卒論発表

GPT-4におけるメロディ 生成能力の検討 北原研 刀祢 賢志

１． 研究背景・目的

研究背景  作曲は、マイナーな趣味 WHY？ ・音楽に知識（音楽理論）の学習が必要 金銭的・時間的手間がかかることは趣味としての ハードルが高い

研究の目的  作曲をより手軽なものに ・金銭的に手間なく、学習の必要性を下げたい 生成系AIに、音楽理論の内容を担ってもらう  本研究では、GPT-4のメロディ生成能力を確かめる

２． 実験内容

実験項目  [実験１]コード構成音によるメロディ生成  [実験２]スケール構成音によるメロディ生成  [実験３]コードに対するスケールを判定  [実験４]順次進行を用いたメロディ生成  [実験５]跳躍進行を用いたメロディ生成  [実験６]音価を指定したメロディ生成  [実験７]休符を用いたメロディ生成  [実験８]３連符を用いたメロディ生成 今回の発表

メロディの作り方 コード進行 スケール メロディ （C→G→F→Am） （C Major Scale）

コード, スケールとは？ ・コード ・いくつかの音が重なったもの （Cコード：ド,ミ,ソ） ・スケール ・規則的に並べた音の並び （ (C Major Scale)

メロディの作り方  コード、スケールに違和感なく作る コード、スケールの音だけで作る ・音楽理論に従う ＝コード,スケールの構成音でメロディ作成

実験のフロー プロンプト • 音楽理論を含んだプロンプトを用意 GPT-4 • プロンプトの内容を受け取り、メロ ディを考える×１００ midiファイ ル

実験項目  [実験１]コード構成音でのメロディ生成  [実験２]スケール構成音でのメロディ生成  [実験３]コード条件付きスケール構成音でのメロディ生成

実験概要 ・実験1 コード→メロディ ・実験２ スケール→メロディ ・実験３ コード→スケール→メロディ

共通のプロンプト  [実験１] ～ [実験８]において、共通のプロンプトを紹介する  Point ・メロディは5小節 ・ABCMusicNotation形式の例 ・4/4拍子 ・単旋律でのメロディ生成 ・音価は四分音符と八分音符 （[実験６]は対象外）

[実験１・２]コード構成音でのメロディ生成  [実験１・２]では、３つの方針 ｛方針１｝：コード・スケールの構成音を明示する ｛方針２｝：最も低い音を示し, 隣り合う音同士の音程を「+3」などと表記 ｛方針３｝：最も低い音を示し, 各音と最も低い音の音程を「+3」などと表記  ｛方針２・３｝では半音・全音の概念をインプット

[実験２]使用するコード・スケール ・スケール ・コード進行 Em7 - A7 - Dm7 -G7 - Cmaj7 ・S1：ハ長調 ・S2：ハ短調 ・S3： C Harmonic Minor ・S4： C Natural Minor ・S5： C Melodic Minor ・S6： C Whole Tone ・S7： C Combination of Diminished ・S8： C Major pentatonic ・S9： C Minor Pentatonic

[実験３]コード条件付きスケール構成音でのメロディ生成  プロンプト内でコードを指定 → コードからスケールを決める → スケール構成音でメロディを生成   スケールとコードの対応 番号 コード進行 スケール P1 C, Dm, Em, F, G Cmaj P2 Am, Bm, C, Dm, Em A Natural Minor P3 Am, Bm, C, Dm, E A Harmonic Minor P4 Am, Bm, C, D, E A Melodic Minor 各スケールの構成音はプロンプト内に明記

３．実験結果

評価方法  メロディ全体で、指示に従っている割合を算出  例）[実験１]：コードの構成音の何割 [実験３]：指定されたスケール構成音の割合  １０％ずつのファイル数で評価

エラーについて  ABC Music Notation形式の表示のミスからmidiファイルが 生成されない  エラー①：C＃の表示 ^C → C^  エラー②：I’m sorry. I can’t support with you.

[実験１]結果  Point ・方針１が最も正答率が高い ・方針２,３では大きな違いなし

[実験２]｛方針１｝結果  Point ・S3,S5,S9(Harmonic Minor, Melodic Minor, Pentatonic Minor) の正答率が低い ・S9(C Pentatonic Minor)では６割以上が エラー

[実験２]｛方針２,３｝結果  Point ・｛方針１｝と比べて全体的な正答率が低い ・S1,S4,S8(ハ長調, Natural Minor, Wholetone) の正答率が高い

[実験３]結果  Point ・半数以上がエラーとなる ・P1が最も正答率が高い

４．考察

考察  考察内容は５つ  考察１：音高を明示した場合、高確率で指示に従う  考察２：C Major Scaleの構成音がベースで生成される  考察３：スケールはC Major Scale とC Natural Minor Scaleの２種類  考察４：半音の概念の使用方法で大きな差は見られない  考察５：コードからスケールを決定することができない

考察２  [実験１]  C Natural Minor Scaleを指定

考察３  C Harmonic Minor Scale →C Natural Minor Scale  C Major Pentatonic Scale

考察５  エラーが５０％以上  実験３だけはエラー２が見られた（I’m sorry. I can’t support with you.）  他の実験：正答率は低い、エラーはエラー１のみ 実験３はメロディ生成ができない（能力を超えている）

５．まとめ

まとめ  音高を明示した場合、精度〇  ２つの音の音程を指示した場合△  コードからスケールを指定した場合×

今後の課題  全実験でエラーが出る  ５小節以上、4/4拍子以外でのメロディ生成

END.