Post on 18-Aug-2015
Valutazione sperimentale della qualita percepitadall’esecutore al pianoforte digitale aumentato con
sistemi di feedback aptico
Relatore: prof. Giorgio Klauer Candidato: Lorenzo MalavoltaCorrelatore: prof. Federico Avanzini
10 Marzo 2015
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 1 / 20
Scopi della tesi
Valutare l’influenza della componente vibrotattile sulla percezione qualitativadi una tastiera digitale
Individuare gli eventuali condizionamenti delle performance musicali conl’aggiunta di feedback aptico
Indagare l’importanza del contenuto spettrale dei campioni audio utilizzatiper la trasmissione delle vibrazioni
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 2 / 20
Pianoforte Digitale
Strumento elettronico che tenta di simulare le sonorita di un pianoforte acustico inmodo piu realistico possibile:
dimensione ridotte agevolano il trasporto
diverso utilizzo dei martelletti rispetto ad un pianoforte acustico
tasti pesati
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 3 / 20
Feedback Aptico
Risultato del contatto tra il corpo dell’esecutore ed il corpo vibrante dellostrumento musicale:
migliore playability dello strumento e della performance musicale
influenza della componente vibrotattile sulla qualita percepita dello strumento
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 4 / 20
Pianoforti digitali aumentati con feedback aptico
Implementazione del feedback tattile negli strumenti digitali:
1978 presso ACROE1, primo feedback tattile su pianoforte
2002 presso NIME2, MIKEY project di De Poli e Oboe (a)
2006 presso NIME, Viblotar di Marshall e Wanderley (b)
(a) (b)
1Association pour la Creation et la Recherche sur les Outils d’Expression2New Interfaces for Musical Expression
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 5 / 20
Le fasi del progetto
1 Analisi dei campioni vibratori a disposizione
2 Elaborazione e generazione di nuovi campioni audio
3 Implementazione dei diversi tipi di vibrazioni sulla tastiera digitale
4 Fase sperimentale
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 6 / 20
Analisi dei campioni
Disponibilita di un banco di campioni vibratori registrati per tutti i tasti di unpianoforte acustico a diversi livelli di dinamica attraverso l’utilizzo di unaccelerometro.
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 7 / 20
Elaborazione e generazione dei campioni
Generare dei nuovi campioni con una forma d’onda piuttosto simile ai campioni dipartenza, ma con contenuto spettrale costituito da rumore bianco:
grafico d’esempio delle due forme d’onda sovrapposte
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 8 / 20
Tastiera prototipo
Viscount Galileo VP-91:
rimozione del case originale e fissaggio della tastiera su un pannello dicompensato (c)
implementazione di due attuatori al di sotto della tavola di legno (d)
(c) (d)
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 9 / 20
Fase sperimentale
Durante il progetto sono stati svolti due esperimenti qualitativi:
1 scopo del primo esperimento era quello di indagare la qualita dello strumentopercepita dai soggetti in presenza o assenza di vibrazioni (esperimento A)
2 scopo del secondo esperimento era di comprendere se, con l’aggiunta difeedback vibrotattile, il modo di suonare dei soggetti fosse cambiato(esperimento B)
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 11 / 20
Esperimento A
Dettagli task sperimentale:
3 fasi della durata di 10 minuti, durante ciascuna fase confrontare i due setup(alterabili attraverso il touchpad del laptop)
laptop a disposizione del soggetto per poter riportare punteggi dei test inqualsiasi momento
suonare liberamente
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 12 / 20
Risultati esperimento A
Preferenza generale per i due setup con implementazione di vibrazioni (C/D)
Non emerge una differenza statisticamente significativa tra i diversi tipi divibrazioni
−0.5
0
0.5
dynamic.controlengagement richness naturalness preferenceRating scale
Qua
lity
ratin
gs
vibes
B
C
D
Digital piano
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 14 / 20
Risultati esperimento A
A causa delle grandi differenze nelle valutazioni, i soggetti sono stati divisi in duegruppi in base al loro giudizio riguardo il parametro preference utilizzando unsemplice k-means classificatore.
2/3 dei soggetti sono nel gruppo positivo (e)
setup D meno preferito
setup C preferito al setup B
0
0.5
dynamic.controlengagement richness naturalness preferenceRating scale
Qua
lity
ratin
gs
vibration
B
C
D
Digital piano, positive group
(e)
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
dynamic.controlengagement richness naturalness preferenceRating scale
Qua
lity
ratin
gs
vibration
B
C
D
Digital piano, negative group
(f)
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 15 / 20
Esperimento B
Dettagli task sperimentale:
eseguire scala di Re maggiore (ascendente/discendente) ad una sola mano,partendo da Re2 lungo 3 ottave
dinamica prestabilita (pp, mf, ff)
metronomo 120 bpm, una nota al secondo
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 16 / 20
Risultati esperimento B
Le medie dei valori di velocity non presentano differenze significative tra i duesetup (g)
La presenza di vibrazioni da un’impressione complessiva di dinamica piuelevata dello strumento (h)
0.ff 1.ff 0.mf 1.mf 0.pp 1.pp
4060
8010
012
0
Scales data, subjects 1−8, whole range
MID
I vel
ocity
(g)
0
25
50
75
100
125
ff mf ppdynamic
Vel
ocity vibes
0
1
Subjects 1−8, whole scale
(h)
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 18 / 20
Conclusioni
Realizzazione di una tastiera prototipo con l’aggiunta di feedback aptico
Percezione delle vibrazioni tradotta dai pianisti come un fattore che migliorala qualita generale dello strumento musicale
Presenza della componente vibratoria sembrerebbe non influenzareparticolarmente la performance dell’esecutore
Importanza relativa del contenuto spettrale dei campioni utilizzati per latrasmissione delle vibrazioni
Espansione del range dinamico dello strumento musicale
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 19 / 20
Sviluppi futuri
Realizzazione di esperimenti qualitativi piu approfonditi (accordi)
Indagare in maniera piu approfondita l’aspetto della trasmissione meccanicadella vibrazione
Creazione di un modello fisico che sintetizzi oltre al suono, anche i segnali divibrazione
Lorenzo Malavolta 10 Marzo 2015 20 / 20