情報処理学会 インタラクション 2014
IPSJ Interaction 2014

A3-4
2014/2/27

音楽ライブ会場におけるリズム教示インタフェースの提案
ルークホーソーン†	  	  吉井貴映†	  	  新田英雅†	  	  浅野剛司†
田辺晃弘†	  平山貴之†	  木田純平†	  松下宗一郎†
音楽ライブ会場では観客が発光するスティックを手で振ることで，ステージ上の演奏者との一体感を強めるインタラ
クションが存在するが，誤ったリズムで振っているケースが散見される．そこで本研究ではスティックの振り方を運動センサにて解析しつつ，正しいリズムでの振りを振動や光にて教示するインタフェースを提案する．実験の結果，被験者（観客）の手首に装着した角速度センサにより，振動や衝撃に対しロバストなリズム検出を行うことができた．
また，振動によるリズム教示では，視覚的な教示に比べて正しいリズムでの振りを誘導しやすいことが分かった．

Rhythm Instructing Light Stick
LUKE HAWTHORNE† TAKAAKI YOSHII† HIDEMASA NITTA†TSUYOSHI ASANO† AKIHIRO TANABE† TAKAYUKI HIRAYAMA†JUNPEI KIDA† SOICHIRO MATSUSHITA†
A rhythm instruction system for a light stick used in a music live concert has been investigated. A wristwatch-like motion
sensing device with a rotational angle recognition engine may report the accurate timing information on each swing of the stick.
It was also found that a vibration motor was effective for the rhythm instruction in comparison with a visual aid.

1. は じ め に	  演奏者が多人数の観客に向かって音楽の演奏を行う音楽

Gz

ライブでは，曲の終わりに観客が拍手を行うことで演奏者zyGyに感想を伝える方法の他に，発光するスティックを曲のリズムに合わせて振ることで会場全体の一体感を高める手法

Gxが知られている．ここでは，曲目演奏後の拍手や歓声といxVibrationmotor

った，演奏に対して若干大きな時間遅れのあるリアクションに対し，発光スティックの振りが持つリアルタイム性の6-axis motion sensor

高さがライブの盛り上がりに貢献しているものと考えられる．しかしながら，実際のライブ会場では，いわば「間違図 1	  発光スティック及び腕時計型モーションセンサったリズム」でスティックが振られてしまうことで，場のFigure 1

雰囲気を若干壊してしまっているケースが散見される．すLight stick and wristwatch-like motion sensor

なわち，演奏される楽曲のもつリズムに全く乗れていない

2. リ ズ ム 検 出 デ バ イ ス

発光スティックの動きによって，演奏者のみならず周囲の	  図１は発光ダイオードを用いた発光スティック並びに，観客にも残念な空気が伝わってくることがある．このこと

腕時計型モーションセンサデバイスであり，発光スティッの原因が，演奏者の演目に対する知識の浅さにあるのか，クの握り手部分にはリズムを教示するための振動モーター

あるいはスティックを振る観客のリズム感覚にあるのかはと高輝度発光ダイオード（LED）が取り付けられている．

不明である．しかしながら，一般的には音楽ライブにおけ腕時計型デバイスは，6 軸モーションセンサ（3 軸加速度及る音楽には明確なリズムが存在していることから，「間違っび 3 軸角速度）に加え，振りのモーションを解析する 16たリズム」を作り出す原因が，個人のリズム感覚の中にあビットマイクロコントローラ並びにワイヤレス通信モジュる可能性が高いものと思われる．そこで本研究では，まずール（2.4GHz 帯，出力 1mW）により構成されており，総最初に発光するスティックを振るリズムを正確に検出する

重量は約 81 グラムである．このデバイスでは，振りのタイデバイスを製作した上で，振動モータや発光デバイス等をミングや強さを内部で計算し，結果をワイヤレスにて送信用いた「正しいリズム」を教示するインタフェースの検討することで，ノートＰＣの画面に解析結果をリアルタイムを行い，音楽ライブの会場の盛り上がりをより高めることで表示することができる．また，サンプリング周波数は角のできるシステムの実現を目指すこととした．

速度センサの周波数帯域から 400Hz と，リズム検出の時間† 東京工科大学
Tokyo University of Technology© 2014 Information Processing Society of Japan

分解能は 2.5 ミリ秒となっている．ここで，加速度センサ

249

については衝撃の影響を受けやすく，振りのリズムを正確と，突発的な衝撃を考慮したタイミング認識アルゴリズムに検出することが困難であるため，解析には角速度センサの採用により，振りの検出精度に大きな影響は見られなか（最大った．そして，比較的リズム感が良いと思われる被験者で1000 度毎秒）からの信号を用いることとした．

は，全ての刺激の種類に対し，振りの精度はほとんど変化しないことが分かった．このことは，視覚，聴覚，触覚のForward swing (max. angular velocity)それぞれにおいて正しいリズムの教示が可能であることを示している一方で，被験者がリズムを覚えてしまっているTime可能性が考えられる．そこで，先の実験においてリズム感が良いと判定された被験者について，発光スティックを振bpmっている途中で教示するリズムを変化させる実験を行った．
図３は，最初に分速 75 回にてリズムの教示を行い，突然分速 150 回にリズムを変化させた時に観測された振りのタイミングを示したものである．ここで，リズムの教示を視覚（LED）及び触覚（振動モータ）のそれぞれについて行っ図 2	  振りのタイミング解析を実行した例

たところ，振動モータによる教示の方が LED より 3 秒程度

Figure 2

早く正しいリズムの振りに修正されていることが分かった．

Timing analysis for light stick swing

これは，振っている発光スティックを注視し続けることが	  続いて，リズム検出については，ギターのコードストロ困難であることに起因するものと思われる一方で，触覚にークにおけるリズム検出アルゴリズムを使用した[1]．このよるリズム教示がより有効であることを示唆している．

アルゴリズムでは，図１に示した回転軸のうち，手首のひねりに感度をもつ Gy 軸と，手首の横振りに対応する Gzれた時刻と振り始めからの回転角度を見積もることで，振りのタイミングと強さを推定している．ここで，ギター演奏における利き手の手首運動では，指などがギター弦に接触する際に角速度が急変する場合があることから，角速度が最初に極大を記録してから約 50 ミリ秒の間は更に大きな角速度が検出されないことをもって，最速の「振り」が発生した時刻と見なしている．図２は，発光スティックの

1.2

Swing Interval (sec)の軸から１つを選択し，振りにおける最大の角速度が得ら

1.0

Rhythm Instruction byVibration
LED light

0.8
0.6 75 beats per minute150 beats per minute

0.4
0.2
0.0051015Time (sec)

典型的な振り方の１つである右手を体の前後に振るモーシ
ョンを Gz 軸にて検出した結果であり，前方（上段）なら

図 3	  視覚または触覚によるリズム教示に対する反応

びに後方（下段）への最大角速度と，これらが記録された

Figure 3	  Response for visual or tactile rhythm instruction

瞬間が，振りのスピード（SPEED 単位 bpm），スピードの揺らぎ（TIMING	  単位%)，最大角速度の揺らぎ（ATTACK
単位 %）といったパラメータとともに表示されている．

4. ま と め と 今 後 の 展 望	  本研究では，発光スティックを振る際のリズム感を腕時

3. リ ズ ム の 教 示 方 法 と リ ズ ム 感 計 測 結 果

計型デバイスにて計測し，実際の音楽ライブ会場にてステ
ィックを使用しながらリズムに関する教示を受けることが	  リズムを教示する際には，一般的には視覚，聴覚，ある可能である触覚による刺激によって，振りの誤りを早期にいは触覚を用いることとなる．そこで，腕時計型モーショ修正させられる可能性を見いだした．今後は，音楽そのもンセンサにてリズムの評価を行いながら，教示に合わせてのや周囲の振りの様子から教示を行うべきリズムを発生さ発光スティックを振る実験を行った．ここでは，1 分間にせる方法や，更に効果的なリズム教示方法の検討を進める

60 回~120 回といった一定のリズムで，視覚についてはことで，音楽ライブをより楽しくするインタラクションシ

LED の点滅，聴覚では電子メトロノーム，触覚に対してはステムの実現を目指して行きたい．

振動モータによる刺激によってタイミングの教示を行った．
また，振動モータによるリズム教示では，腕時計型モーシ

参考文献ョンセンサにおいてもある程度の運動信号が発生するもの

1) Matsushita S. and Iwase D.: Detecting Strumming Action While
Playing Guitar, ACM Proceedings of International Symposium on
Wearable Computers (ISWC2013), pp.145-146, Zurich (2013).の，振動衝撃にあまり感度を持たない角速度センサの特性© 2014 Information Processing Society of Japan250