(CoSECiVi'14) Low-cost step aerobics system with virtual aerobics trainer
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Alejandro Rosa-Pujazón Isabel Barbancho Lorenzo J. Tardón Ana M. Barbancho
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INTRODUCCIÓN
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
EVALUACIÓN
CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS
DETECCIÓN DE BEATS: detección de la estructura rítmica
ESTIMACIÓN DE INTENSIDAD: generación de comandos de diferentes niveles de dificultad
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Aplicación de nuevas tecnologías a experiencias interactivas con la música
Experiencias más enriquecedoras e inmersivas
Simplifica/Facilita el acceso a experiencias musicales
Nuevos paradigmas de interacción musical que no serían posibles con métodos más tradicionales
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Objetivo – Simulador de step-aerobics
Bajo coste
Intuitivo y fácil de utilizar
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Simulador de step-aerobics
Detección de “gestos” Wii Balance Board
Aplicación Android
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Paradigma de interacción intuitivo: usuario recibe direcciones por parte del instructor y realiza los pasos indicados
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Simulador de step-aerobics
Onsets secuencia de tiempos de ataque de las notas mantiene la información de la estructura rítmica y simplifica el análisis
1ª Función: detectar posición exacta de beats en la melodía
2ª Función: generar comandos de step-aerobics de acuerdo a la intensidad rítmica de la pieza elegida
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Algoritmo de detección de onsets
Tratamiento diferenciado en sub-bandas de frecuencia
Extracción de picos: - Se eliminan/aglutinan los picos “muy juntos” - Resultado final: secuencia de onsets en el tiempo
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Análisis en frecuencia para mayor generalidad
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Algoritmo de detección de beats (Dixon 2001)
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Estimación de tempo: se calcula la diferencia en el tiempo de cada par de onsets (Inter-onset Intervals, IOI)
La información rítmica está contenida en los IOI entre 50 ms y 2 s (Handel, 1989)
Algoritmo de clustering sobre el conjunto de IOI genera diferentes hipótesis de tempo (imagen Dixon 2001 ejemplo de 5 posibles valores de tempo a partir de la agrupación de los IOI)
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Algoritmo de detección de beats (Dixon 2001)
Sistema basado en agentes para detectar los “beats”
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Se crea un conjunto de agentes con un valor Tsalto o de los valores de tempo encontrados
A partir de un instante inicial, los agentes recorren la secuencia de onsets en pasos de ti+1 = ti + Tsalto
Si hay onsets “suficientemente cerca” (según un umbral) de ti+1 , se modifica parcialmente el valor de Tsalto para intentar coincidir con el onset encontrado
Al finalizar su recorrido, cada Agente indica una secuencia de instantes temporales, y una puntuación en función de cómo de cerca están dichos instantes a eventos rítmicos (onsets) en la canción
El Agente con mejor puntuación define la posición temporal de los “beats”
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Estimación del grado de intensidad
La categoría más común se toma como referencia y se le asigna una intensidad base. La intensidad del resto de categorías se asigna en función de cómo sea su densidad media de onsets con respecto a la referencia
Enventanado de onsets: - Ventanas de Tc~24 golpes de tempo - 50% solapamiento
Función “densidad de onsets”: - Se calcula el total de onsets en la pieza - Se asigna un valor de densidad a cada ventana en función de la relación entre los onsets en la ventana con respecto al total
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Partimos nuevamente de la secuencia de onsets
Diferentes niveles de densidad de onsets se asocian a diferentes niveles de intensidad rítmica: clustering por k-NN k categorías
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Estimación del grado de intensidad
Ejemplo para k=3
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A B B B C C B B A B B C C B
3 categorías (A, B y C) A B C
Número medio de beats por categoría 15 23 47
Nivel de intensidad asociado Bajo Medio Alto
B es la categoría más común y se toma como referencia. La intensidad de A y C se ajusta en relación al número medio de onsets asociado a las mismas
Asignación de comandos de step-aerobics de dificultad variable en función de la intensidad de cada bloque
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Evaluación experimental: 10 participantes
Tres niveles de intensidad: estándar, alto y bajo.
1 sesión de steps con una de 5 canciones posibles.
Comandos presentados por pantalla.
Ejercicios de baja y estándar intensidad: 4 pasos. Alta intensidad: 8 pasos.
0 2 4 6 8 10
Utilidad
Satisfacción
Novedad
Facilidad de uso
Sincronización
Media
Min
Max
11
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Implementación de un sistema de bajo coste para simulación de step-aerobics
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Líneas futuras
Analiza la estructura rítmica y asigna comandos y ejercicios de forma acorde a la intensidad rítmica en cada momento
Añadir comandos por voz y asesoramiento y evaluación profesional para refinar la presentación y secuenciación de los ejercicios
Evaluación con usuarios: se reporta en general una experiencia positiva
Limitaciones: interacción visual y dificultad en la secuenciación de algunos ejercicios
Aplicación como herramienta de apoyo para rehabilitación