発生させることを目的とした技術、すなわち楽器奏者の入力動作、ダンサーや俳優のジェスチュアに応じてリアルタイムで音楽を発生できるコンピュータ音楽システムの開発を行い、これらのためのデバイスの分析・パターン認識や音声やジェスチャーの信号処理に関する研究を行うことを目的としている。

8.オンラインサービス研究グループ
IRCAMが開発したコンピュータシステムや音楽データベース・音楽サウンドを一般の人々がオンラインアクセスして活用できるようにするためのアプリケーションの開発を行っている。


 V.IRCAMが取り組んでいる研究テーマ


出来るだけ大きな応用分野が期待されるように次の5つの分野に分類される研究テーマが選択されて各研究グル―プとの関連付けを行った上で活動実施に移されている。

 1.音響の合成と信号処理技術に関する分野

 2.音響信号と音響記号に関する分野

 3.音響空間に関する分野

 4.処理時間とインタフェースに関する分野

 5.インデックスとメディアに関する分野

本稿(その1)では1.「音響合成と信号処理技術に関する分野」の半分ほどの5件について紹介し、
その他は次回の報告に回すことにする。


1-1. 楽器作りをサポートするモジュラ・プラットフォーム”Pafi”の構築

 このプロジェクトはIRCAMを含む複数の研究機関、フランスの中小企業集団であるアコーステイック楽器製造業者協会、が協力して立ち上げたフランスで生まれたオリジナルで野心的なテーマである。

アコースティック楽器を高機能に改革し最適化してゆく問題に対応することを目的とするプロジェクトである。 構築された“Pafi”をツールとして楽器の特性評価や機械的・音響的解析を行い仮想プロトタイピングにより最適仕様を提案する。

これには既にIRCAMLAUMMaine大学音響研究室)の協力で開発された管楽器用の研究成果を応用することが出来る。
200812月プロジェクト立ち上げ、201211月にまとめの予定

1-2. 音声制御のデジタル管楽器 ”VoxStruments”

 音声で発音や特性を制御できる管楽器の開発を目指している。プロジェクト”Windset”ではトランペット、トロンボーン、サックスの物理的なモデルを作成し、その成果に基づきArturia社がソフトウェアシンセサイザーとしてキーボードとシークエンサの操作によってMIDIで駆動される商品(ハードウェアは真鍮製)を販売しているがそれを発展させるものである。

新しい物理モデルの開発対象としてクラリネット、オーボエ、ファゴット、フルートを取り上げそれらの機能を直感的な音声でリアルタイムコントロールできるようにする。
2006121日にプロジェクト立ち上げ、20092月にまとめを行う。

1-3. アコースティック楽器の過渡音の研究(子音の研究)

 音色要素のうち聴覚的な寄与が大きい要素である過渡現象によって発生する部分を詳細に検討するプロジェクトである。アコースティック楽器の物理モデルを改善する過程において、特に管楽器は人工吹奏装置を用いて演奏条件のパラメータの精度向上をさせるようにした。
2005121日にプログラム立ち上げ、20077月にまとめを行った。

1-4. 管楽器用物理モデル ”Windset”

音楽用途に応用しやすくするための新たな物理的なマルチモデルを開発して一連の管楽器用の物理モデル用ソフトウェアを商業化されているオーディオシークエンサのプラグインとして利用できるようにすることがプロジェクトの目的である。

対象の楽器はトランペット、トロンボーン、フルート、クラリネットとサックスとした。

音色を演奏者の発音様式(息使い)で制御し、しかも一音一音ごとに音色を制御するための音響合成用のソフトウェアとしては物理モデルしか採用できない。

実装には動的なシステムにノンリニア要素を取り入れ多くのパラメータの同時制御が必要であった。その結果、高いレベルの音色制御が可能になり豊かな音色が得られるようになった。

このプロジェクトの研究成果を活かした商品が、シンセサイザー用に「トランペットやサックスのモデリング用プラグインのセット」として、ブラスダルチュリア(BrassD’Arturia)と名付けられアルチュリア(Arturia)社から販売されている。また音楽制作用ソフトウェア”Max”用のパッチの形式でIRCAMからも販売されている。
20046月にプロジェクト立ち上げ、20056月に終了した。

1-5. 伝統的楽器作りの改善

 このプロジェクトは主として前記の”Pafi”を応用して得られた結果に基づいて具体的テーマを生じさせている。

楽器の改良と機能拡張が実現できれば、演奏家、作曲家の新たな要求に応えることができるようになる。究極としては全く新しい領域の音楽を提供するための要求に応えるような成果を目指しています。
具体的には“Pafi”から次のような伝統的楽器を改善するアイディアが既に生まれたので試作している。

(1)金管楽器用ミュートの機能と適用範囲を拡大した各種、
(2)ティンパニのための自動調律装置、
(3)内容積を可変にした新型クラリネットマウスピース、
(4)擦弦楽器の弓の作用点(弦に接触する点)の圧力測定用変換器、


  以下、次号に続く

  
IRCAMの研究活動 その2

IRCAMの研究活動(その1)では1.「音響合成と信号処理技術に関する分野」の半分ほどの5件について紹介した。 
本稿はその続きとして14件の紹介を行う。


1-6. 加算合成と分析

 楽音の分析・合成の典型的な手法だがIRCAMでは特に独自開発されたソフトウェアのPm2、SuperVP、Audio+Sculpt、Diphone Studioなどが使用することで研究効率を上げている。 合成のためには正弦波の他にノイズ、過渡音、の重ね合わせが時間の経過とともに行われる。楽音合成アルゴリズムとしてIRCAMが特許を取得した”FFT-1”と呼ばれるソフトウェアによって計算時間(計算コスト)を低減している。
分析分野では要素成分の周波数の時間変化と正弦波の振幅を自動抽出する技術、合成分野では要素成分の振幅エンベロープを正確に抽出する技術の研究が継続されている。

1-7. 楽音単位を連結する音楽制作

 多量の録音された楽音のデータベースを使用して、そのデータベースの中から対象とする部分に最適なものを単位楽音として選択し、それを連結することを重ねて音楽を制作してゆくことを可能にする目的を持っている。
単位楽音の収集、選択、連結の作業のシステム化・自動化が出来上がれば作曲家・音楽制作者が新たなサウンドを使いやすくなる。また演奏家がリアルタイムで使用することも可能になる。すでにCataRTと名付けられた試作システムが発表されている。

1-8. フェーズボコーダ(位相ボコーダ)による音響信号処理

 音の処理のための最も効果的な手法のひとつである位相ボコーダ技術は、IRCAMで開発されたソフトウェアSuperVPの基盤技術である。分析分野では、たとえば基本周波数の信号(ピッチ)の推定・スペクトルの割り当て・スペクトル包絡の推定、合成分野では移調・音の伸長と短縮・実際上の制限条件なしのフィルターの実現、などで力を発揮する。音声を対象としても、位相ボコーダで処理された信号の音質は高いレベルに達する。引き続き重要な処理技術として発展が期待されている。

1-9. 音声研究

 次の開発コード:AngelStudio, Respoken, Affective Avatars, Rhapsodie, Vivosで5項目の研究プロジェクトがあるが当楽器創造館の関わりが比較的薄いので、ここでは省略する。


2. 信号・符号の処理技術に関する分野


2-1. インタルード(“幕間劇”の意)

 音楽表現のためのジェスチュアをデジタル記述するための規格構築を狙う。

2-2. 2PIM/M13

 プロジェクト2PIM/MI3はリアルタイムで作動するミュージカル用のジェスチャーと音声合成に基づくオーディオビジュアル作品を制作するためのツール構築を狙う。

2-3. I-MAESTRO

 プロジェクトの目的は最近の技術革新に基づく音楽教育のための新しい技法の開発で音楽理論の学習と楽器の演奏練習が含まれる。教育用ソフトウェアと器楽訓練のためのインタラクティブツールを用いた教育モデルを構築する。

2-4. PHASE

 音楽演奏と制作用に役立つ聴覚・視覚と触角(手ごたえ反力)に着目したジェスチュア・インタフェースのプラットフォームの構築を狙う。IRCAMで開発された「触覚によるコマンド」を優先的に活用している。

2-5. ジェスチュアの分析と認識

 新しい型の音楽演奏・ダンス・演劇などのライブパフォーマンスを創造することを狙う。この研究は、様々な工学分野の他に生理学や生体工学、認知科学を活用する。
モーションキャプチャーのためのインタフェイス技術、ジェスチュア楽器の開発とそのための楽譜と音の特性の研究を含む。

2-6. 楽器の表現力向上

 アコースティック楽器の演奏で発生する楽器音の「表現力」を既存の楽器以上に持たせる研究である。演奏ジェスチュアから出力がとるようにセンサーを採用し、その出力によって音が制御できるようにする。電子音を混合して出力する楽器にも適応する。まずバイオリンを対象に開発が、奏者の身体全体の動きの中から入力信号として使えるものを選択して進められている。次に弦楽四重奏用のすべてのバイオリン属楽器と打楽器に活用する計画である。音楽演奏教育用のアプリケーションも期待されている。

この他に、このテーマ分類の中に「オーケストレーション用ツール(ソフトウェア)開発」、「音楽認知アルゴリズム(ソフトウエア)開発」に関連する研究テーマがあるが省略する。


3.音の空間への拡散に関する分野


3-1. 楽器の放射音指向性

 楽器音の指向特性の改善、指向性の表し方の改善することによってマルティメディア・多チャンネル環境(ゲームなどの既存システムを含む)にその成果を活用することを狙う。

3-2. Carrouso(開発コードネーム、<カルーソ>と発音する)

 Carrousoプロジェクトは、現在の放送システム、オーディオシステムの空間音場をリアルタイムで制御する技術の限界を克服するために提案されたシステム”holophony”または”波面合成(WFS)”技術の活用を新たなモデリングを用いて開発することを狙う。

3-3. 音源の指向性制御

 現代の高品質な音響再生装置はパワーと音色には十分な配慮がなされているが音響空間の制御が未だ不十分である。部屋の特性、機器設置場所のデータから多面体に配置したスピーカ群の各々に適切なフィルタリングを行うための数値をリアルタイムで与えるための技術を開発する。最近モンサンミシェルの教会中庭で実験デモを行った。

3-4. バイノーラル再生技術

 ヘッドホン受聴において永年の課題である音像定位の問題をバイノーラル技術に基づいて解決することを狙う。受聴者の伝達関数(頭部伝達関数HRTF)、サウンドソースの動的フィルタリングの精度向上を図っている。これまでのところ研究成果は実験的なバーチャルリアリティやインタラクティブなサウンドインスタレーションに限定されているが今後、知覚の検証作業も深めることによって発展が期待されている。


<その他>

今回紹介した研究テーマ以外にもかなりの数の活動テーマがホームページに出ている。上記に続く分野別の研究活動を網羅するとすれば、
 4.時間とインタラクションの記述法に関する分野
 5.インデックス仕分けと情報整理に関する分野
にも触れなければならないのだが、当楽器創造館の取り扱い分野との関連が比較的薄いので今回は省略する。
 その他にもIRCAMホームページの構成単元としては、IRCAMが公開する技術の紹介、音楽自体の研究、研究チームの紹介など・・がある。しかし、個別テーマの大半は開発コードネーム(暗号)がタイトルに使われているのでタイトル名を見ただけでは内容が分からない。それらの情報を得るためにはかなり時間をかけて詳細が記されている個所を探して読み取る必要がある。さらにホームページは研究に関すること以外のIRCAMに関する情報記事を惜しげもなく公開しているように見える。 
                                                                        以上   2010年1月26日
     
      永井洋平