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\begin{document}

\title{ブラウザ上で動作する簡易作曲システムの提案}
\date {令和元年11月20日}	
\author{C1222531 滝澤壮悦}

% ★★2段組みの最初に1段で概要を書く
% 概要は、社会/世界/日本/地域を視点とした大きな話題から入り、その中
% のどの分野に着目し、自分でどのような提案をして行くかまでを2段落程度
% で書く。

\twocolumn[	% ★1段は \twocolumn のオプション引数の中に閉じ込める
\maketitle	% \title{}に書いたタイトルがここに出る
\begin{center}	% 概要はセンタリングする
 {\bfseries 概要}
\end{center}
昨今の作曲周辺領域における、技術の進歩は目覚ましい。計算機が広く普及して以来、様々な人間がDesk Top Musicという形で作曲を行う事ができるようになっている。

しかしいざ始めようとすると、専門用語や未知の機能を並べられ、最初の一歩が非常に踏み出しにくい。本研究では、JavaScript のライブラリである Tone.js を用いてブラウザ上で動作する必要最低限の機能を備えた作曲システムを開発し、初学者にとっての困難性を低下させるべく、無料で作曲体験を提供していく。
 \vspace*{2em}
]
%\thispagestyle{empty}

\section{背景}
2024現在、プロ・アマチュア関係なく作曲が行われている。その大部分をDTMと呼ばれる、パーソナルコンピュータ(PC)上で音楽を作成、編集する方法が占めている\cite{1}。DTMという作曲方法が持つ主な利点は、実際に楽器の演奏が不可能であっても、PCの操作で様々な楽器の演奏ができる事、また録音や編集はマウス操作やキーボードで行うことができる事である。DTMはPC性能の進歩とともに普及した。例として、ハードディスクの大容量化と低価格化が挙げられる。これにより、多くの音源と機能を扱えるようになった事で、これまで「宅録」という方法で音楽制作していた人を取り込んだ\cite{2}。

一方で、技術の進歩こそ着実なもののいまだ課題は残されている。その一つとして、新しく始めようとする人への情報供給過多が挙げられる。DTMの世界に足を踏み入れた途端、専門用語や未知の機能を並べられる。またユーザが求める効果へのアプローチが複数ある事が却って足枷となり、何らかの音を鳴らすこともままならない人もいる。これではせっかくの作曲を行いたい気持ちが損なわれてしまう事もあると考える。そのため、あえて使用できる機能を絞った、PCを持つ人なら無料で使用できる作曲システムが必要なのではないかと考えた。

\section{研究目的}
本研究では、JavaScript のライブラリである Tone.js を用いて、DTMを行う上で必要な機能であるノート入力、合奏機能を備えた、ブラウザ上で動作する作曲システムを開発する事を目的とする。

\section{関連サービス・研究}
\subsection{関連サービス}
昨今ではブラウザ上で動作の完結する作曲ソフトが複数開発されている。
下記に示すサービスの共通する利点として、追加のソフトウェアをインストールする必要がないこと、インターネット接続さえあればどこでも利用できること、またリアルタイムで複数人による同時作曲を得意とすることが挙げられる。
\subsubsection{BandLab}
シンガポールを拠点とする音楽技術会社、 BandLab Technologies が提供するクラウドベースの Digital Audio Workstation(DAW)である\cite{3}。
Web ブラウザ上で動作し、クラウドに楽曲を保存することが出来る。これにより、ユーザはデバイスを
問わずアクセスが可能である。また BandLab の大きな特徴として、音楽 SNS のような機能を提供する点が挙げられる。ユーザは他のアーティストと繋がり、楽曲を共有したり、作品にコメントを残すなどが可能である。プロフェッショナル向けの機能は存在せず、全ユーザにとって同じ体験が無料で提供される。
\subsubsection{Soundation}
スウェーデンのスタートアップ企業 Soundation AB によって開発されているクラウドベースの DAW であ
る\cite{4}。音楽制作初心者のユーザを強く意識しており、チュートリアルやビデオガイドを提供している。また多数
のサウンドサンプルやループが用意されており、１からの作曲が困難な人の助けになる。ただしプランによる
制約があり、無料プランでは３つのプロジェクト、ストレージは 1GB、利用可能なループやライブラリは限ら
れているなど限定的である。
\subsection{関連研究}
以下に関連研究について記す。
メロディ自動生成を行うシステムにや協調作曲の支援を行うシステム、音楽制作を授業として開講する内容の論文をまとめている。
\subsubsection{オンライン協調作曲支援システム Marble の開発}
大平らは、初心者ユーザーにおけるオンライン協調作曲の課題に着目し、楽曲イメージの共有と作曲効率の改善を目的とした支援システム「Marble」を作成した\cite{5}。

Marbleの主な機能として、ピアノロールインターフェースによる視覚的な音楽データの編集機能、Skype APIを使用したリアルタイムの楽譜データ動機と共同編集機能、またメンバー間の作曲における各ステップの進行状況を即事に共有すると言った機能が設計されている。
従来の非同期型DTMシステムとMarbleを作曲完了時間と編集回数で比較する実験では、作曲完了に要する時間が優位に短縮した結果が得られている。
\subsubsection{音楽制作授業実施に際しての事例}
小松は、DTMによる音楽制作の授業において、学生が音楽理論を学びながら楽曲制作を行うこと
を目的とし、GarageBandを活用した実践的授業内容とルーブリック評価による評価手法を構築した
\cite{6}。

具体的な演習の流れとして、はじめにコード理論の講義、次にコード進行の作成、最後にコード構成音からのメロディ作成という順で講義を進めた。評価方法は中間課題と最終課題に対してのルーブリック評価であり、知識力、応用力、展開力の観点から定量的、定性的に評価を行った。この講義の成果として、音楽制作に対しての理解度向上、またきめ細かい指導と評価が実現できたことを挙げている。
課題として、演習素材やテンプレートの拡充や客観的な評価方法の改良を挙げている。
\subsection{関連サービスに残る課題点}
上記したサービス全てに共通することとして、初期学習の負担が大きい事が課題として挙げられる。
特に音楽制作を始めて間もない人にとっては、用語の複雑さも相まって時間を多く要することが考えられる。
また当然のことであるが、これらサービスは音楽理論を学ぶためのツールではないため、作曲する上での基
礎知識が不足している場合、楽曲制作を難しく感じることがあると予想される。
コンテンツがものに寄っては有料である事も、本研究に当たっては避けるべき事象だと言える。
\section{ヒアリング調査}
本研究におけるヒアリング調査の最終的な目的は、「初心者にとって使いやすい作曲ソフト」はどうあるべ
きかを明らかにすることである。ここでは、現在作曲を趣味で行っている者２名へ行ったヒアリング調査の全容を示す。
\subsection{本研究における初心者の定義}
本研究では、作曲における初心者を「音楽理論の実践的部分の理解が未熟であり、
創造的なアイデアの幅が狭く、経験に基づくアレンジが難しい人」と定める。
ここで言う音楽理論の実践的部分とはスケール、コード進行を含める知識を指す。
傾向として、音楽の展開や変化を工夫する技術が未熟であり、
曲の構成や配置に自身がないことが挙げられる。
また自身のアイデアを音楽に具体化する方法が限られており、シンプルなフレーズから
発展することに苦労する傾向も見られるため、これらを定義に組み込んだ。 
\subsection{ヒアリング内容}
本研究の目的を見据え、以下に示す本研究における初心者の定義に該当する経験のある者にヒアリング
し、そのデータをもとにワークモデル分析を行う。これにより、初心者の作曲過程に対し深い理解を得る狙い
がある。
フローモデルでは、作曲活動において、誰とどのようなコミュニケーションを取ったのかを明示する。
これは、共同作曲者や編曲家、さらにはアーティストや関係者とのやり取りが
どのように行われたかを詳細に示すものである。
シーケンスモデルでは、作曲作業全体の流れを時系列に沿って示す。
具体的には、インスピレーションを収集する段階から、アイディアの具現化、
リズムの形成、メロディの構築、ハーモニーの追加、そして最終的な曲の完成に至るまでのプロセスを
詳細に記述する。
アーティファクトモデルでは、作曲活動の中で作成された成果物を分析する。
この成果物には、曲を構成するそれぞれの旋律、コード進行、リズムパターン、歌詞（必要であれば）、楽譜、MIDI データ、さらにはデモ音源などが含まれる。
物理モデルでは、作曲活動が行われた環境や、使用された物理的ツールに焦点を当てて分析を行う。これに
は、作業空間の設定（例：自宅スタジオ、屋外など）や、使用した楽器、DAW、録音機材、またはアナログな
紙と鉛筆まで含まれる。
文化モデルでは、作曲者が参考にした人物や共同作曲者が本人に与えた影響を分析する。これには、作曲者
が好むアーティストや音楽ジャンル、過去の音楽経験、さらには地域的な音楽文化や社会的背景など、作曲者
の音楽的バックグラウンドを構成する要素全般が含まれる。
\subsection{調査結果}
現在20歳の作曲経験のある男性2人に調査を行った。
音楽また作曲に触れるに至るまで異なる経歴を持つ2人だが、随所に共通点が見られた。
以下ににそれらを記す。
\begin{itemize}
  \item 思いついたフレーズや歌詞をスマートフォンのメモ機能、録音機能を使用して保存していた点。
  \item 無料の DAWやソフトウェアを主に使用していた点。
  \item アイデアを形にする時間を多く要した点。
\end{itemize}
\subsection{初心者にとって有用な機能の考察}
上記の調査結果や関連サービスの課題点から、初心者にとって有用な機能を考察する。
アイデアをある程度形にする工程に置いて時間を膨大に費やすということは
作曲経験の薄い人にとっては多く起こる事象と言える。
このことから、従来のサービスよりも直感的な楽曲制作の手段が必要とされていると考察する。
また音楽的知識・経験の不足という原因も考えられる。
このことから、作曲する中で音楽的知識を学ぶことの出来る機能があれば、
作曲を通じて学習を行うことも可能であると考察する。
\section{システムの概要}
以下に、本研究で開発するシステムに搭載する機能の詳細な説明を記載する。
\subsection{音高入力の方法}
本研究で開発するシステムは、鍵盤操作とテキストボックスへの書込による音高入力方法を採用する。
\subsubsection{鍵盤による入力の設計}
HTML 上で 1 オクターブ分のボタンを鍵盤に見立てて用意し、CSS でスタイリングすることで
視覚的にも楽器の鍵盤に近いインターフェースを再現しているものである。
この設計により、ユーザーは直感的に音階を入力でき、音楽的なアイデアをすぐに
形にすることが可能である。
鍵盤における各ボタンは、それぞれの音高（C4、D4 など）に対応しており、クリックされたボタンの位置
と順序がプログラムによって記録される。この記録は再生時に読み込まれ、記録された順序と音高に従って音
を鳴らす仕組みである。
\subsubsection{テキストボックスによる入力の設計}
テキストボックスを利用した音階の入力方法も提供しており、
ユーザーが直接音符やコードの情報を記述することで音楽を作成できるインターフェースをである。
この入力方法は、鍵盤を使用した視覚的な入力とは異なり、
タイピングによる入力を得意とするユーザーや、音楽理論に精通しているユーザーに特に適している。
テキストボックス内では、音高（例: C4、 D4、 A5 など）や音符の長さ（例: 1/4、 1/8）を
文字として記述する形式が採用されている。例えば、「C4 1/4 D4 1/8 G4 1/2」と入力すること
で旋律やリズムがソフトウェア上で解釈され、再生が可能になる。
\subsection{演奏可能な楽器の選択と種類}
演奏させる楽器の選択は、テキストボックスにて可能とする。アンケートにて使用率1位のCubase を筆頭に、DAW では音色を詳しく設定するための複数のパラメータを搭載している\cite{3}。本システムではそれらを搭載せず、後述する楽器の音色を選択できるのみとする。
\subsection{ユーザーインターフェイス}
以下の図.\ref{figure:image}はDAWソフトStudioOne5 のスクリーンショットである。棒の長さが拍数、上下の位置で音高を表す。
\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=60mm]{SO.png}
\caption{拍数と音高を表現する図}
\label{figure:image}
\end{center}
\end{figure}
\section{システム構築の方法}
本研究は、JavaScriptを用いて開発を行う。またTone.js JavaScriptライブラリを多用するため、以下にTone.jsの説明を記述する。

Tone.jsはブラウザ上で双方向に音楽を作成するためのJavascriptライブラリである。複数の楽器の音色を同時に鳴らすといった並列処理を可能とし、基本的なシンセサイザーやエフェクトを提供する\cite{7}。本研究では、楽器の音色の読み込み、発音の機能を担っている。以下に記述しているコードは、シンセサイザーとサンプラーを生成するプログラムである。

\begin{itembox}[l]{シンセサイザーとサンプラーを生成するコード}
\scriptsize{
\begin{verbatim}
const instrument1 = new Tone.Synth().toDestination();
const instrument2 = new Tone.Sampler({
    urls: {
        A1: "A1.mp3",
        C3: "C3.mp3",
    },
    baseUrl: "https://tonejs.github.io/audio/salamander/",
}).toDestination();
\end{verbatim}
}
\end{itembox}
\section{課題}
現在の開発状況は、2トラックの独立した入力また再生機能および同時演奏が可能な段階である。
より社会全体に共通する課題を明確に定義するため、調査対象の母数増加、
また抜本的な調査方法の見直しを視野に入れる。
また開発したシステムが狙った効果をどの程度有しているかの評価方法を考案する必要がある。
\section{まとめ}
本研究では、作曲を新たに始めようと考える人に向け、必要最低限の機能を揃えたブラウザ上で動作する作曲システムの開発を行っていく。開発にはJavaScriptを用いる。現状の開発段階は2トラックの入力・演奏が可能になっている。開発したシステムの有用性を検証する方法について探っていく。

\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{1}beesic.“DTM以外の作曲の仕方。魅力的なハードウェアの世界“. beesic 自分だけのDTMライフを。. \url{https://beesic.blog/2023/03/15/charm-of-hardware/}, (参照:2024/5/27).
\bibitem{2}SF2K.“これまでのDTMの歴史をゆるりとまとめてみた“. SF2KLAB. \url{http://sf2k-lab.com/dtm-history/}, (参照:2024/5/27).
\bibitem{3}BandLab.“BandLab”. 2024 BandLab Technologies. \url{https://www.bandlab.com/}, (参照:2024/11/15).
\bibitem{4}Soundation Education.“Inspiration“. 2024 Soundation. \url{https://edu.soundation.com/teacher-resources/inspiration}, (参照:2024/11/15).
\bibitem{5}大平 雅雄,木村 昌樹,松本 健一.“ライトユーザを対象としたオンライン協調作曲支援システム“. \url{https://www.jstage.jst.go.jp/article/his/12/3/12_219/_pdf/-char/ja}, (参照:2024/11/15).
\bibitem{6}小松　隆行.“音楽制作授業の実践“. \url{https://conference.ciec.or.jp/themes/root@pcc/2017pcc/papers/pdf/pcc078.pdf}, (参照:2024/11/15).
\bibitem{7}Yotam Mann.“Tone.js“. Tone.js. \url{https://tonejs.github.io/},(参照:2024/5/27).
\end{thebibliography}
\end{document}
