生物传感器融合：新界面互动多媒体艺术外文翻译资料

 2022-11-12 20:07:16

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生物传感器融合：新界面互动多媒体艺术

长岛洋一

图像信息科学技术实验室

1-1-8，Shinsenrinishi Machi，Toyonaka，大阪，565-0083，日本

（nagasm@computer.org）

摘要：本文旨在研究一些新的计算机音乐接口。以及互动多媒体艺术。我们已经生产了许多传感器、接口和交互式计算机音乐系统，创作许多作品和表演我们研究的应用。在本研究中，主要应力集中在不使用机械传感器、开关和与人体紧密接触的人体表演者。我们将报告并演示生物传感器、光学传感器和静电传感器。我们不只需单独使用这些传感器，也可使用“传感器融合”技术检测人的表演者，构建良好的“人的接触”关系是非常重要的。我们将讨论关于这种方法的问题和技术。

  1. 导言

我们的研究称为Pegasus项目（执行制粒、自动化、连续和统一同步）产生了许多实时性能的实验系统和许多原始的并完成了多项工作。该项目的最近一步是以“多媒体”为目标。“互动艺术”，由CG艺术家、舞者和诗人合作完成[Nagashima95a][Nagashima95b]。现在在这一步主要的压力落在与执行者的“软连接”上，而不是使用机械传感器、开关。与人体的紧密接触。我们报告并演示生物传感器、光学传感器和本文介绍静电传感器。

2.微型生物利用

第一个接口是检测人体肌肉脉冲的“微型生物”传感器。著名的“生物利用”是一个很好的传感系统检测人类的生物信息，但它非常昂贵、庞大和沉重。我们的原创“微型生物使用”传感器（图1）的成本约为百分之一，很小，像VHS磁带，非常轻，携带电池。

图1微型生物用途（图片源自作者实践）

该系统包括：（1）具有降噪功能的模拟传感运算放大器电路；（2）使用的直接噪声输出缓冲器。音乐的自然生物噪声，（3）A/D转换器，（4）紧凑型CPU卡来管理A/D信号，减少噪音和转换为MIDI信息。该接口的前端传感电路（图2）由我们的合作者Masaki Teruoka先生（京都，日本）高增益差分放大器检测人体肌肉脉冲，并用接地触点的信号。肌肉信号有两个输入，地面信号有一个输入以消除噪音。

图2.“微型生物用途”传感电路（由Masaki Teruoka先生设计）

当我们使用“生物胶”时，我们必须使用带接触胶的接触带，但不需要使用任何胶。我们的“微型生物用途”。我们使用简单的腕带，用于释放静电攻击来进行SIMM。内存与切割内部电阻（图3）。该传感器检测触点之间的肌肉脉冲。

图3微型生物接触（图片源自作者实践） 图4使用“微型生物用途”的性能（图片源自作者实践）

该传感器被用于名为“Brikish Heart Rock”（1997）的工作，两名表演者的现场电脑音乐：A长笛手和传感器手。在这篇文章中，没有使用它的MIDI输出，只使用音频输出。作为一种即兴表演，传感器播放器可以同时移动手臂和手。的模拟输出传感器是肌肉的噪声信号，利用效应器对声音进行实时处理。持续时间里这篇文章没有被修正，因为两个表演者和一个计算机操作员可以继续任何场景，以及可以用即兴表演重复任何中断模式（图4）。

3.心跳传感器

这个传感器是为前八化武的“可听距离”项目制造的。这项工作赢得了1997年国际商会第一届双年展（交流中心）第二届大奖赛，定期举行使用虚拟现实安装交互式多媒体。三名参与者称为“玩家”步行在黑暗的房间里，有用于3D-CG和3D声音的HMD和耳机。一个玩家观看其他2个玩家的CG图像和收听其他2名球员的声音同步到每个心跳。系统检测每个玩家的点，距离和方向与CCD摄像机实时。系统生成相关的图像和声音由于彼此的距离和方向，所以玩家可以体验到“可听见的”距离。我们测试了一些方法为了检测心脏跳动，最后我们使用一对LED和一对连接耳朵的phoro-tr装置（图5）。该耳朵传感器连接到接口模块。它包括：（1）传感器的数字输入，（2）紧凑型CPU卡管理输入作为每个心跳事件的插值，并通过微波发送按摩（图6）。接收器将此消息转换为MIDI信息。

图5耳传感器的心脏跳动（图片源自作者实践） 图6接口模块（图片源自作者实践）

4.竖琴传感器

第三个接口是“harp传感器”，采用工厂自动化的光纤传感器。光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用， 使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用。在我们的装置中这个接口是木制的具有二维光学“弦”的矩形框：框内有13根垂直弦和3根水平弦。（图7）。

默认情况下，该传感器的输出MIDI消息映射类似于经典竖琴。表演者可以演奏垂直13弦的三个八度音阶随水平3弦而变化。这个传感器是用来工作的被称为“Atom Hard Mothers”（1997年），为两名表演者提供实时图形的计算机音乐，以及被称为“Atom”（1998年），为基玛和独唱演员提供现场电脑音乐。在这些片段中，该传感器的MIDI输出用半音弦作竖琴，用6个锣作打击乐器，用3个钟或单板演奏使用max的实时控制（图8）。

图7“harp传感器”（图片源自作者实践） 图8“harp传感器”（图片源自作者实践）

5.静电垫交互设备

第四个接口是带有内部图形显示系统的“静电垫”传感器。人类表演者的5个金属垫的软触摸产生几种类型的MIDI输出和80个LED显示模式。小组。我们使用这个接口不仅作为乐器，而且作为多媒体的控制器和显示器。以下是这一个交互多媒体设备安装（图9）。

图9“静电垫”传感器（图片源自作者实践） 图10“静电垫”的性能（图片源自作者实践）

该系统包括：（1）阈值电平可控的静电噪声传感电路；（2）紧凑型CPU。卡来管理此信息并生成5个模式短语到MIDI消息。这个传感器是用来工作的被称为“Brikish Heart Rock”（1997年），两名表演者的现场电脑音乐和名为“Ten Nimo Noboru”的作品Samusa Deso（1997年），四位表演者的实时计算机音乐和实时图形。在这些片段中，MIDI输出该传感器被用作“软接触”敲击部分（图10）。

6.传感器融合技术

我们使用这些传感器不仅作为独奏乐器，而且作为“传感器融合”系统的一部分。例如，图11显示了工作“原子硬母亲”的系统框图。在这一块，有3个用于检测性能的特殊传感器和这些消息被合并为“模式”的max patchMatcher、System Controller和Algorithmic Composer。重要的是过滤MIDI消息，因为在某些情况下，实时传感器的流量很大。因此，我们生产了许多性能设备：MIDI与可编程消息过滤器等合并。图11显示了我们的原始传感器、接口和系统与其他商用软件一起使用普通的MIDI协议。MIDI设备。所以我们在MIDI消息中定义特殊信息。例如，几乎所有乐器都有不接受“一个mm-pp”消息（多声压），因此我们对每个定义的协议使用“af-mm-pp”（16ch）。多媒体信息可以通过网络在各种应用中传输。多媒体信息的含义是指具有多个参数的信息，这些参数可以根据所传输的特定信息的重要性进行增强或减弱。例如，在视频环境中，可能会向屏幕提供前景和背景信息。屏幕通常可以是视频屏幕或计算机屏幕。这种系统最常见的例子是交互式视频系统，如有线电视网络（即QVC或家庭购物网络）。这些类型的系统允许查看者查看屏幕并根据屏幕上的信息选择他/她可能需要的产品类型，然后拨打特定的电话号码购买产品。

图11“原子硬母亲”系统框图（图片源自作者实践）

  1. 结语

总结我们在本文中报告了4个研究实例。传感器技术不仅适用于音乐，还适用于人机界面系统。在未来的时候，方方面面都有可能运用到这些交互设备与技术。我们将继续这项研究，包括另一种音乐传感器和人机界面应用。

参考文献

[长岛35a]Y.长岛。多媒体互动艺术：计算机图形和计算机音乐的系统设计和实时性能的艺术概念。第六届国际人机交互会议录。日本横滨爱思唯尔，1995年。

[长岛35b]Y.长岛，H.Katayse，H.Inokuchi，S.一个音乐模型和图形模型相互作用和交叉的作曲环境--“听图形，看音乐”--.1995年国际计算机音乐会议录。加拿大班夫国际计算机音乐协会。

[长岛A98]Y.长岛。计算机图形和计算机音乐的实时交互性能。IFAC人机系统国际会议论文集。爱思唯尔，日本京都，1998年。

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