感触センサー等を使用した装置の開発

質問

感触センサー等から得た信号をMIDI信号へ変換し、音として表現する装置の開発を行いたいのですが、知識不足でどなたかお力をお貸し下さい。
虫の歩く振動や、雨粒が落ちる様子を音へ変換するにはどのようなことをすればよいのか、アイデアをお願いいたします。

回答No.5

noname#230359

MIDIの規格についてはさまざまな情報がありますのでご参照下さい。

お問い合わせのようなシステムを作るうえでの大きな課題は，
センサの出力に含まれるノイズ成分と所要の信号成分をどのように切り分ける
か（信号処理するか）にあるよう想像します。

まずは，センサの出力信号がどのような信号レベル，ダイナミックレンジ，
周波数成分・・・・であるか良く分析することがスタートでしょう。

周波数が音声帯域（20Hzから20kHz程度）であれば，オシロスコープなどで
時間領域の波形観察をした上で，スペクトラムアナライザで周波数成分に
どのような特徴があるのかを良く調べることが最初の仕事と思います。

スペクトラムで特徴が捉えられる信号であれば，周波数フィルタによる信号
処理で必要な成分を取り出せるでしょう。特徴が判って，信号処理方法の方針
がみえてきたなら，センサ信号をＡ－Ｄ変換して，その後の処理はソフトウェ
アに任せればいいでしょう。マイコンレベルで処理できるか，ＤＳＰが必要
となるかは，処理する信号量と必要な速度次第でしょう。

信号のどのような特徴を捉えて，聞き手に音楽的な感覚を与えるようなMIDI信
号に変換するかが，お問い合わせのようなシステムの「肝」です。技術的な基
本についてはある程度情収集できると思いますが，どのような音を作りたいか
次第で変換手法を選ぶことになると思います。また，試行錯誤的な開発が必要
不可欠になると思います。

なお，センサからの信号はダイナミックレンジが極めて高い可能性があるので
アンプが飽和しないように予め不要成分をフィルタ処理したり，振幅を自動調
整（AGC）したりするような処理が必要になるでしょう。また，MIDI信号に変
換するまでの中間処理段階では，音量を決める振幅成分と音質を決める周波数
（波形）成分を分けて処理することが良さそうに思います。

音声帯域以下，あるいは音声帯域を超える周波数帯域の信号であれば，何らか
の周波数変換処理が必要ですね。

もともとの信号に含まれるノイズが大きくて，通常のフィルタなどで処理しき
れないのでれば，ロックインアンプなどのテクニックで信号を取り出すことが
必要になるかもしれません。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
難しいこと考えずに，例えば雨音であれば，
「ぽつん」というようなイメージに合致する信号をMIDIで作っておいて，
センサ信号は，その出力タイミングのきっかけを与えるだけに使えばいいのか
もしれません。

音声スペクトルの解析方法

(1) http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%AB%E3%83%9E%E3%83%B3%E3%83%88

(2) http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%AB%E3%83%9E%E3%83%B3%E3%83%88

(2)には，解析ソフトDSSF3が紹介されています。ライトバージョンは\9800と
のことです。お試しになっては如何でしょうか。

スペクトラム解析だけならフリーソフトもあります。普通のパソコン（サウンド入力がある）ならば，インストールするだけで使えるはずです。
　　http://www.ne.jp/asahi/fa/efu/index.html

(2)のＵＲＬ　貼り間違っていました。訂正します。
　　http://www.ymec.com/hp/signal/voice1.htm

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/MIDI http://www.pluto.dti.ne.jp/~daiki/Midi/Midi.html http://www.midipal.co.jp/doujou/

お礼

ありがとうございます。

なるほどなるほど。
とても難しいないようですが、少し分かりました。
だんだんイメージが近づいてきているような気がします。

でも実際形にするにはまだまだ問題が多そうです、実際私自身シンセサイザーとか、音楽ソフトをいじった経験はあるのですが、作る側の知識や経験が無い為道のりは遠いようですが、がんばりたいと思います。

回答No.4

noname#230359

感触センサーってどんなのでしょうか？
http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/0511/18/news121_3.html
いくら検索してもそれらしい製品は見つかりません

近いものとしては
感圧センサ
http://www.inaba-rubber.co.jp/b_products/inastmer/index.html
http://www.interlinkelec.co.jp/products/fsr400.html
http://www.nitta.co.jp/product/mechasen/sensor/tactile_top.html
http://www.robotsfx.com/robot/AGB65_4FS.html
http://robot.tsukumo.co.jp/goods/2340104844178/702010000000000/
それぞれ微妙に出力信号が違うしそれなりのアンプが必要ですし

>虫の歩く振動や、雨粒が落ちる様子を音へ変換するにはどのようなことをすればよいのか、
この「虫」がゴキブリが走る音や雨粒が地面に落ちた音なら
単純にアンプで増幅するだけで
それなりに太鼓の音程度には出せると思う、周波数変換とかせずとも

毛虫が感触センサー上を這う圧力変化を音にするなら
回答（１）、（２）さんの説のような何らかの周波数変換が必要でしょうけれど

お礼

ありがとうございます。
感触センサーは下記のアザラシ型ロボットなどによると、センサーのどのあたりにどのくらいの力がどのように加わったかということを計測するためのセンサーなので、感圧センサーと同じものだと思われます。
http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/0511/18/news121_3.html

雨の音や虫の振動などを増幅させるというよりは、最終的にアンビエントなメロディーになれば成功だと考えています。
うーん私まだまだ勉強不足ですねー。

回答No.3

noname#230359

信号変換等は門外漢のため良くわかりませんが、
電子ドラムで音を鳴らすようなイメージで考えたらいかがでしょうか。
　　振動
　　↓
　　ＡＤ変換
　　↓
　　ＭＩＤＩ信号に変換（トリガ、音程、強弱、各種コントロール）
　　↓
　　ＭＩＤＩ音源
見たいなイメージでしょうか・・・

お礼

ありがとうございます。
なるほどなるほど！
見えてきたような気がします！
確かに電子ドラムの原理が近いようなイメージです。
ドラムスティックが雨のようになるのでそこまで繊細な振動を感知できるのが
感触センサーでしょうか？（私自身が感触センサーに詳しくないのですみません。。。）
どなたかこのような装置の作製できる方、業者さんいませんでしょうか？
よろしくお願いします！

回答No.2

noname#230359

かなり昔の知識なので間違っている可能性があるのであしからず。

MIDIって音楽データであって、音源データではなかったのではないでしょうか？

あなたのしたい事は感触センサーのアナログ値をシンセサイザーに入力可能な
アナログに変換できる前提で。
シンセサイザーで基本音源に対して雨粒の音を変調させるという事になると思います。
その上でMIDIデータを使用してシンセサイザーで変調した音源を使用し
再生するということになるのでは？

感触センサーはアンプ経由の出力が多分０-５V程度の電圧や４－２０の電流出力のはずだから、インピーダンスマッチングも含めてシンセサイザーに入力できる電圧（たとえば１VPPとか）に変換が必要と思いますよ。

もしくは変調したＷＡＶＥファイルにしたものをＸＭＦ形式のＭＩＤＩにすれば解決できるのかな？

http://ja.wikipedia.org/wiki/MIDI
http://www.proun.net/guide/index.html

ＮＯ３さんへの返答でなんとなくやりたいことが見えてきました。

でも
>私自身が感触センサーに詳しくないのですみません
つまり具体的なセンサー名ではない訳で、想像した名前で
具体的な機種も内容も決まってないわけですよね。

さらに、あなたは電気的知識は皆無のようで。
＞装置の作製できる方、業者さんいませんでしょうか？
と、なるわけですよね。

あなたがやりたい事をリサーチして具現化するには、かなりの打ち合わせが必要です。
システムの素人さんは、自分が解っていることは相手も解っていると信じて
少ない情報しか出さないので、完成後イメージと違うともめることが多いです。
受けるほうは、言われた事（仕様書に書かれた事）しかできないのです。
そういった事を避けるため十二分に打ち合わせが必要です。
さらに、回路を手組みし、チューニングしと手間がかかるので出来上がった
物は部品代の数十倍工数がかかりますよ。
その辺をご理解の上、業者と折衝されることを薦めます。
まともな仕事として受けるなら、多分５０万円以上かかるような気がします。

でも
あなたの周囲に個人の趣味的に作ってくれるスキルがある人が居るのなら
たとえば「感触センサー」μｇレベルの変化を取るとなるとマイクの授音部をそのまま使えばいいかもしれないけど、物体の物理的な移動を変換するには
ダイナミックレンジが狭すぎると思う。
圧電マイクぐらいを使えばいいかも
入ってきた信号をアンプで増幅して単純ＡＤ変換かけて立ち上がりを
パルスにし、ＭＩＤＩのトリガー入力に接続可能な電気信号に変換する。

これぐらいの文章が即理解できる人なら製作可能でしょう。

お礼

ありがとうございます。
感触センサーがシーケンサーのような役割をして、midi信号により
シンセサイザーの音が鳴る装置で、最終的にはシンセの音が出る装置です。
説明不足ですみませんでした。。。
どうも難しいようですが、なにか良い方法がないものでしょうか？。。。。
うーん。。。

回答No.1

noname#230359

毎度ＪＯです。
>>感触センサー等から得た信号
この信号の周波数は低く人の耳では認識出来ない可能性があります、
そこで人の耳で認識出来る信号で「変調」してみては？

参照ＵＲＬ内
信号波は感触センサー等から得た信号
搬送波は1kHzの正弦波等

参考URL：

http://www.vsl.gifu-u.ac.jp/~kijima/course/2000hj2/osc_mod/AM.rgb.gif

お礼

ありがとうございます。
変調について早速調べてみますね。
ではでは。