Python を使って、Just the Two of Us などの任意のコード進行を演奏してみます。
たまには音楽でもどうぞ。
以下の環境で動作確認をしています。
環境：
・ Windows パソコン （Anaconda 設定済み）
・ Python 3、pygame のインストール済み
★ 再生にあたり、pygame と Windows パソコン内の MIDI 音源を使用します。
pygame のインストール方法等については、下記の関連リンクを参照してください。
背景 ～ コード進行を自力で生成＆理解する！
YouTube でストリートピアノをよく聴きます。Just the Two of Us などの洋楽も昔から聴きます。
また以前、Python を使って、ドレミファソラシドを鳴らすプログラムについてまとめていました。
たまたまですが、最近、音律や音階、コード進行に関する本を読みました。実際に自分で、コードを鳴らしたくなってきます。
ということで、音階やコード進行（和音）を再生する Python のスクリプトをまとめておくことにします。
テキストファイルに音符の長さ、音階・コードを書いておくと、そのデータを読み込んで音楽を再生します。
楽器を持っていなくても、パソコン１台さえあれば、各音階、和音で演奏できます。
簡単な作曲もできるのではないかと思います。
なお、私が使っているパソコンがたまたま Windows であり、Windows パソコン内の MIDI の機能を使っています。プログラムは Windows などの環境依存になるかと思いますが、ご理解ください。
設定手順
① 以下を参考に、Windows パソコンにフォルダ（例：chord_player1）を作成してください。
例： c:\user\chord_player1
② ①のフォルダに、さらに、”chord1″ という名前でフォルダを作成してください。
例： c:\user\chord_player1\chord1
※ このフォルダの中に音階を記載したテキスト（以下の「再生用のサンプル」を参照）を入れます。
③ ①のフォルダにもどり、chord_player1.py 等の名前でテキストを作成し、以下のサンプルスクリプトをコピー＆ペーストして保存してください。
使い方
④ 音階、コードを記載したテキストファイルを、上記の②の “chord1” フォルダに入れておきます。
例：01_just_the_two_of_us_chord1.txt
※ 最初は、下記の再生用のサンプル（５つ）をテキストファイルで作成し、再生してみてください。
※ 音階、コードの書き方は、同サンプルと以下の記載を参照してください。
⑤ コマンドプロンプト（または、Anaconda Prompt）を起動し、以下を参考に、③のスクリプトを実行します。
例： python C:\user\chord_player1\chord_player1.py
→ アプリが起動します。
※ 以後、大きな音が出る可能性があるため、事前に音量を（小さめに）調整しておきます。
⑥ アプリ上で、ファイル名の部分をクリックします。
→ コード・音楽が再生できたら成功です！
※ [play] ボタンをクリックしても、再生します。
※ メモ帳などでテキストを書き換えた場合は、アプリ上でファイル名の部分を再度クリックすることで、新たにファイルを読み込んで再生できます。簡単に再読み込みができますので、ちょっとした和音の違い、変更の違いを聞き比べることが可能です。
※ もし、④のフォルダにテキストファイルを追加した場合は、アプリを閉じて、再度、起動（⑤）しなおしてください。
音階、コードの書き方
基本ルール
・ ②の chord1 フォルダ内に、再生用のテキストファイルを追加し、音符の長さや音階などを半角カンマ区切りで記入していきます。
・ テキストファイルの１行が、１つの音（音階／コードの長さ）、または、コマンドに対応します。
たとえば、１拍（デフォルトで１秒間）ずつの時間間隔で、ピアノのドレミファソラシド（C4、D4、E4、F4、G4、A4、B4、C5）の音階を順に鳴らす場合は、以下を記載します。
1.0, C4
1.0, D4
1.0, E4
1.0, F4
1.0, G4
1.0, A4
1.0, B4
1.0, C5
※ C4 などの表記は、国際的表記に従います。A4 が、440 Hz のラに対応します。C4 を１オクターブ下げるには C3、１オクターブ上げるには C5 にします。
※ シャープ、フラットとする場合は、末尾に、”s”、”f” をつけます。
たとえば、”C4s” は、C4 ♯（ドのシャープ）に対応します。
※ 上の例で、1.0 の部分を 0.5 に変更すると、0.5拍の速度で各音階を鳴らします。
・ 休符を入れる場合は、時間部分のみを記載します。
例： 1.0
・ 複数の音名を１行に並べて書くことで、複数の音を同時に鳴らすことができます。
例
1.0, C4, E4, G4
※ 同時に、ド、ミ、ソ（C4, E4, G4 の和音）を鳴らす例です。
この場合、以下の記載も可能です。Cメジャーの意味です。
1.0, C4_M
・ テキストファイル内で、# から始まる行や空行がある場合は、読み飛ばします。冒頭を # とすることで、コメントを入れることができます。
・ set_ … とした行はコマンド行です。たとえば、set_BPM1 で、曲のテンポを定義します。
“set_BPM1, 60″ とした行を追加すると、以降の音楽を、１分間に60拍のテンポで再生します。”set_BPM1, 120” とすると、120拍/分のテンポで再生します。（BPM = beats per minute）
曲の途中でも、テンポの変更が可能です。
コードの記載方法
・ コード（和音）を記載する場合は、C4_m （または、C_m）のように、必ず、アンダーバー “_” を途中に入れて記載します。
これは、単一の音（音名）と、コードを区別するためです。
たとえば、C の単一の音と、C メジャーは慣習上、”C” のみで書かれることが多いですが、プログラム上判別ができなくなるため、”_” の有無でコードか否かを判別します。
・ コードの記載で、アンダーバー “_” の左側が、基準となる音（ルート）、右側がコードの種類（３和音、４和音等）に対応します。
・ ３和音のメジャーの場合、C_M のように、”_M” を明記します。
“C”、”C_” などと書くことにすると、紛らわしいためです。
・ コードの種類は、現在のところ、以下（３和音および４和音）を定義しています。 各行の左側の記載をすることで、各コードを再生できます。
３和音
C4_M Cメジャー（C）
C4_m Cマイナー (Cm、C-）
４和音
C4_7 Cセブンス（C7）
C4_M7 Cメジャーセブンス (C△7、Cmaj7、CM7）
C4_m7 Cマイナーセブンス（Cm7）
C4_m7f5 Cマイナーセブンスフラットファイブ（Cm7(♭5)）
※ ここで、左側の “C4” の部分は、基準となる音階（ルート）であって、一例です。
他の “D4″、”E4″、… などに書き換えて使用できます。
また、コードの表記には、音楽の各分野によって流儀があるようですので、参考のためによく使われる表記をカッコ内に示しておきます。カッコ内の表記はプログラム内では使えません。
よく使われるコード進行
代表的なコード進行の一例についてまとめておくことにします。
下記のようなコード進行が得られたとき、前述の書き方に従ってテキストファイルを作成すると、実際に、そのコード進行を Python のプログラムで演奏することができます。
Just the Two of Us 進行
F△7 | E7 | Am7 | Gm7 C7 | ★１
IV△7 | III7 | VIm7 | Vm7 I7 | ★２
※ 下記の “01_just_the_two_of_us_chord1.txt” が記載例です。
※ このコード進行の派生バージョンもいくつかあります。
一例を “05_just_the_two_of_us_chord_simplified1.txt” に入れてあります。
※ 椎名林檎の「丸の内サディスティック」で有名です。おしゃれコードの定番といわれており、J-POP を席巻しています。
カノン進行
D A | Bm F#m | G D | G A |
I V | VI III | IV I | IV V |
※ ヨハン・パッヘルベルのカノン（ニ長調）
※ 下記の “02_canon_progression_chord1.txt” が記載例です。
Japanese Chord Progression （王道進行）
F | G | Em | Am |
IV | V | IIIm | VIm |
※ 下記の “03_japanese_chord_progression1.txt” が記載例です。
参考：I, II, III, IV, V, VI, VII の数値の当てはめ方
一例として、★２のコード進行で、I ～ VII の７つの数値を音階の C ～ B にそれぞれ対応させると、★１が得られます。これは、C がキー（I）の場合に対応しています。
D をキーとする場合は、I ～ VII の７つの数値を、音階の D ～ C に対応させます。
同様に、E、F、G、…、B をキーとする場合は、I ～ VII を E ～ D、F ～ E、G ～ F、… にそれぞれ対応させます。
これにより、★２のような汎用なコード進行が与えられたとき、任意のキー（音階）／すべてのパターンでコード進行を作ることが可能となります。
音楽と数学的な背景
・ 音楽には数学的な背景が関わっていますので、少しまとめておくことにします。
・ （半音）×12個分が１オクターブ（周波数で2倍）に対応します。式でいえば、以下となります。
$$ (半音) = 2^{1/12} $$
$$ (１オクターブ) = (半音)^{12} = 2 $$
・ MIDI 音源で出てくる note number は、１つ値が増えると、半音上がること（周波数で\(2^{1/12}\)倍）に対応しています。
・ 音の本質は空気などの分子の振動ですが、人間が耳で音を聞くと、１オクターブ音が上がったときに同じ種類の音として認識されます。
人が音楽を聴くとき、１個１個の分子が振動する動きを感じているというよりは、多数の分子が振動する際に共通する周波数、周波数応答を耳で検出しているということになります。（１個１個の分子の動きを認識することは難しく、耳（音）や目（色）など、周波数を検出する器官が進化してきたといえます。）
いいかえると、音や音楽は、脳内では対数スケールで認識されていて、大学で習うフーリエ変換に対応した周波数成分を認識しているといえます。音だけでなく光も同様です。
・ このあたりは、秋山仁氏の音楽と数学の話が興味深いところです。１オクターブを人が自然に感じる12段階に分け、円周上に配置する。１周の12段階をピタゴラスの定理の3:4:5 （3+4+5=12）に分けた組み合わせが和音として感じられる（上記の３和音に対応する）、といった内容です。
音階自体少しずれがありますし、やや偶然かなと思われるところもあります。しかし、調和する音の組み合わせを追求していった結果、現在の音階や音楽が出来上がってきたとすると、数学的な整合性があるはずだというのも理解ができます。
サンプルスクリプトの説明
・ サンプルスクリプトで、MIDI を使った音源の鳴らし方は、下記リンクの「ドレミファソラシドを鳴らすサンプル」とほぼ同じです。
・ GUI を使うため、tkinter を使っています。
・ 国際式の音階（例：C4, D4）を MIDI の note number （例：60, 62）に変換するため、関数 convert_CDEFGABC1 を定義しています。
・ デフォルトでのパラメータを def set_init1() としたところで定義しています。
たとえば、MIDI の楽器の種類は ins1 = 0 （ピアノ）としているところで定義しています。値を変えると、楽器を変更できます。楽器を変更する場合は、下記リンクの「キーボードピアノ【本格49鍵！】」を参照してみてください。
・ 音程を１オクターブ上下する場合は、set_init1() 関数内の oct1 = 0*12 としているところで、oct1 = 1*12、oct1 = -1*12 などに修正してください。（半音）*12 が１オクターブに対応しているため、このような記載としています。
・ 転調させる場合は、oct1 = 1、2、… などに書き換えることで、半音１、２、…個分、強制的に転調させることが可能です。
・ 和音については、基準となる音（ルート）に、半音のいくつ分の音を加えるか、という考え方で、３和音、４和音のデータを生成しています。
・ ルートとなる音（note number）を n1 としたとき、メジャー、マイナーなどのコードの定義とプログラム内での記載を書き出しておきます。この記載を拡張していくことで、自由にコードを追加していくことが可能です。
コードの定義
３和音のメジャーは、ルート（n1）に対し、4×（半音）と、7×（半音）を加えたものです。したがって、プログラム内での和音の表記は、n1, n1+4, n1+7 となります。
３和音のマイナーは、ルート（n1）に対し、3×（半音）と、7×（半音）を加えたものです。したがって、n1, n1+3, n1+7 となります。
「セブンス」（7の数値がついているもの）は、すべて４和音で定義されています。原則、３和音に１音加えたもの、となっています。
メジャーセブンスは、３和音のメジャーに、11×（半音）を加えたものです。したがって、n1, n1+4, n1+7, n1+11 となります。
セブンスは、３和音のメジャーに、10×（半音）を加えたものです。したがって、n1, n1+4, n1+7, n1+10 となります。
マイナーセブンスは、３和音のマイナーに、10×（半音）を加えたものです。したがって、n1, n1+3, n1+7, n1+10 となります。
まとめ
Python で、任意のコード進行を再生するスクリプトについてまとめました。
パソコン１台さえあれば、コード進行の再生、作曲した音楽の再生などが可能になります。
当初、興味が沸いたので、「Just the Two of Us 」進行（椎名林檎の「丸の内サディスティック」進行）のコードをプログラミングで再生して確認したいと思いました。
プログラムを作ってみると、コード進行のファイルの追加は容易です。数分もかかりません。
そこで、パッヘルベルのカノン、Japanese Chord Progression（王道進行）など、オーソドックスなコード進行も加えました。
自力でコードを書いて再生してみると、和音、不協和音、３和音、４和音を聴き比べることができ、和音やコード進行についてよく理解できます。
楽器が使えなくても、ソフトウェアを使うことで、コード進行が自由自在に扱えるようになりました。
もっと昔からやっておけばよかった。。パソコン１台さえあれば、特殊な機材やソフトウェア不要で、音階やコード進行が自由自在に扱えることになります。ネット検索をする限り、Python などのプログラミング言語を楽器替わりにして、名曲、ヒット曲などのコード進行を分析している人がほとんどいない？ような気がします。
なお、音楽に関連する Python のプログラムについては、以下の関連リンクなどでもまとめています。
興味のある方は参照してみてください。
関連リンク
・ ドレミファソラシドを鳴らすサンプル【Python】
・ キーボードピアノ 【本格49鍵！】
・ 指定範囲を繰り返し再生する音楽プレーヤー【Python】
・ 音声データの音量レベルを一括で変換する
・ Anaconda 環境で Pygame をインストールする手順【Python】
・ Pygame をインストールする手順
外部リンク
・ Grover Washington Jr. feat. Bill Withers – Just The Two of Us (YouTube)
再生用のサンプル（テキストで保存）
サンプル1: “01_just_the_two_of_us_chord1.txt” Just the Two of Us のコード進行
set_BPM1, 80
1.0, F4_M7
1.0, F4_M7
1.0, E4_7
1.0, E4_7
1.0, A4_m7
1.0, A4_m7
1.0, G4_m7
1.0, C4_7
1.0, F4_M7
1.0, F4_M7
1.0, E4_7
1.0, E4_7
1.0, A4_m7
1.0, A4_m7
1.0, G4_m7
1.0, C4_7
サンプル2: “02_canon_progression_chord1.txt” パッヘルベルのカノンのコード進行
set_BPM1, 80
1, D4_M
1, D4_M
1, A4_M
1, A4_M
1, B4_m
1, B4_m
1, F4s_m
1, F4s_m
1, G4_M
1, G4_M
1, D4_M
1, D4_M
1, G4_M
1, G4_M
1, A4_M
1, A4_M
1, D4_M
1, D4_M
1, A4_M
1, A4_M
1, B4_m
1, B4_m
1, F4s_m
1, F4s_m
1, G4_M
1, G4_M
1, D4_M
1, D4_M
1, G4_M
1, G4_M
1, A4_M
1, A4_M
サンプル3: “03_japanese_chord_progression1.txt” 王道進行 Japanese Chord Progression のコード進行
set_BPM1, 80
1, F4_M
1, F4_M
1, G4_M
1, G4_M
1, E4_m
1, E4_m
1, A4_m
1, A4_m
1, F4_M
1, F4_M
1, G4_M
1, G4_M
1, E4_m
1, E4_m
1, A4_m
1, A4_m
サンプル4: “04_sample_CDEFGABC1.txt” ドレミファソラシド等を再生する例
# start
set_duration1, 0.5
1.0, C4
1.0, D4
1.0, E4
1.0, F4
1.0, G4
1.0, A4
1.0, B4
1.0, C5
1.0
set_duration1, 1.5
1.0, C4, E4, G4
1.0, D4, G4, B4
2.0, C4, E4, G4
set_duration1, 0.5
1.0, 60
1.0, 62
1.0, 64
1.0, 65
1.0, 67
1.0, 69
1.0, 71
1.0, 72
1.0
set_duration1, 1.5
1.0, 60, 64, 67
1.0, 62, 67, 71
2.0, 60, 64, 67
サンプル5: “05_just_the_two_of_us_chord_simplified1.txt” Just the Two of Us の簡略化バージョンの例
set_BPM1, 80
# simplified 1
1.0, F4_M7
1.0, F4_M7
1.0, E4_7
1.0, E4_7
1.0, A4_m7
1.0, A4_m7
1.0, C4_7
1.0, C4_7
2.0
# simplified 2
1.0, F4_M
1.0, F4_M
1.0, E4_M
1.0, E4_M
1.0, A4_m
1.0, A4_m
1.0, C4_M
1.0, C4_M
サンプルスクリプト chord_player1.py
import os
import glob
import pygame.midi as pm1
import time as tm1
import tkinter as tk1
def read1( file1 ):
# with open( file1, 'r', encoding='utf-8' ) as f1:
with open( file1, 'r', encoding='shift_jis' ) as f1:
str1 = f1.read()
return str1
def get_a1( file1 ):
a1 = read1( file1 ).strip().split( "\n" )
a2 = []
for i1 in range( len( a1 ) ):
str1 = a1[i1].strip()
if len(str1) == 0 or str1[0] == "#":
continue
else:
a2.append( str1.split( "," ) )
return a2
def convert_CDEFGABC1( str1 ):
str2 = str1.strip()
if str2[0] == "C":
n1 = 60
elif str2[0] == "D":
n1 = 62
elif str2[0] == "E":
n1 = 64
elif str2[0] == "F":
n1 = 65
elif str2[0] == "G":
n1 = 67
elif str2[0] == "A":
n1 = 69
elif str2[0] == "B":
n1 = 71
if len(str2) > 1:
n1 = n1 + (int( str2[1] )-4)*12
if str2[-1] == "s":
n1 = n1 + 1
elif str2[-1] == "f":
n1 = n1 - 1
return n1
def convert1( str1, oct1 ):
str2 = str1.strip()
n1 = -1
a1 = []
if str2.isnumeric(): # MIDI numeric
a1 = [ int( str2 )+oct1 ]
elif "_" in str2: # chord
a2 = str2.split("_")
n1 = convert_CDEFGABC1( a2[0] ) + oct1 # root
if a2[1] == "M":
a1 = [ n1, n1+4, n1+7 ]
elif a2[1] == "m":
a1 = [ n1, n1+3, n1+7 ]
elif a2[1] == "M7":
a1 = [ n1, n1+4, n1+7, n1+11 ]
elif a2[1] == "7":
a1 = [ n1, n1+4, n1+7, n1+10 ]
elif a2[1] == "m7":
a1 = [ n1, n1+3, n1+7, n1+10 ]
elif a2[1] == "m7f5":
a1 = [ n1, n1+3, n1+6, n1+10 ]
else:
n1 = convert_CDEFGABC1( str2 )
if n1 > 0:
n1 = n1 + oct1
a1 = [ n1 ]
return a1
def set_init1():
global len1
global vol1
global oct1
global chn1
global ins1
global busy1
len1 = 1.0
vol1 = 127
oct1 = 0 * 12
chn1 = 0
ins1 = 0
busy1 = 0
def set_param1( a1 ):
global len1
if a1[0] == "set_BPM1": # beats per minute
len1 = 60.0 / float( a1[1] )
print( "len1:" + str(len1) )
elif a1[0] == "set_duration1": # sec
len1 = float( a1[1] )
print( "len1:" + str(len1) )
def tone1( a1, vol1 ):
global len1
if "set_" in a1[0]:
set_param1( a1 )
print( a1 )
else:
a2 = []
for i1 in range( len(a1)-1 ):
a2 = a2 + convert1( a1[i1+1], oct1 )
print( [ a1, a2 ] )
for i1 in range( len(a2) ):
op1.note_on( a2[i1], vol1 )
tm1.sleep( float( a1[0])*len1 )
for i1 in range( len(a2) ):
op1.note_off( a2[i1], vol1 )
def play0():
global a0
global busy1
if busy1 < 1:
busy1 = 1
for a1 in a0:
tone1( a1, vol1 )
busy1 = 0
def play1():
frame1.after( 1000, play0 )
def click_list1( self ):
global file1
global list1
global n1
global a0
set_init1()
n1 = listbox1.curselection()[0]
file1 = list1[n1]
a0 = get_a1( file1 )
print( file1 )
frame1.after( 1000, play0 )
path1 = os.path.dirname(__file__) + "/chord1/"
list1 = glob.glob( path1 + "*.txt" )
n1 = 0
file1 = list1[n1]
a0 = get_a1( file1 )
print( a0 )
len1 = 1.0
vol1 = 127
oct1 = 0 * 12
chn1 = 0
ins1 = 0
busy1 = 0
set_init1()
pm1.init()
op1 = pm1.Output(0)
op1.set_instrument(ins1, chn1)
frame1 = tk1.Tk()
frame1.title( 'chord player v0.1' )
frame1.geometry( "350x270+100+100" )
btn1 = tk1.Button( frame1, text="play", command=play1 )
btn1.place( x=10, y=10, width=60 )
listbox1 = tk1.Listbox( frame1, selectmode='single' )
listbox1.place( x=10, y=50, width=305, height=200 )
scrollbar1 = tk1.Scrollbar(frame1, orient='v', command=listbox1.yview)
scrollbar1.place( x=305, y=50, height=200 )
listbox1.configure( yscrollcommand=scrollbar1.set )
for list2 in sorted( list1 ):
list3 = os.path.split( list2 )[1]
listbox1.insert('end', list3 )
listbox1.bind('<<ListboxSelect>>', click_list1 )
frame1.mainloop()
op1.close()
pm1.quit()
