舞步偵測測試

本研究利用麥克風所接收到的聲音訊號，經過元素差計算以及門檻值判斷並 取得節拍出現的資訊，完成了使用者與 MIDI 音樂之間的即時互動。由於麥克風 在開放空間收音時，一定會受到一些不可預期的雜訊影響，在本研究中，雜訊的 產生可以分成輸入端、處理端以及輸出端。輸入端的雜訊表示麥克風等收音器材 品質優劣，處理端的雜訊表示採用什麼樣的錄音格式，而輸出端的雜訊則表示喇 叭撥出的 MIDI 音樂以及外在環境所發出的聲音又重新被麥克風捕捉到，這些雜 訊的產生都有可能直接影響舞步偵測的準確度。本小節將以單支麥克風為測試的 基準，測試與討論雜訊的影響因素，可分為器材本身雜訊、人聲雜訊與同步播放 的音樂雜訊。

一、 器材的雜訊

雜訊可以分為外部雜訊與內部雜訊，外部雜訊為外在因素造成的雜訊，而內 部雜訊是麥克風本身器材造成的雜訊。麥克風會因為供給電源的電壓波動引起電 子噪音，而動圈式麥克風會在線圈中的移動電子產生內部雜訊，也會因為內部材 質的電阻產生內部雜訊。在本研究中如果發生內部雜訊，很容易超過舞步偵測的 門檻值讓程式判定為舞步的出現，進而導致嚴重的誤差。

圖 4-8：舞步預測波形圖

由於這種內部的雜訊會嚴重影響本研究的結果，因此我們使用了舞步預測的 概念來防止這類的錯誤產生。首先，我們假設人類踏步速度的極限是 0.2 秒，如 果低於 0.2 秒的輸入將被判斷為非使用者的輸入，可以先排除掉裝置不穩定而發

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出的雜訊。接著我們假設使用者舞步速度的快慢不會有三倍以上的差距，因此使 用者在規律的踏步中，突然慢三倍或快三倍的速度踏步，會被程式記錄下來但不 會馬上改變輸出的音樂速度，等到趨於穩定時音樂速度才會改變。

二、 人聲的雜訊

由於互動裝置是人與機器之間的互動，因此人類說話的聲音很可能形成雜訊 的影響。對於人聲的雜訊我們進行了兩個不同的測試，分別為連續的長音與間斷 的講話聲音，並在這兩種測試中加入實際操作裝置的舞步聲進行比較。

圖 4-9：人聲雜訊波形圖

如圖 4-2 所示，左邊是人聲所發出的連續長音，右邊是間斷的講話聲音，而 圖的下方是經過元素差計算後的結果。我們可以看到上方的波形圖經過元素差的 計算後，將人聲的能量都消除掉。接下來我們將這一項實驗在實際裝置上做測 試。

圖 4-10：裝置操作與人聲雜訊波形圖

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圖 4-10 的上半部是實際操作中的聲波圖，下半部則是經過元素差計算後所 繪製的。本研究所使用的元素差方法可以把人聲明顯的消除，並且保留舞步出現 的地方。因此人聲的出現不僅僅可以被排除，而且並不影響舞步偵測的結果。

三、 同步播放的音樂雜訊

本互動裝置以使用者的舞步作為聲音訊號的輸入，而輸出方面是以改變的 MIDI 音樂作為回饋，希望以聲音對應聲音的理念進行人機互動。而這樣子的人 機互動設計會因為回播的音樂被麥克風收音導致雜訊的出現，如何避免這種情況 發生可以用裝置設計與雜音消除來解決。圖 4-11 是本研究喇叭與麥克風陣列的 實際裝置圖，依照動圈式麥克風的指向性，音樂播放的位置並不在動圈式麥克風 的收音範圍，理論上是不會造成重大的影響。

圖 4-11：喇叭與麥克風陣列相對位置示意圖

在圖 4-12 中，我們同時測試人聲與回播音樂聲對於舞步偵測結果的影響。

在測試中，我們比較了兩種情況，第一種是在安靜的情況中做測試，第二種是請 兩位測試者一位發長音一位講話，加上本研究所開發的 MIDI 音樂輸出，以符合 實際上裝置的操作來進行測試。

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圖 4-12：雜訊與舞步偵測結果波形圖

在經過以上雜訊的測試，可以知道本研究中所使用的元素差與門檻值的舞步 偵測方法對於使用者的舞步聲偵測是準確並且穩定的。一方面我們運用舞步預測 的概念來排除麥克風本身的內部雜訊，而另一方面由於元素差的優點可以將外部 雜訊給排除掉，留下舞步的資訊，進而得到準確的舞步聲偵測。

雖然經過雜訊的測試，門檻值得設定仍然可以得到穩定且精準的舞步聲偵測，

但是由於界定舞步聲的門檻值是以經驗法則為基準，因此使用者的舞步聲不夠重 或是不夠大聲，將無法超過門檻值的判定而被視為舞步。因此使用者在操作裝置 時，必頇控制舞步聲於一定的音量以上，如果低於門檻值的界定，該舞步將被受 到門檻值的影響而被視為沒有輸入，也不會進行下一步的定位。

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