生成パイプライン
MIDI Sketchのステップバイステップの音楽生成プロセスを解説します。
パイプライン概要
MIDI Sketchはコンポジションスタイルとユースケースに応じて複数の生成ワークフローをサポートしています。
ボーカル先行ワークフロー
反復的なボーカル調整用：
ボーカル先行を使うタイミング
メロディの品質が重要な場合にこのワークフローを使用します。regenerateVocal()で満足するまで何度でもボーカルを反復し、その後に伴奏を確定できます。
BGM専用モード
BackgroundMotifとSynthDrivenコンポジションスタイルでは、ボーカル生成がスキップされます：
CompositionStyleによる分岐
| スタイル | 主要トラック | ボーカル | Aux | 生成順序 |
|---|---|---|---|---|
| MelodyLead | ボーカル | あり | あり | Vocal → Aux → Motif (Blueprint) → Bass → Chord → Guitar → Arpeggio → Drums → SE |
| BackgroundMotif | モチーフ | なし | あり | Aux → Motif → Bass → Chord → Guitar → Arpeggio → Drums → SE |
| SynthDriven | アルペジオ | なし | なし | Motif (Blueprint) → Bass → Chord → Guitar → Arpeggio (手動) → Drums → SE |
生成パラダイム
3つのパラダイムがトラック生成の正確な順序に影響します：
- Traditional: Vocal → Aux → Motif → Bass → Chord → Guitar → Arpeggio → Drums → SE
- RhythmSync: Motif → Vocal → Aux → Bass → Chord → Guitar → Arpeggio → Drums → SE
- MelodyDriven: Vocal → Aux → Motif → Bass → Chord → Guitar → Arpeggio → Drums → SE
フェーズ1: 構造構築
StructurePatternに基づいて楽曲構造を作成。エナジーカーブが指定されている場合（GradualBuild、FrontLoaded、WavePattern、SteadyState）、構造構築時にセクションのエネルギーレベルを調整し、楽曲全体のダイナミクスアークを形作ります。
void Generator::buildStructure() {
arrangement_ = StructureBuilder::build(params_.structure);
}構造パターン
| パターン | 小節数 | セクション |
|---|---|---|
| StandardPop | 24 | A(8)-B(8)-Chorus(8) |
| BuildUp | 28 | Intro(4)-A(8)-B(8)-Chorus(8) |
| DirectChorus | 16 | A(8)-Chorus(8) |
| RepeatChorus | 32 | A(8)-B(8)-Chorus(8)-Chorus(8) |
| FullPop | 56 | Intro-A-B-Chorus-A-B-Chorus-Outro |
| FullWithBridge | 52 | Intro-A-B-Chorus-Bridge-Chorus-Outro |
| Ballad | 56 | Intro(8)-A-B-Chorus-Interlude-B-Chorus-Outro |
| ExtendedFull | 90 | 拡張セクション付きフル形式 |
セクションタイプ
各セクションは生成に影響するプロパティを持つ：
struct Section {
SectionType type; // Intro, A, B, Chorus, Bridge, Interlude, Outro
uint8_t bars; // 小節数
VocalDensity vocal_density; // Full, Sparse, None
BackingDensity backing_density; // Normal, Thin, Thick
};フェーズ2: トラック生成
ボーカルトラック（MelodyLeadのみ）
フレーズキャッシュとテンプレート駆動設計を持つ最も複雑な生成器。メロディオーバーライドが指定されている場合、最大跳躍幅、シンコペーション確率、フレーズ長、長音符比率、サビの音域シフト、フック繰り返し、リーディングトーンの振る舞いなどのパラメータがテンプレートのデフォルトより優先されます：
メロディテンプレート:
| テンプレート | 特徴 |
|---|---|
| Auto | スタイルとセクションに基づいて自動選択 |
| PlateauTalk | NewJeans/Billie風：高音域プラトー、トークシング |
| RunUpTarget | YOASOBI/Ado風：ターゲットノートへ駆け上がる |
| DownResolve | Bメロ：下降解決 |
| HookRepeat | TikTok/K-POP風：短い繰り返しフック |
| SparseAnchor | 髭男風：まばらなアンカーノート |
| CallResponse | デュエット：コール＆レスポンス |
| JumpAccent | エモーショナル：ジャンプアクセント |
自動テンプレート選択
melodyTemplate=Autoの場合、vocalStyleとセクションタイプに基づいて自動選択されます。例えば、Animeスタイルのサビセクションでは、HookRepeatやJumpAccentが選ばれやすくなります。
ボーカルアティチュード:
| アティチュード | 特徴 |
|---|---|
| Clean | コードトーンのみ、オンビートリズム |
| Expressive | 遅延解決のテンション、微妙なタイミング変動 |
| Raw | 非コードトーン、フレーズ境界の破壊 |
アティチュード制限
全てのアティチュードが全てのスタイルプリセットで使用できるわけではありません。midisketch_style_preset_allowed_attitudes()で許可されているアティチュードを確認してください。サポートされていないアティチュードを指定するとバリデーションエラーになります。
Auxトラック
ボーカルに適応する副旋律サポートを生成：
Aux機能:
| 機能 | 目的 | 使用タイミング |
|---|---|---|
| PulseLoop | 中毒性のある反復パターン | ストレートリズム |
| TargetHint | メロディの目標地点を示唆 | 複雑なメロディ |
| GrooveAccent | フィジカルグルーブアクセント | シンコペーショングルーブ |
| PhraseTail | フレーズ終端フィル | フレーズ遷移 |
| EmotionalPad | エモーショナルパッド/フロア | バラード、感情的セクション |
| Unison | ボーカルユニゾンダブリング | サビ強調 |
| MelodicHook | メロディックフックリフ | フック重視セクション |
| MotifCounter | カウンターメロディ（反進行） | ポリフォニックテクスチャ |
| SustainPad | 全音符コードトーンパッド | 持続的な和声サポート |
ベース生成
ベースは和声の基礎を提供し、ボーカルがある場合は適応：
ベースパターン:
ベースシステムは17以上のパターンタイプ（BassPattern）をサポートしており、Sparse、Standard、Driving、ジャンル固有のバリエーションを含みます。使用するパターンはムードとセクションに基づいて自動選択されるか、BlueprintのSectionSlot設定でbass_style_hint（0=自動、1-17はBassPattern+1にマッピング）を指定してセクションごとに影響を与えることができます。
一般的なパターンカテゴリ：
- Sparse: 1拍目と3拍目に4分音符（バラード、チル）
- Standard: 時々8分音符を含む4分音符リズム
- Driving: アプローチノート付き8分音符パターン
コード生成
コードボイシングはベースとボーカルと協調：
void Generator::generateChord() {
BassAnalysis bassAnalysis = analyzeBass(song_.bass);
VocalAnalysis vocalAnalysis = analyzeVocal(song_.vocal);
// ベースがルートを持つ場合はルートレスボイシング
if (bassAnalysis.hasRootOnBeat1) {
useRootlessVoicing();
}
// ボーカルとの衝突を回避
if (vocalAnalysis.hasNoteAt(tick)) {
adjustVoicing(vocalAnalysis.pitchAt(tick));
}
}ボイスリーディングアルゴリズム:
- 連続するボイシング間の距離を計算
- 動きを最小化（半音距離の合計）
- 共通音を最大限保持
- 遷移を最適化するために転回形を適用
ルートレスボイシング
ベースが1拍目にルート音を弾いている場合、コードボイシングは自動的にルートを省略して濁りを避けます。これにより、よりクリーンで整理されたアレンジが生まれます。
ギタートラック
専用のMIDIチャンネルに伴奏ギターパターンを生成します。guitarEnabledで制御（JSデフォルト：false、C++デフォルト：true）。ギタートラックはBlueprintの制約に影響を受けます。guitar_skill（スキルレベル：パターンの複雑さに影響）やguitar_below_vocal（ボーカル音域の下にギターボイシングを配置してマスキングを回避）などが含まれます。コード生成の後に行われ、既存の和声ボイシングを補完します。
セクションごとのギタースタイルは、BlueprintのSectionSlot設定でguitar_style_hint（0-7）を指定して影響を与えることができます。0はムードとエネルギーに基づいて自動選択されます。
ドラム生成
ドラムパターンはムードに基づいて選択：
| スタイル | 特徴 | 使用ムード |
|---|---|---|
| Sparse | ハーフタイム、ミニマル | Ballad, Chill |
| Standard | 8分ハイハット、2&4スネア | StraightPop |
| FourOnFloor | 4つ打ちキック | ElectroPop, IdolPop |
| Upbeat | シンコペーション、16分ハイハット | BrightUpbeat |
| Rock | ライドシンバル、クラッシュアクセント | LightRock |
| Synth | タイトな16分ハイハット | Yoasobi, Synthwave |
Blueprintでeuclidean_drums_percentを指定することで、ユークリッドリズムパターンの使用確率を制御できます。また、セクションごとのdrum_role（Full、Ambient、Minimal、FXOnly）で、アレンジメント全体のドラム挙動を調整できます。
フィル生成:
- タムの下降/上昇パターン
- スネアロール
- セクション遷移でのコンビネーションフィル
モチーフトラック（BackgroundMotifスタイル）
主要なメロディ要素として繰り返しパターンを生成。モチーフオーバーライドが指定されている場合、モチーフ長（0=自動、1/2/4拍）、音数（0=自動、3-8）、モーション（APIでは0-4、内部的に5=OstinatoはBlueprint専用）、レジスター（0=自動、1=低、2=高）、リズム密度（0=Sparse、1=Medium、2=Driving）などのパラメータがスタイルのデフォルトより優先されます：
MotifParams params {
.length = MotifLength::TwoBars, // 2または4小節
.rhythm_density = RhythmDensity::Medium,
.motion = MotifMotion::Stepwise, // 0=Stepwise, 1=GentleLeap, 2=WideLeap, 3=NarrowStep, 4=Disjunct
.repeat_scope = RepeatScope::FullSong
};アルペジオトラック（SynthDrivenスタイル）
主要なハーモニック要素としてアルペジオパターンを生成：
ArpeggioParams params {
.pattern = ArpeggioPattern::UpDown,
.speed = ArpeggioSpeed::Sixteenth,
.octave_range = 2,
.gate = 0.5f // ノート長比率
};SEトラック
セクションマーカーとサウンドエフェクトキューを生成：
- セクション境界マーカー（テキストイベント）
- コールタイミングヒント（callEnabled時）
- イントロチャントマーカー
フェーズ3: 仕上げ
トランジション・ダイナミクス
エネルギー遷移を自動適用：
セクションエネルギー倍率:
| セクション | 倍率 |
|---|---|
| Intro | 0.75 |
| A | 0.85 |
| B | 1.00 |
| Chorus | 1.20 |
| Bridge | 0.90 |
| Outro | 0.80 |
ヒューマナイズ
タイミングとベロシティに自然な揺らぎを追加：
void applyHumanization(Song& song, float intensity) {
// タイミング: ランダムオフセット ±ms
// ベロシティ: ランダム ±値
// ドラムには適用しない
}ドラムは例外
タイトなリズム感を維持するため、ドラムには意図的にヒューマナイズが適用されません。メロディックトラックとハーモニックトラックにはヒューマナイズが適用されますが、ドラムはクオンタイズされたままです。
MIDI出力
最後に、SongをSMF Type 1または Type 2に変換：
トラックマッピング:
| トラック | チャンネル | プログラム |
|---|---|---|
| Vocal | 0 | 0（ピアノ） |
| Aux | 1 | 4（エレピ） |
| Chord | 2 | 4（エレピ） |
| Bass | 3 | 33（エレベ） |
| Motif | 4 | 81（シンセリード） |
| Arpeggio | 5 | 81（ソウリード） |
| Guitar | 6 | 25（アコギ） |
| Drums | 9 | GMドラム |
| SE | 15 | テキストイベント |
キー移調
全ての生成はCメジャーで行われ、出力時に移調が適用：
uint8_t MidiWriter::transposePitch(uint8_t pitch, Key key) {
return pitch + static_cast<uint8_t>(key);
}内部的にCメジャー
全てのメロディロジックはシンプルさのためにCメジャーで動作します。keyパラメータ（0-11）が最終的な移調を決定します：0=C, 1=C#, 2=D など。これにより、コード進行分析やスケール度数ロジックがキー固有の処理を必要としません。
メタデータ埋め込み
生成されたMIDIファイルには再生成用のメタデータが含まれます：
struct MidiMetadata {
uint32_t seed;
uint8_t style_preset_id;
uint8_t chord_progression_id;
uint8_t form_id;
uint8_t composition_style;
uint8_t vocal_attitude;
uint8_t vocal_style;
uint8_t melody_template;
// ... 追加パラメータ
};これにより、CLIで正確な再現が可能：./midisketch_cli --regenerate song.mid
MIDIからの再生成
MIDI Sketchで生成されたMIDIファイルは、全く同じ出力を再現するために使用できます。埋め込まれたメタデータには全てのパラメータが保存されているため、数週間や数ヶ月後でも簡単に楽曲の作業を再開できます。