Efectos Musicales Grupo PAS Universidad de Deusto

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Efectos MusicalesGrupo PAS Universidad de
Deusto
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Índice

• Introducción
• Efectos que utilizan retardos o delays
• Filtrado de la señal
• Efectos basados en la amplitud de la señal
• Efectos simples
• Efectos sofisticados
• Virtual Air Guitar
• Bibliografía

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1. Introducción

• Existen gran cantidad de efectos musicales. Por
  su naturaleza podemos distinguir
• Efectos basados en retardos
• La base de estos efectos es el retardo de la
  señal en el tiempo
• Ejemplos Eco, reverberación, regeneración, etc.
• Efectos basados en filtrado
• Como se indica, los efectos surgen del filtrado
  de la señal original
• Efectos basados en la amplitud
• Consisten en la alteración de la amplitud de la
  señal. Los clasificamos en
• Efectos simples
• Efectos sofisticados

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Muchos efectos se consiguen sumando a la señal
  original, varias copias retardadas y modificadas
  de diversas formas.
• Los más típicos son los de eco y reverberación,
  aunque no son los únicos.
• Según el efecto buscado, los tiempos de estos
  retardos pueden variar entre las pocas milésimas
  y varios segundos.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• REVERBERACIÓN
• Definición la reverberación es la suma total de
  las reflexiones del sonido que llegan al lugar
  del oyente en diferentes momentos del tiempo.
• auditivamente se caracteriza por una
  prolongación, a modo de "cola sonora", que se
  añade al sonido original.
• En una sala, la reverberación se produce de forma
  natural porque los sonidos que nos llegan a los
  oídos no proceden de un único punto emisor, sino
  que recibimos también copias reflejadas por las
  paredes, el techo, el suelo, y otros objetos

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• El tiempo de reverberación es una propiedad de
  las salas, y se define como el lapso que debe
  transcurrir para que el sonido inicial se atenúe
  en 60 dB.
• Gran parte de la música grabada se escucha en
  pequeñas salas particulares con tiempos de
  reverberación muy cortos.
• la mayoría de grabaciones comerciales incorporan
  la reverberación y otros efectos que emulan la
  acústica de grandes salas y las hacen más gratas
  al oído.
• Las reverberaciones digitales han desbancado a
  los antiguos sistemas analógicos.
• La duración y la coloración tímbrica de esta cola
  dependen de
• la distancia entre el oyente y la fuente sonora
• la naturaleza de las superficies que reflejan el
  sonido

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Parámetros
• Tiempo de decaimiento tiempo que tarda el sonido
  reverberado en disminuir 60 dB (a menudo se
  denomina TR60).
• Retardo de las primeras reflexiones en salas
  grandes las primeras reflexiones tardan en llegar
  más tiempo que en salas pequeñas, pudiendo sonar
  incluso como una especie de eco.
• Intensidad de las primeras reflexiones está
  determinada por la distancia del oyente y de la
  fuente sonora respecto a las superficies
  reflectantes. Si el oyente o la fuente sonora
  están junto a ellas las primeras reflexiones
  sonarán con mucha intensidad.
• Manipulando los 3 parámetros anteriores podemos
  crear la sensación de tamaño del recinto, y de
  posicionamiento de fuente y oyente dentro de
  él.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• También se pueden crear diferentes sensaciones
  relacionadas con los materiales de las paredes,
  suelo y techo con parámetros tales como
• Tipo de reverberación una reverberación tipo
  hall nos proporciona una coloración diferente que
  una de tipo plate, o de tipo room. Otros tipos de
  reverberación como las gete-reverbs o las reverbs
  no lineales (en las que la intensidad de las
  reflexiones no se va atenuando a medida que pasa
  el tiempo) pueden alterar poco la coloración,
  pero en cambio provocar sensaciones extrañas (ya
  que son "anti-naturales").
• Densidad de las reflexiones aumenta en función
  de la cantidad de trayectorias reflejadas que
  lleguen al oyente debido a que hay muchas
  superficies reflectantes
• Absorción selectiva de determinadas frecuencias
  está directamente relacionada con los materiales
  de las superficies reflectantes y puede simularse
  aplicando una determinada ecualización.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• EJEMPLO DE REBERBERACIÓN
• Se basa en el eco con retardos suficientemente
  pequeños, para que no se pueden oír ecos
  distintos.
• Se combina un sonido directo, un retorno rápido,
  y una cola de reverberación mostrado en la
  figura.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Con la selección apropiada de los parámetros en
  la figura anterior, se puede simular la respuesta
  de cualquier sala desde un velatorio (suele ser
  una sala con mucho aislamiento sobre las paredes)
  a lugares sumamente bulliciosos (como un
  estadio).
• Dos de los datos disponibles sobre diversos
  espacios acústicos son
• Tiempo inicial de demora (TID) tiempo
  transcurrido entre el instantes que se genera un
  sonido y cuando se oye el primer eco.
• Tiempo de reverberación tiempo en el cual un
  sonido atenúa su amplitud a un valor 1/1000 de su
  amplitud inicial.
• Las reglas básicas para elegir los diversos
  valores que se necesitan para relacionarlos con
  el TDI y el tiempo de reverberación se indican a
  continuación
• D1 el TID. G1
  el mismo que G3. D2 dos veces el TID.
  D3 los experimentos dicen  50 ms. G3 10
  E-((3D3)/tiempo de reverberación).

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• ECO
• Definición efecto sonoro que se produce cuando
  un sonido rebota contra una superficie lejana y
  llega por duplicado al receptor con un cierto
  retardo. Se produce cuando las reflexiones de un
  sonido llegan con un retado superior a 50 ms
  respecto de la fuente original.
• En otros tiempos este efecto se conseguía
  gracias a los 2 cabezales (grabación y
  reproducción) de un magnetófono. Inyectando un
  sonido, grabándolo y reproduciéndolo
  inmediatamente obtendremos un retardo cuyo tiempo
  estará determinado por la distancia entre los
  cabezales y por la velocidad de la cinta
• Actualmente se consiguen mediante retardos
  digitales (delays) que nos permiten tiempos desde
  una milésima de segundo hasta 3 ó 4 segundos.
• Además, del tiempo de retardo se pueden manipular
  otros parámetros como
• Regeneración.
• Múltiples líneas de retardo.
• Panoramización.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Regeneración
• La señal retardada vuelve a retardarse
• Con una regeneración al 100 la señal no deja
  nunca de sonar.
• Múltiples líneas de retardo
• Es posible retardar de maneras diferentes pero
  simultáneas una misma señal
• una línea atenúa progresivamente la señal
  retardada
• otra hace un número fijo de retardos, con una
  dinámica creciente
• otra hace lo mismo pero con una dinámica y una
  distribución de tiempos de retardo aleatorias
• Panoramización
• Permite hacer sonar las repeticiones
  alternativamente en uno u otro lado del espacio
  acústico, o ir desplazándolas progresivamente en
  una determinada dirección.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Los retardos no sólo se utilizan para simular
  eco
• Retardo muy corto (lt 30 milisegundos) y una
  cierta realimentación alteración de la tímbrica,
  es decir, el sonido se hará metálico y adquirirá
  resonancias muy definidas en determinadas
  frecuencias.
• Retardo entre 20 y 80 milésimas afecta a la
  presencia del instrumento, ya que nos
  aprovechamos del efecto Haas para "sumar"
  perceptualmente dos sonidos iguales (y
  físicamente separados en el tiempo), de manera
  que podemos generar la sensación de sonido más
  "grueso", o de multiplicación de instrumentistas.
  
• Retardos mayores de 80 o 100 milisegundos el
  efecto principal que obtenemos es de tipo
  rítmico, por tanto hay que ajustar el tiempo de
  retardo al tiempo de la música.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• ECO (MATLAB)
• Una manera para reproducir este efecto es
  utilizar un bucle de realimentación, como en la
  siguiente figura

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Otra implementación se permite realimentar la
  señal retrasada atenuándola repitiendo el eco
  indefinidamente.
• El sistema se puede describir con los siguientes
  diagramas de bloques
• Este sistema puede ser directamente realizado,
  sumando adecuadamente  copias de la señal
  original retrasadas y atenuadas.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• FLANGER
• Con un filtrado periódico se mezcla la señal
  original con una copia con un retardo muy breve,
  pero variable de forma periódica.
• Hay quien se lo atribuye a George Martin y a John
  Lennon y se consigue si al grabar una cinta en un
  magnetófono presionamos con el dedo de vez en
  cuando y con fuerza variable. La bobina que
  entrega cinta sufre micro-frenazos que alteran la
  señal original.
• El flanger es más llamativo cuanto más rico en
  armónicos sea el sonido.
• Cuando le añadimos feedback lo equiparamos a un
  chorus.

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Flanger Effect

• Muy sencillo de crear

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• CHORUS
• Se utiliza para "engrosar" la señal, o para
  simular la existencia de varios instrumentos
  sonando al unísono.
• Se consigue retardando y desafinando muy
  ligeramente la señal original.
• Dado que su funcionamiento es similar al del
  Flanger los parámetros de control también son
  similares.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Se consigue mezclando la señal de entrada consigo
  misma varias veces, pero retardada y ligeramente
  modificada en amplitud, como se ilustra en la
  siguiente figura

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• TRANSPOSITOR
• Sus principales utilidades
• Desafinar ligeramente un instrumento.
• Engrosar su sonido, con la ayuda adicional de un
  pequeño retardo.
• Crear armonías paralelas, o deformar sonidos
  "naturales" u "originales" para crear nuevos
  timbres

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• DISTORSIÓN
• Transforma en cuadradas las ondas de la señal de
  entrada. Eso origina que el resultado tienda a
  ser distorsionado (ya que la cuadratura de la
  onda implica que aparezcan armónicos impares).
• Recorte simétrico un recorte simétrico de la
  onda sinusoidal igual arriba (cresta de la onda)
  y abajo (valle).
• Cuando el recorte es suave la onda no es
  totalmente cuadrada y hay un énfasis de los
  armónicos bajos (el 3º y el 5º).

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• En cambio cuando está mas recortada hay un
  énfasis mayor en los armónicos del 7º en adelante
  y esto hace que el sonido resultante sea mas
  áspero.
• Recorte asimétrico la cresta (o el valle) de la
  onda está más recortado que el valle (o
  viceversa). Esto hace que se generen armónicos
  pares e impares.
• La cantidad de asimetría también afecta al
  sonido?
• Cuanta más asimetría más armónicos pares.
• Cuanto más recortada la señal, los armónicos más
  altos tienen un mayor énfasis.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Limitación infinita la onda es amplificada
  "infinitamente" y luego recortada simétricamente
  en las puntas.
• Esto produce una onda cuadrada que suena como un
  sintetizador.
• Media rectificación de onda representa el
  resultado final del recorte asimétrico. La parte
  superior de la onda es cuadrada y la otra
  permanece sin cambios (o viceversa). Esto afirma
  el segundo armónico (que es la octava de la nota).

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Rectificación entera de onda en esta distorsión
  un lado de la onda es doblado hacia la polaridad
  opuesta generando un efecto de octava mucho más
  pronunciado pero también excesiva
  íntermodulación.
•  
• Generación de forma de onda arbitraria este
  efecto genera una nueva onda con una forma
  predeterminada que lo único que comparte con la
  señal de entrada es la frecuencia.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Excitador o enhancer
• Genera armónicos pares (medios/agudos) de la
  señal de entrada, de manera que contribuye a
  hacer más presente esa señal en una mezcla sin
  necesidad de subir su nivel.
• También puede utilizarse para generar
  subarmónicos con el fin de realzar instrumentos
  de tesitura grave, o de proporcionarles más
  cuerpo.
• Puede utilizarse satisfactoriamente en
  restauración sonora de vinilos o de grabaciones
  defectuosas.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Transpositor
• Alteran la velocidad de reproducción de una
  señal respecto de su velocidad en el momento de
  la grabación
• reproduciendo al doble obtenemos una
  transposición de octava hacia arriba.
• ? pero también se alteraba la tímbrica ya que
  esta transformación no preserva las estructuras
  de formantes propias de muchos instrumentos (por
  ejemplo la voz)
• ? y de ahí los conocidos efectos de "pitufo" o
  
• de "ogro", en los que
  la voz así procesada
• poco tiene que ver con
  la original.

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2. Efectos que utilizan retardos o delays

• Muchos transpositores digitales alteran la
  velocidad de reproducción, incluso en tiempo
  real, sin alterar en exceso las características
  del instrumento. Las utilidades de un
  "pitch-shifter" comprenden
• Desafinar ligeramente un instrumento (por
  ejemplo, convertir un piano "soso" en un
  "honky-tonk")
• Engrosar su sonido con la ayuda adicional de un
  pequeño retardo
• Crear imágenes estéreo a partir de una fuente
  mono
• Corregir algunas alturas equivocadas en una
  interpretación por otra parte valiosa.
• Crear armonías paralelas, o deformar sonidos
  "naturales" u "originales" para crear nuevos
  timbres (películas como La caza del Octubre Rojo,
  Full Metal Jacket, o Terminator 2 contienen
  interesantes ejemplos de uso del transpositor).

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3. Filtrado

• FILTROS
• Cualquier algoritmo o proceso computacional, que
  a partir de una entrada, genere una salida, puede
  considerarse como un filtro digital.
• Los filtros más habituales son
• Paso-banda dejan intacta la señal que se halle
  en torno a una determinada frecuencia central
• Paso-bajo dejan intacta la señal que exista por
  debajo de una determinada frecuencia de corte
• Pasa-alto dejan intacta la señal que exista por
  encima de una determinada frecuencia de corte
• Banda eliminada eliminan la señal que se halle
  en torno a una determinada frecuencia central.

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3. Filtrado
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3. Filtrado

• ECUALIZADOR
• Consta de varios potenciómetros, cada uno de
  ellos asociado a una banda de frecuencia, que
  permiten amplificar o atenuar estos componentes
  frecuenciales.
• Permite como máximo manipular 3 parámetros
• Frecuencia de actuación o central para
  determinar sobre qué zona del espectro queremos
  actuar.
• Anchura de banda o factor Q para determinar la
  región en torno a la frecuencia central.
• Nivel de atenuación/amplificación para
  determinar la magnitud en dB que necesitamos
  realzar o atenuar la banda sobre la que actuamos.

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3. Filtrado

• TIPOS DE ECUALIZADORES
• Existen 3 tipos diferentes
• Paramétrico si permite manipular los tres
  parámetros anteriores
• Semiparamétrico si la Q está prefijada y sólo
  podemos alterar los otros dos parámetros
  (habitual en muchas mesas de mezclas)
• Gráfico si consta de un número fijo de
  frecuencias (8, 15, 31) de actuación, con una Q
  fija, de manera que tan sólo permite modificar el
  nivel de atenuación/amplificación. Se construye
  con un banco de filtros pasa-banda en paralelo.

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4. Efectos de audio basados en la Amplitud

• Se basan en la manipulación de la amplitud de la
  señal de audio.
• Los clasificamos en
• Efectos simples
• Modificar ganancia, silenciar, puerta de ruido,
  normalizar, etc.
• Efectos sofisticados
• Los compresores y limitadores
• Los expansores
• La distorsión
• Tremolo

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4.1. Amplitud Efectos Simples

• Efectos simples
• Modificar ganancia
• Multiplicación de cada muestra por un valor real
• Si 0 lt Valor lt 1 ? El nivel sonoro disminuye
• Si Valor gt 1 ? Nivel sonoro aumenta
• Posibilidad de uso para potenciar sonidos
  grabados con un nivel excesivamente bajo.
• Silenciar
• Multiplicar por 0 la zona seleccionada.
• Normalizar
• Caso particular de modificación de ganancia ?
  consiste en obtener la máxima amplitud posible
  sin que se produzca distorsión

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4.1. Amplitud Efectos Simples

• Puerta de ruido
• Silencia las muestras por debajo de determinado
  valor umbral, introducido como parámetro
• Ejemplo efecto de aplicar una puerta de ruido
  del 10 (silencia las muestras con una amplitud
  inferior al 10 del valor máximo posible)

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4.1. Amplitud Efectos Simples

• Aplicar envolventes
• Son curvas que determinan la evolución temporal
  de la amplitud.
• Invertir
• Se realiza una reflexión respecto al eje
  horizontal.
• Los valores positivos pasan a ser negativos y
  viceversa.
• Se percibe mejor cuando la aplicando la inversión
  a un único canal de un sonido estéreo

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4.1. Amplitud Efectos Simples

• Hasta ahora hemos visto efectos simples
  multiplicativos, pero también existen aditivos
  como
• Mezclar
• Es simplemente la suma dos fragmentos.
• Se utiliza mucho para combinar varios sonidos.

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4.2. Amplitud Efectos Sofisticados

• Efectos sofisticados
• Compresores y limitadores
• Compresores
• Se utilizan para reducir el rango dinámico de una
  señal.
• Uso es muy frecuente en la grabación de partes
  vocales ? Acentúa los mínimos muy débiles que
  presenta la voz.
• Se utiliza en la guitarra eléctrica ? Típico
  efecto heavy
• Limitadores
• Caso extremo de compresores ? limitan la amplitud
  máxima posible a un valor umbral
• Suelen utilizarse en grabaciones de conciertos ?
  para evitar saturación

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4.2. Amplitud Efectos Sofisticados

• Expansores
• Es el opuesto de un compresor.
• Acentúa los cambios, disminuyendo los niveles
  débiles y aumentando los fuertes.
• Se utiliza
• En combinación con puertas de ruido
• Para realzar grabaciones antiguas que presentan
  un rango dinámico estrecho
• Distorsión
• Normalmente define la perdida o la degradación
  inevitables en una señal
• Todos los efectos descritos anteriormente son, en
  realidad, casos particulares de distorsión, que
  por su uso frecuente, reciben un nombre propio.

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4.2. Amplitud Efectos Sofisticados (Ejemplos)
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4.2. Amplitud Efectos Sofisticados

• Tremolo
• Consiste en una modulación de amplitud de la
  señal de entrada
• Señal portadora ? Nuestra señal de audio
• Señal moduladora ? Sinusoide a bajas frecuencias
  (1 20 Hz)
• Expresión matemática
• a es el índice de modulación
• w es la frecuencia de la señal moduladora

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Pitch Shifter

• Cambia el tono de un instrumento o voz
• Se puede utilizar el algoritmo del chorus o
  vibrato
• Sirve para hacer que la voz de una persona sea
  irreconocible
• Requiere la utilización de dientes de sierra

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4.2. Amplitud Efectos Sofisticados (Ejemplos)

• La señal resultante añadido el efecto de Tremolo

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5. Virtual Air Guitar

• Combinación de mímica y sintetizadores de
  guitarra -gt desarrollo de procesos de síntesis y
  controladores de sensores de posición.
• No es un instrumento profesional.
• Composición
• Interfaz de usuario compuesta de diversos
  sensores (varios tipos)
• Sintetizador de guitarra con sonidos registrados.
• Software para tratamiento de las señales de la
  interfaz de usuario
• Controlado por monitorización de movimientos de
  la mano del usuario

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5. Virtual Air Guitar Captando sonidos

• Guitarra eléctrica convencional basada en
  vibraciones del metal cerca de pastilla
  magnética.
• Virtual Air Guitar basada en procesos de
  captación de sonidos -gt sintetizador

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5. Virtual Air Guitar interfaces de usuario

• Seguidor magnético y guantes de datos
• Dos guantes de registro de datos sensor
  magnético MotionStar.
• La localización y orientación de los guantes es
  leída a un bit-rate de 100 Hz
• Precisión de 1 cm.
• Miden la flexibilidad del dedo a través de la
  deformación de fibras ópticas y devuelve un valor
  para cada dedo.
• Simple y barato

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5. Virtual Air Guitar interfaces de usuario

• Seguimiento óptico de la mano
• Consiste en registrar los movimientos de usuario
  en video y después procesar las imágenes para
  extraer los movimientos deseados.
• Método Algoritmos de visión computerizada.
• Cámaras de alta resolución y procesado.

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5. Virtual Air Guitar interfaces de usuario

• Sticks
• Método más simple e inexpresivo.
• Stick de la mano derecha sensor de aceleración.
• Stick de la mano izquierda receptor de pulso.
• Destinado a exhibiciones.

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5. Virtual Air Guitar Software

• En una guitarra cambia el tono, amplitud,
  atenuación y excitación. El software tiene que
  registrar el cambio de dichos parámetros en
  función de los movimientos -gt sonido (desde el
  sintetizador).
• El mayor problema reconocimiento de la
  gesticulación.
• Proceso
• Localización de posición.
• Asignación de vectores y almacenamiento.
• Almacenamiento en buffer de los vectores
  diferenciales de espacio y tiempo.
• Interpretación

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5. Virtual Air Guitar Software

• RESUMEN
• Debe ser capaz de reconocer una serie de
  movimientos y asociarlos a sonidos y movimientos
  de guitarra real.
• Se crea una tabla con una serie de movimientos
  asociados a los sonidos de las guitarras reales.
  Ej bending

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6. Bibliografía

• http//www.ia.csic.es/Sea/publicaciones/4360bf004.
  pdf
• http//www.kinoki.org/tecnicaaudiovisual/sonido/pr
  ocesamientodelsonido.htm
• http//www.ccapitalia.net/reso/articulos/audiodigi
  tal/pdf/06-ProcesadoSonido.pdf
• http//www.ccapitalia.net/reso/articulos/index.htm
  ?framehttp3A//www.ccapitalia.net/reso/articulos/
  audiodigital/
• http//www.iua.upf.es/perfe/cursos/postaudio/tema
  4.html
• Nuestro agradecimiento a los alumnos de Ing. de
  Telecomunicación en la recopilación de
  información