Valutazione sperimentale della qualità percepita dall’esecutore al pianoforte digitale aumentato con sistemi di feedback aptico

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


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


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


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


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


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.


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


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)


Setup sperimentale


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)


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


Interfaccia esperimento A


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


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


Qua

lity

ratin

gs

vibration

B

C

D

Digital piano, positive group

(e)

−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5


Qua

lity

ratin

gs

vibration

B

C

D

Digital piano, negative group

(f)


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


Interfaccia esperimento B


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)


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


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


Technology

Valutazione sperimentale della qualità percepita dall’esecutore al pianoforte digitale aumentato con sistemi di feedback aptico