1.1 研究動機
穩定的節奏感是音樂演奏者或舞蹈表演者必須具備的技能。節奏最簡單的定 義就是聲音的長短與強弱的結合。對長短音與強弱音的感覺及反應的能力稱之為 節奏感。節奏感對音樂不熟悉者是抽象的概念。了解節奏感必須具備一個基本能 力[1]：能辨別音的長短。這項能力可以靠打拍子培養。傳統上使用節拍器幫助使 用者解釋音樂節奏與訓練音樂節奏感，利用聽覺給予使用者輔助，但節拍器無法 具體的給予使用者視覺上打拍子太快或太慢的訊息，也無法詳細告知使用者的節 奏感是否有進步或退步。因此，本研究擬研發在使用者練習音樂節奏的時候，提 供視覺與聽覺的節拍資訊來幫助使用者穩定節奏。
為了讓電腦知道使用者打拍子時的律動，必須提供一個與電腦互動的介面做 溝通。此人機介面是由系統自動決定與電腦互動的目標、允許目標與電腦有即時 互動能力。互動目標的決定是個難題。假設事先知道目標顏色為膚色的前提下，
可以利用膚色偵測法，但是此法有時會把衣服顏色誤認為膚色，造成偵測錯誤 [13]。除了顏色的資訊外，額外的資訊，例如物體的移動，也有助於提高目標偵 測與定位的正確率[28] 。造成無法與電腦有即時互動的原因有很多[11]，例如：
互動目標的運動軌跡是不規則的、追蹤目標技術複雜使得計算耗時等，這些都必 須克服才能達成即時的追蹤。
1.2 研究目的
為了培養使用者的節奏感，本研究擬以電腦視覺的技術，配合電腦音樂播放 的功能，同時提供視覺上與聽覺上的節奏資訊。本研究擬以使用者的指揮動作為 目標，利用物體偵測與即時物體追蹤技術產生的軌跡和電腦做溝通。藉由轉折點 演算法分析軌跡資訊，電腦可偵測使用者指揮的速度是否與正在播放的音樂速度 一致。在音樂節拍點出現的前後，提供視覺化的圖形標記，表示音樂節拍點出現 的時間訊息，作為使用者調整指揮速度的依據。最後給予使用者指揮練習的成 績，作為節奏感進步或退步的參考。
1.3 研究範圍與限制
本研究以使用者在室內的環境中培養音樂節奏感為範圍。利用一個固定不動 的網路攝影機來追蹤指揮動作，指揮動作不超出攝影機畫面。主要的追蹤目標可 為一個與背景顏色不同的圓頭指揮棒、指套，或其他器材，當作指揮時手的延伸。
藉由指揮動作來培養使用者音樂上的節奏感。
在此種環境與條件下，仍必須面對以下問題：
1. 一般來說，指揮家在開始指揮前，會將指揮棒做個移動表示要開始指揮 了。因此本研究在開始指揮前，會將指揮的目標物體做個移動，並且假 設此時攝影畫面中只有這一個移動明顯的物體。
2. 一般有指揮的樂團都在光源穩定的舞台上演出，因此練習指揮的節奏感 時，假設室內光源是穩定不變的。
3. 正式的指揮家與樂團在演出時，指揮家的指揮速度都會比樂團演奏歌曲 的速度快上一些，因此本研究無法完全模擬真實的指揮情境，不適用於
一般的指揮家訓練。
1.4 論文架構
本論文共分五章，第一章為緒論，第二章探討與本研究相關之文獻。第三章 提出研究中所使用的理論與方法，並描述系統的架構和演算法細節。第四章是實 驗結果和討論。第五章做總結，並探討未來的研究方向。