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研究生:歐陽秉忠
研究生(外文):Ping Chung Ou Yang
論文名稱:運用三軸加速度感測器辨識動作之指揮程式
論文名稱(外文):A Conductor Program using the Motion Recognition System with a Three-dimensional Acceleration Sensor
指導教授:呂仁園呂仁園引用關係
指導教授(外文):R. Y. Lyu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:資訊工程學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
論文頁數:108
中文關鍵詞:wii三軸加速度感測器指揮軌跡動作辨識加速度感測器手勢拍點偵測修裁訊號
外文關鍵詞:wiiThree-dimensional Acceleration SensorconducttrajectoryMotion RecognitionAcceleration Sensorgesturebeat detectionprunesignal
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近年來,科技結合音樂的發展日趨普遍,人們能夠透過電腦來創作音樂,但是卻缺乏了互動性。本論文採用三軸加速度感測器,實作一套指揮控制系統,提供人們以自然的方式揮動手臂來即時地指揮控制歌曲,有如真實的指揮場合。
在本研究中,我們提出了一套拍點偵測(Beat Detection)結合修裁(Prune)的技術,從訊號的分析來得到拍點的時刻,再經由這些時刻計算出指揮速度(Tempo),並且達到指揮動作的辨識。我們採用一種簡單卻有效率地對應方式控制歌曲:揮動速度影響歌曲速度,揮動大小影響歌曲音量。
本研究總共收集的指揮動作為:二拍、三拍、四拍、六拍,資料總數為2000筆,平均辨識率為92.9%。此外,為了評估拍點偵測的正確率,總共收集了1800筆拍點資料,與人工標記上限的平均誤差約為0.0296秒即可達到90% 的正確率。
In recent year, there are more and more popular with computer science and music. People use computers to compose music, but it lacks of interactive. In this thesis, we use three dimensional acceleration sensor for developing a conductor system. It provides us a natural way to wave our arm to control songs, just like a real concert occasions.
In this thesis, we provide a strategy of Beat Detection and Prune, which analysis signals and will be able to get the beat interval. According to the beat interval, we can calculate the tempo and recognition beat type. We decided upon was simple but effective: gesture speed is mapped to tempo, and gesture size is mapped to volume.
In this research, we collected some beat types: two beat, three beat, four beat, and six beat. The total of conducting data is about 2000, and the average of recognition rate is 92.9%. Besides, in order to evaluate the correct rate of Beat Detection, we collected 1800 testing data. We found that the average error of our system is about 0.0296 seconds to reach 90% correct rate.
誌謝 v
中文摘要 vi
Abstract vii
目錄 viii
圖目錄 xi
表目錄 xiv
第一章 緒論 - 1 -
1.1 研究背景 - 1 -
1.2 研究動機 - 3 -
1.3 研究目的 - 4 -
1.4 章節概要 - 5 -
第二章 相關研究介紹 - 7 -
2.1 手勢相關研究 - 7 -
2.2 加速度之定義 - 13 -
2.3 系統裝置介紹 - 14 -
2.3.1 三軸加速度感測器 - 14 -
2.3.2 藍芽簡介 - 18 -
2.4 定義動作 - 23 -
2.4.1 三軸之定義 - 23 -
2.4.2 基底動作之定義 - 25 -
2.4.3 指揮拍法動作定義 - 27 -
第三章 音樂相關理論 - 30 -
3.1 基本樂理 - 30 -
3.2 MIDI簡介 - 36 -
3.2.1 MIDI的由來 - 36 -
3.2.1 MIDI的格式與運作方式 - 37 -
3.3 ABC音樂標記法 - 43 -
第四章 研究方法 - 45 -
4.1 系統架構 - 46 -
4.2 指揮拍法辨識 - 51 -
4.2.1 隱藏式馬可夫模型 - 51 -
4.2.2 維特比搜尋演算法 - 54 -
4.2.3 偵測拍點方法 - 56 -
4.3 基底動作辨識 - 62 -
第五章 系統實作 - 64 -
5.1 系統概觀 - 64 -
5.2 操作流程 - 65 -
5.3 系統介面 - 68 -
第六章 實驗結果 - 72 -
6.1 指揮拍法辨識率 - 72 -
6.2 拍點偵測正確率 - 73 -
6.2.1 驗證方法 - 73 -
6.2.2 驗證結果 - 77 -
6.2.3 評估人工標記答案 - 82 -
第七章 結論 - 87 -
參考文獻 - 89 -
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