Fachhochschule Karlsruhe Hochschule für Technik ... · schnellen Tonfolge für Anfänger nicht...

Projekt: Klarinette

Fachhochschule Karlsruhe Hochschule für Technik

Projektarbeit zur Vorlesung: Labor Informationstechnik Studiengang Mechatronik

7. Semester

Projektname: Klarinette

Projektteam: Patrick Andrä

Benjamin Stober

Betreuender Dozent: Prof. Walter

Start

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/pdf_start.htm21.07.2005 14:00:23

High-Speed Klarinette

Team

Benjamin Stober Patrick Andrä

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/team.html21.07.2005 14:00:25

mailto:[email protected]


Startseite der Homepage

Problemstellung

Problemstellung:

Um einem Klarinettisten das Üben seines Instrumentes zu vereinfachen, werden ihm mit Hilfe eines Lernvideos

die Noten einer Tonleiter sowie die dazu gehörigen Griffe am Instrument veranschaulicht. Die Aufnahme ist

nur in ein Geschwindigkeit abspielbar und deshalb aufgrund der relativ schnellen Tonfolge für Anfänger nicht geeignet.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/problemstellung.html21.07.2005 14:00:25

Methoden-Web

Stand der Technik

Projekt WS 2004/05

Klarinette-Lernprogramm WS04/05

Es gibt eine große Anzahl von Produkten, die auf dem selben Prinzip beruhen, zum Beispiel Lernvideos

für Sprachen, aber auch für Chirurgen, die so einen Eingriff trainieren können, ohne ihn real durchführen zu müssen.

Es gibt jedoch auch eine Große Auswahl von Programmen, die gerade im Musikbereich ansetzen:

http://www.musicalis.fr

http://www.pgmusic.com

http://www.gitarrero-beginner.de

http://www.emediamusic.com

http://www.modern-games.com

http://www.capella.de

http://www.earmaster.com

http://www.magix.de

http://www.voytera.com

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/standdertechnik.html (1 of 3)21.07.2005 14:00:26

http://193.196.117.25/info-ws04/Klarinette/index.html

http://www.musicalis.fr/

http://www.pgmusic.com/

http://www.gitarrero-beginner.de/

http://www.emediamusic.com/

http://www.modern-games.com/

http://www.capella.de/

http://www.earmaster.com/

http://www.magix.de/

http://www.voytera.com/

Methoden-Web

jedoch verfolgt keiner der Hersteller exakt das in diesem Projekt geplante Konzept, das unter dem

Punkt Projektbeschreibung noch näher vorgestellt wird.

Informationen zu Highspeed-Kameras:

www.fen-net.de/walter.preiss/d/slomo.html

Definition Lernprogramm

http://www.uni-mannheim.de/mateo/verlag/diss/hansmeier/kap-024.html

http://bird.musik.uni-osnabrueck.de/seminar/mutechbi.htm Zeil 124

Musik-Lernprogramme:

http://www.musica.at/software/lern/ http://www.musiksoftware.at/

http://www.pearl.de/p/PK2341-Interaktiver-Gitarrenkurs.html http://www.pearl.de/p/PK2342-Interaktiver-Pianokurs.html

http://www.lernsoftware.de/katalog/lernsoftware/musik/index.htm http://www.pianoinstruction.com/

Lernprogramme Downloads:

http://download-tipp.de/Lernprogramme/Musik/index.shtml

Lernprogramme Technik:

http://www.fh-augsburg.de/informatik/projekte/mebib/emiel/emiel_fachgebiet.html

Seiten mit weiteren Links:

http://webkatalog.net/suchen/computer/software/lernsoft.htm http://www.worldjazz.ch/links.htm


http://www.fen-net.de/walter.preiss/d/slomo.html


http://bird.musik.uni-osnabrueck.de/seminar/mutechbi.htm%20Zeil%20124

http://www.musica.at/software/lern/

http://www.musiksoftware.at/

http://www.pearl.de/p/PK2341-Interaktiver-Gitarrenkurs.html

http://www.pearl.de/p/PK2342-Interaktiver-Pianokurs.html

http://www.lernsoftware.de/katalog/lernsoftware/musik/index.htm

http://www.pianoinstruction.com/



http://webkatalog.net/suchen/computer/software/lernsoft.htm

http://www.worldjazz.ch/links.htm

Methoden-Web

Interpolation: SlowMotion und MotionPerfect

http://www.videox.net/motionp.html https://www.softwarehouse.de/cgi-bin/product/P11367!PRESS

http://www.dynapel.de/index.shtml

Converter:

WinAVI VideoConverter MPEG Converter 2.0


http://www.videox.net/motionp.html

https://www.softwarehouse.de/cgi-bin/product/P11367!PRESS


http://www.winavi.com/

http://www.soft32.com/download_4845.html

Nutzwertanalyse

Interaktiver Piano-Kurs

Im Kapitel "Stand der Technik" wurden bereits andere interaktive Lernprogramme ausfindig gemacht.

Um Anregungen für das Klarinetten-Lernprogramm zu erhalten, wurde die Software "Interaktiver Piano-Kurs" angeschafft und untersucht.

Die Software veranschaulicht in 10 fortschreitenden Kapiteln das Erlernen des Klavierspiels für Anfänger und Fortgeschrittene.

Aufbau:

Das Programm ist in einen theoretischen und einen praktischen Teil unterteilt mit mehreren Kapiteln.

Der theoretische Teil beschreibt die Grundlagen Musik wie z.B. Rhythmus, Tonarten, Dynamik usw.

Eingeblendet werden im praktischen Teil ein zweizeiliges Notenblatt sowie ein digitales Manual, wobei die gerade gespielten Noten und Tasten farbig hinterlegt sind.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Pianokurs.html (1 of 2)21.07.2005 14:00:27

Nutzwertanalyse


Labor Mikrocomputertechnik Deckblatt

Aufgabenstellung

Aufgabenstellung:

Es ist ein Klarinetten-Lernvideo zu erstellen, dass in mehreren Geschwindigkeiten abspielbar ist,

um gleichermaßen Anfängern und Fortgeschrittenen als Lerngrundlage zu dienen. Die Aufnahme soll dabei in jedem Wiedergabetempo flüssig dargestellt werden.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/aufgabenstellung.html21.07.2005 14:00:28

Mindmap

Mindmap

Mindmanager Smart Version für Studenten

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/mindmap.html21.07.2005 14:00:28

http://193.196.117.22/Walter/Lehrveranstaltungen/Internet-Technologie/mmsm21-g-3.exe


zeitlicher

Projektplanung (GANTT-Diagramm)

Kalenderwochen

Tätigkeiten

März

April Mai Juni

01. Recherche

02. Problemstellung formulieren

03. Aufgabenstellung formulieren

04. Mindmap

05. Black Box

06. Neue Aufnahmen oder

07. Aufnahmen bearbeiten

08. Internetdokumentation

09. Verbesserungen und Weiterentwicklung

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/projektplan.html21.07.2005 14:00:29

Blackbox

Black-Box

Download PowerPoint Datei

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/blackbox.html21.07.2005 14:00:30

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/images/Klarinette1.ppt


Problemstellung

Grundgedanken

Klarinetten-Lernprogramm:

Bei der Gruppenarbeit im WS04/05 wurde ein Video erstellt, welches nur in einer Geschwindigkeit abgespielt werden konnte. Um einen guten Lernerfolg zu sichern, muss das Video langsam und schnell abgespielt werden können. Ebenso wird eine gute Synchronität zwischen Bild und Ton angestrebt.

Um den Anforderungen gerecht zu werden, sind grundsätzlich zwei Wege denkbar:

1. Neue Aufnahmen:

1.1 Highspeed-Kamera

Mit einer Highspeed-Kamera können Aufnahmen mit über 100fps (frames per second) gemacht werden, was einen besonders geschmeidigen Übergang beim Wechsel der Griffe ermöglichen sollte. Somit ist es auch möglich, eine Aufnahme mittels Software langsamer wiederzugeben, ohne eine Framerate von 25 Bildern pro Sekunde zu unterschreiten und somit ein stockendes Bild zu erhalten. Bei 100fps wäre also ¼ der ursprünglichen Abspielgeschwindigkeit zu erreichen.

1.2 Normale Kamera

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Grundgedanken.html (1 of 3)21.07.2005 14:00:31

Problemstellung

Mit einer herkömmlichen Kamera können lediglich Aufnahmen mit 25fps erstellt werden. Somit führt eine nachträgliche Verlangsamung des Videos zu verschlechterter Bildqualität. Man könnte jedoch den Klarinettisten langsam spielen lassen und die Aufnahme mittels Software beschleunigen. Diese Methode vermittelt aber nach Angaben der Vorgängergruppe eine unnatürliche Darstellung.

Neue Aufnahmen nehmen jedoch sehr viel Zeit in Anspruch. Das optimale Einstellen von Hintergrundfarbe, Beleuchtung oder Anbringung der Mikrophone hat sich im Vorgängerprojekt schon als äußerst schwierig und zeitaufwendig herausgestellt. Außerdem muss in Erfahrung gebracht werden, woher wir eine geeignete Highspeed-Kamera bekommen können.

2. Bestehende Videodateien bearbeiten:

Die zweite Möglichkeit auf Optimierung des Lernvideos aus dem WS04/05 wäre, die bereits bestehende Videodatei so zu manipulieren, dass alle Anforderungen erfüllt sind. Es handelt sich dabei also rein um den Einsatz geeigneter Software. Um dieses Ziel zu erreichen, muss man sich besonders Gedanken über die unterschiedliche Abspielgeschwindigkeit sowie über die Steigerung der Bildwiederholungsrate machen und auf diesem Gebiet eine gründliche Recherche über vorhandene Software durchführen.

Fazit:

Nach Absprache mit Prof. Walter haben wir uns vorerst für Variante 2 entschieden. Sollte damit keine ansprechende Lösung in absehbarer Zeit möglich sein, muss auf


Problemstellung

Variante 1 umgeschwenkt werden.


Mikrocomputer-Labor (Lichtscanner-Eingabeeinheit)

Vorgehensweise

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Vorgehensweise.html21.07.2005 14:00:32

Morphologie

Erkenntnisse 1

Adobe Premiere:

Eine Veränderung der Abspielgeschwindigkeit ist hier zwar möglich, jedoch wird dabei der Ton verzerrt. Deshalb müssen Bild und Ton separat bearbeitet werden. Der Ton wurde mithilfe von Adobe Premiere vom Bild getrennt. Dabei entstand eine AVI-Audiodatei. Diese wurde als *.wma über den Windows Audiorekorder abgespeichert. WMA-Dateien können mit dem Windows Media Player ohne Verzerrung beschleunigt und verzögert werden. Die manipulierten Audiodateien wurden dann mit möglichst geringem Zeitversatz mit einem Rekorder gespeichert.

Die Videosequenz konnte einfach in Adobe Premiere gestreckt werden. Hierbei wurde die Bildwiederholungsrate automatisch von Premiere angepasst. In Anschließend wurde die Tonspur wieder im Video integriert.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Erkenntnisse1.html (1 of 2)21.07.2005 14:00:33

Morphologie

Folge:

Durch die Zeitverschiebung müssen Ton und Bild angeglichen werden. Dies ist ein sehr umständliches Verfahren. Die Tonspur kann möglicherweise mit anderer Software wie z.B. Wavelab-Light oder Cubasis bearbeitet werden. Bei Premiere ist das Speichern begrenzt auf eine Bildwiederholungsrate von 30fps.

Ergebnis:

Langsame Abspielgeschwindigkeit (75%)

Normale Abspielgeschwindigkeit

Schnelle Abspielgeschwindigkeit (125%)


http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/film/075.avi

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/film/P0003_Klarinette.avi


Nutzwertanalyse

Erkenntnisse 2

Producer:

Um eine Einbindung der Noten im Video zu vermeiden, werden die Noten in Microsoft Producer als Powerpoint- Folie dargestellt und gleichzeitig mit dem Video abgespielt.

Die Videodatei kann einfach dazu eingesetzt werden. Die minimale Einblenddauer einer Folie beträgt 2 Sekunden, der Wechsel muss jedoch deutlich schneller stattfinden, um höhere Geschwindigkeitsmodi zu erreichen (bei 100% resultieren ca. 0,7s). Deshalb müsste eine Animation erstellt werden, die keine großen Datenmengen verarbeiten darf, um Zeitverzögerungen durch Laden zu vermeiden. Es dürfen nur einzelne Noten animiert werden.

Folge: Video kann nur in einer Geschwindigkeit abgespielt werden, dies erfüllt nicht die Aufgabe.


Nutzwertanalyse

Ergebnis: Producer


http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Producer/Producer/Producer.htm

Nutzwertanalyse

Erkenntnisse 3 Konvertierung in *.WMV

Mit dem Windows Media Player ist es möglich, Videodateien ohne Verzerrung des Tons in 0,5 bis >2facher Geschwindigkeit wiederzugeben. Es können jedoch keine AVI-Dateien dementsprechend manipuliert werden. Die Videodatei muss ins Format *.WMV konvertiert werden. Dafür stehen mehrere Konvertierungsprogramme zur Verfügung (Demoversionen wandeln nur 50% der Datei um):

- WINAVI VideoConverter

- Convert 7092

- Media Wizard

Bei der Konvertierung muss beachtet werden, dass die Bildgröße erhalten bleibt.

Folge: Ein geschwindigkeitsmanipuliertes Abspielen im Windows Media Player ist nun möglich. Da die Bildwiederholungsrate jedoch bei 25fps liegt, folgt daraus bei einer Abspielgeschwindigkeit von 50% eine Bildrate von ca. 12fps. Dies hat zufolge, dass das Video nicht flüssig läuft.


Nutzwertanalyse

Ergebnis:

Version im WMV Format (25fps)


http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/film/P0003_Klarinette_WMV.wmv

Nutzwertanalyse

Erkenntnisse 4

Interpolation der Videodatei

Um das Video auch bei langsamer Abspielgeschwindigkeit flüssig darstellen zu lassen, muss die Videodatei interpoliert werden. Dabei werden Zwischenbilder berechnet und somit die Bildwiederholungsrate erhöht. Nach einer Recherche standen uns 2 Programme der Firma Dynapel als Demo-Versionen zur Verfügung. Beide Programme können nur AVI-Dateien bearbeiten und erzeugen:

- SlowMotion

Mit dieser Software wurde zwar die Framerate erhöht, jedoch sofort eine Videodatei mit vordefinierter Abspielgeschwindigkeit erzeugt. Außerdem ging beim Umwandeln der Ton verloren, d. h. dieses Programm ist für unsere Zwecke ungeeignet.

- MotionPerfect


Nutzwertanalyse

Hiermit können Video-Dateien mit beliebiger Framerate erstellt werden. Ebenso kann die Abspiellänge des manipulierten Videos eingestellt werden. Da die Software nur als Demo-Version kostenlos zur Verfügung steht, können damit nur die ersten 15 sec. eines Videos verändert werden. Dies führte in unserem Fall zu keinen Problemen, da das Originalvideo lediglich eine Länge von 16 sec. aufweist, wobei die letzte Sekunde des Videos keine Bewegung mehr beinhaltet. Zusätzlich wird das Firmenlogo im Video eingeblendet. Auch die direkte Konvertierung in WMV ist nicht möglich.

Folge: Nach der Interpolation muss die Datei wiederum von AVI nach WMV konvertiert werden. Durch das Interpolieren entsteht durch die Zwischenbildberechnung bei den Notenlinien ein Bildfehler. Dieser Fehler äußert sich dadurch, dass das Notenblatt verzieht, d.h. es entsteht kein scharfer Notenwechsel.


Nutzwertanalyse

Ergebnis:

Version WMV mit 30fps





http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/film/P0003_Klarinette_30fps.wmv


http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/film/P0003_Klarinette_50.wmv


Ausgewählte Lösungsalternative

Grifftabelle 1

Da gute Klarinettenspieler die Finger in sehr geringem Abstand über den Klappen halten, sind die Bewegungen der Finger beim Tonwechsel für Laien nur schwer nachvollziehbar. Um wirklich erkennen zu können, welche Finger bei einem bestimmten Ton auf den Klappen liegen, ist es sinnvoll, zusätzlich eine Grifftabelle einzubinden.

Für die vorliegende Tonfolge existiert folgende Tabelle:

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Grifftabelle1.html (1 of 7)21.07.2005 14:00:49

Ausarbeitung der Lösung

Grifftabelle 2

Video mit Noten und Griffen: Bei der Betrachtung der Aufnahme fallt auf, dass die Grifffolge des Klarinettenspielers schwer ersichtlich ist und dies nicht zu einem gewünschten Lernerfolg führt. Außerdem sollte das Üben mit diesem Programm Spaß machen und nicht die Augen strapazieren. Aus diesem Grund wurde eine Grifftabelle zusammengestellt, die die Klappen der Klarinette symbolisiert und je nach Note wurden diese Klappen eingefärbt. Um einen Film zu erstellen, in dem die Noten und die Griffe erscheinen, aber ohne Klarinettenspieler, war es sinnvoll, die Noten und Griffe auf PowerPoint Folien zusammenzusetzen. Die Folien konnten im Anschluss als JPEG einzeln abgespeichert werden - dies war notwendig, damit die Folien im Adobe Premiere geöffnet werden konnten.

In Adobe Premiere wurden der Ton und die Folien zusammengesetzt. Um die Anfangspause zu überbrücken wurde ein schwarzes Bild eingesetzt. Um Ton und Bild zu synchronisieren war es nötig zuerst die Bilder näherungsweise dem Ton anzupassen und danach eine Feinabstimmung vorzunehmen. Hierzu ist es in Premiere möglich Bild und Ton in minimalen Schritten, über den Schieber an der Zeitachse, abzutasten und abzustimmen. Diese Methode garantiert eine sehr hohe Übereinstimmung zwischen Ton und Bild. Eine Verschiebung ist selbst nach der Konvertierung und langsamem Abspielen im MediaPlayer nicht erkennbar.



Folge: Dieses Video lässt langsames und schnelles Abspielen im MediaPlayer zu. Die Griffe sind sehr leicht zu erkennen und machen ein kombiniertes Lernen von Noten und Griffen möglich. Diese Methode ermöglicht die beste Übereinstimmung von Bild und Ton. Da in diesem Video keine bewegenden Bilder vorkommen muss nicht interpoliert werden bzw. würde ein Interpolieren die Qualität verschlechtern mit Zwischenbildern beim Folienwechsel (siehe Bildrate erhöhen). Ergebnis: Version WMV Noten und Griffe


http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/film/NotenTonFilm.wmv

Vorteile

Fazit und Ausblick

Auf Grund der Erfahrungen, die während diesem Projekt gesammelt worden sind, ist das Klarinetten-Lernprogramm mit den Griffen und Noten die lernfreundlichste Ausführung, mit der eine komplette Ausarbeitung zu einem Klarinetten-Lernprogramm möglich ist. Für bereits geübte Spieler ist das Einbinden eines realen Spielers sinnvoll, da dieser daran seine Fingertechnik verbessern kann. Jedoch muss auch bedacht werden, dass das Notenlesen nicht vernachlässigt wird und gestärkt werden muss. Gerade Anfänger sollten sich nicht nur an Grifftabellen orientieren. Ein vollständiges Lernprogramm besteht nicht nur aus visuellen Übungen, sondern auch aus Theorie, die dann in den praktischen Übungen umgesetzt werden müssen.

Mit diesem Projekt wurde der Grundstein gelegt, um ein Klarinetten-Lernprogramm möglich zu machen.

Wir bedanken uns bei Herrn Prof. Walter und der Gruppe Kern / Hogrebe, die uns in diesem Projekt unterstützt haben, sowie allen anderen die uns ihre Hilfe angeboten haben.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Fazit.html21.07.2005 14:00:52


Protokoll

Protokolle

Protokoll vom 04.04.2005






Datum: 04.04.2005 Uhrzeit: 15:30

Ort: FH-Karlsruhe Raum LI 022 Protokollführer: Andrä

Teilnehmer: Prof. Walter, Patrick Andrä, Benjamin Stober

TOP 1: Besprechung von Problemstellung, Aufgabenstellung und Stand der Technik

Als Problem muss herauskristallisiert werden, dass das Lernvideo aus dem letzten Semester nur in einer Geschwindigkeit abspielbar ist und aufgrund der Aufnahme mit nur 25Bildern pro Sekunde keine perfekte Synchronisation zwischen Bild und Ton herrscht.

Die Aufgabe ist es, ein neues Lernvideo zu kreieren. Dabei kann das alte wenn möglich manipuliert werden oder es werden neue Aufnahmen mittels Highspeed-Kamera gemacht

Der Stand der Technik kann noch etwas erweitert werden

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/protokoll.html (1 of 5)21.07.2005 14:00:53

Protokoll

TOP 2: Aufgaben bis zur nächsten Besprechung am 18.04.05

Problemstellung, Aufgabenstellung und Stand der Technik überarbeiten

Mindmap und Blackbox erstellen

Recherche über Microsoft Media Player wegen Veränderung der Abspielgeschwindigkeit des Videos

Alte Aufnahmen der Vorgängergruppe beschaffen


Datum: 18.04.2005 Uhrzeit: 15:30



TOP 1: Besprechung der Aufgaben aus der letzten Besprechung

Problemstellung, Aufgabenstellung und Stand der Technik sind gut formuliert und ausgearbeitet, ebenso das Mindmap. Die Blackbox muss nochmals überarbeitet werden. Eine weitere Vorgehensweise nach Vorgabe des Musterwebs macht keinen Sinn, es soll nach Möglichkeit eine Art Erfahrungsbericht entstehen.

Mit Microsoft Media Player können Aufnahmen in ihrer Abspielgeschwindigkeit variiert werden.

Die alten Aufnahmen der Gruppe Kern/Hogrebe konnten noch nicht beschafft werden.


Beschaffung der alten Aufnahmen


Protokoll

Anschaffung der Software „Interaktiver Pianokurs“ und Sammeln von Anregungen für ein Klarinetten-Lernprogramm

Neue Blackbox

Manipulation des bestehenden Videos mittels Microsoft Media Player


Datum: 02.05.2005 Uhrzeit: 15:30




Die Software „interaktiver Pianokurs“ ist noch nicht verfügbar

Die Aufnahmen der Gruppe Kern/Hogrebe sind mittlerweile da

Mit dem Microsoft Media Player können keine *.avi Dateien manipuliert werden

Die neue Blackbox ist in Ordnung, jedoch können möglicherweise Differenzen zwischen dieser und der tatsächlichen Durchführung entstehen, falls doch keine neuen Aufnahmen gemacht werden müssen


Erstellung einer Video-Datei mit Microsoft Producer für Powerpoint

Erstellung einer Video-Datei mit Adobe Prmiere

Grifftabelle für Klarinetten beschaffen, um diese probehalber ins Video einzufügen


Protokoll


Datum: 23.05.2005 Uhrzeit: 15:30




Der „Interaktive Pianokurs“ wurde getestet und die Erkenntnisse daraus im Web veröffentlicht

Erstellung eines Videos mit Microsoft Producer. Machbar, jedoch schlechte Synchronisation, da Noten und Video ja getrennt voneinander ablaufen

Video mit erstellt Adobe Premiere erfüllt nicht die gewünschten Ziele


Konvertierung der bisherigen Datei in *.wmv

Recherche über Interpolationsprogramme zur Erhöhung der Framerate


Datum: 06.06.2005 Uhrzeit: 15:30





Protokoll

Konvertierung der Datei ins Format *.wmv erfolgt, beim langsamen Abspiel entsteht ein ruckendes Bild aufgrund der gesunkenen Bildwiederholungsrate. Abhilfe schafft die Interpolationssoftware „Motion Perfect“

Grifftabelle wurde erstellt und kann dann ins neue Video eingebunden werden

TOP 2: Aufgaben bis zum 20.06.05

Video interpolieren

Grifftabelle einbinden

Video ohne Klarinettist erstellen (nur Grifftabelle und Noten)


Struktogramm

Anhang

Alle Videos als Download:




Producer






Weitere Daten:

Dokumentation als .pdf File

PowerPoint Präsentation des Projekts

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/anhang.html (1 of 2)21.07.2005 14:00:54










http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/data/Klarinette.ppt

Struktogramm


Projekt: Klarinette

Fachhochschule Karlsruhe Hochschule für Technik

Projektarbeit zur Vorlesung: Labor Informationstechnik Studiengang Mechatronik

7. Semester

Projektname: Klarinette

Projektteam: Patrick Andrä

Benjamin Stober

Betreuender Dozent: Prof. Walter

Start

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/pdf_start.htm21.07.2005 13:39:34

High-Speed Klarinette

Team

Benjamin Stober Patrick Andrä

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/team.html21.07.2005 13:39:39



Startseite der Homepage

Problemstellung

Problemstellung:

Um einem Klarinettisten das Üben seines Instrumentes zu vereinfachen, werden ihm mit Hilfe eines Lernvideos

die Noten einer Tonleiter sowie die dazu gehörigen Griffe am Instrument veranschaulicht. Die Aufnahme ist

nur in ein Geschwindigkeit abspielbar und deshalb aufgrund der relativ schnellen Tonfolge für Anfänger nicht geeignet.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/problemstellung.html21.07.2005 13:39:40

Methoden-Web

Stand der Technik

Projekt WS 2004/05

Klarinette-Lernprogramm WS04/05

Es gibt eine große Anzahl von Produkten, die auf dem selben Prinzip beruhen, zum Beispiel Lernvideos

für Sprachen, aber auch für Chirurgen, die so einen Eingriff trainieren können, ohne ihn real durchführen zu müssen.

Es gibt jedoch auch eine Große Auswahl von Programmen, die gerade im Musikbereich ansetzen:

http://www.musicalis.fr

http://www.pgmusic.com

http://www.gitarrero-beginner.de

http://www.emediamusic.com

http://www.modern-games.com

http://www.capella.de

http://www.earmaster.com

http://www.magix.de

http://www.voytera.com


http://193.196.117.25/info-ws04/Klarinette/index.html

http://www.musicalis.fr/

http://www.pgmusic.com/

http://www.gitarrero-beginner.de/

http://www.emediamusic.com/

http://www.modern-games.com/

http://www.capella.de/

http://www.earmaster.com/

http://www.magix.de/

http://www.voytera.com/

Methoden-Web

jedoch verfolgt keiner der Hersteller exakt das in diesem Projekt geplante Konzept, das unter dem

Punkt Projektbeschreibung noch näher vorgestellt wird.

Informationen zu Highspeed-Kameras:

www.fen-net.de/walter.preiss/d/slomo.html

Definition Lernprogramm


http://bird.musik.uni-osnabrueck.de/seminar/mutechbi.htm Zeil 124

Musik-Lernprogramme:

http://www.musica.at/software/lern/ http://www.musiksoftware.at/

http://www.pearl.de/p/PK2341-Interaktiver-Gitarrenkurs.html http://www.pearl.de/p/PK2342-Interaktiver-Pianokurs.html

http://www.lernsoftware.de/katalog/lernsoftware/musik/index.htm http://www.pianoinstruction.com/

Lernprogramme Downloads:


Lernprogramme Technik:


Seiten mit weiteren Links:

http://webkatalog.net/suchen/computer/software/lernsoft.htm http://www.worldjazz.ch/links.htm


http://www.fen-net.de/walter.preiss/d/slomo.html


http://bird.musik.uni-osnabrueck.de/seminar/mutechbi.htm%20Zeil%20124

http://www.musica.at/software/lern/

http://www.musiksoftware.at/

http://www.pearl.de/p/PK2341-Interaktiver-Gitarrenkurs.html

http://www.pearl.de/p/PK2342-Interaktiver-Pianokurs.html

http://www.lernsoftware.de/katalog/lernsoftware/musik/index.htm

http://www.pianoinstruction.com/



http://webkatalog.net/suchen/computer/software/lernsoft.htm

http://www.worldjazz.ch/links.htm

Methoden-Web

Interpolation: SlowMotion und MotionPerfect

http://www.videox.net/motionp.html https://www.softwarehouse.de/cgi-bin/product/P11367!PRESS


Converter:

WinAVI VideoConverter MPEG Converter 2.0


http://www.videox.net/motionp.html

https://www.softwarehouse.de/cgi-bin/product/P11367!PRESS


http://www.winavi.com/

http://www.soft32.com/download_4845.html

Nutzwertanalyse

Interaktiver Piano-Kurs

Im Kapitel "Stand der Technik" wurden bereits andere interaktive Lernprogramme ausfindig gemacht.

Um Anregungen für das Klarinetten-Lernprogramm zu erhalten, wurde die Software "Interaktiver Piano-Kurs" angeschafft und untersucht.

Die Software veranschaulicht in 10 fortschreitenden Kapiteln das Erlernen des Klavierspiels für Anfänger und Fortgeschrittene.

Aufbau:

Das Programm ist in einen theoretischen und einen praktischen Teil unterteilt mit mehreren Kapiteln.

Der theoretische Teil beschreibt die Grundlagen Musik wie z.B. Rhythmus, Tonarten, Dynamik usw.

Eingeblendet werden im praktischen Teil ein zweizeiliges Notenblatt sowie ein digitales Manual, wobei die gerade gespielten Noten und Tasten farbig hinterlegt sind.


Nutzwertanalyse


Labor Mikrocomputertechnik Deckblatt

Aufgabenstellung

Aufgabenstellung:

Es ist ein Klarinetten-Lernvideo zu erstellen, dass in mehreren Geschwindigkeiten abspielbar ist,

um gleichermaßen Anfängern und Fortgeschrittenen als Lerngrundlage zu dienen. Die Aufnahme soll dabei in jedem Wiedergabetempo flüssig dargestellt werden.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/aufgabenstellung.html21.07.2005 13:39:42

Mindmap

Mindmap

Mindmanager Smart Version für Studenten

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/mindmap.html21.07.2005 13:39:43



zeitlicher

Projektplanung (GANTT-Diagramm)

Kalenderwochen

Tätigkeiten

März

April Mai Juni

01. Recherche

02. Problemstellung formulieren

03. Aufgabenstellung formulieren

04. Mindmap

05. Black Box

06. Neue Aufnahmen oder

07. Aufnahmen bearbeiten

08. Internetdokumentation

09. Verbesserungen und Weiterentwicklung

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/projektplan.html21.07.2005 13:39:43

Blackbox

Black-Box

Download PowerPoint Datei

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/blackbox.html21.07.2005 13:39:45



Problemstellung

Grundgedanken

Klarinetten-Lernprogramm:

Bei der Gruppenarbeit im WS04/05 wurde ein Video erstellt, welches nur in einer Geschwindigkeit abgespielt werden konnte. Um einen guten Lernerfolg zu sichern, muss das Video langsam und schnell abgespielt werden können. Ebenso wird eine gute Synchronität zwischen Bild und Ton angestrebt.

Um den Anforderungen gerecht zu werden, sind grundsätzlich zwei Wege denkbar:

1. Neue Aufnahmen:

1.1 Highspeed-Kamera

Mit einer Highspeed-Kamera können Aufnahmen mit über 100fps (frames per second) gemacht werden, was einen besonders geschmeidigen Übergang beim Wechsel der Griffe ermöglichen sollte. Somit ist es auch möglich, eine Aufnahme mittels Software langsamer wiederzugeben, ohne eine Framerate von 25 Bildern pro Sekunde zu unterschreiten und somit ein stockendes Bild zu erhalten. Bei 100fps wäre also ¼ der ursprünglichen Abspielgeschwindigkeit zu erreichen.

1.2 Normale Kamera


Problemstellung

Mit einer herkömmlichen Kamera können lediglich Aufnahmen mit 25fps erstellt werden. Somit führt eine nachträgliche Verlangsamung des Videos zu verschlechterter Bildqualität. Man könnte jedoch den Klarinettisten langsam spielen lassen und die Aufnahme mittels Software beschleunigen. Diese Methode vermittelt aber nach Angaben der Vorgängergruppe eine unnatürliche Darstellung.

Neue Aufnahmen nehmen jedoch sehr viel Zeit in Anspruch. Das optimale Einstellen von Hintergrundfarbe, Beleuchtung oder Anbringung der Mikrophone hat sich im Vorgängerprojekt schon als äußerst schwierig und zeitaufwendig herausgestellt. Außerdem muss in Erfahrung gebracht werden, woher wir eine geeignete Highspeed-Kamera bekommen können.

2. Bestehende Videodateien bearbeiten:

Die zweite Möglichkeit auf Optimierung des Lernvideos aus dem WS04/05 wäre, die bereits bestehende Videodatei so zu manipulieren, dass alle Anforderungen erfüllt sind. Es handelt sich dabei also rein um den Einsatz geeigneter Software. Um dieses Ziel zu erreichen, muss man sich besonders Gedanken über die unterschiedliche Abspielgeschwindigkeit sowie über die Steigerung der Bildwiederholungsrate machen und auf diesem Gebiet eine gründliche Recherche über vorhandene Software durchführen.

Fazit:

Nach Absprache mit Prof. Walter haben wir uns vorerst für Variante 2 entschieden. Sollte damit keine ansprechende Lösung in absehbarer Zeit möglich sein, muss auf


Problemstellung

Variante 1 umgeschwenkt werden.


Mikrocomputer-Labor (Lichtscanner-Eingabeeinheit)

Vorgehensweise

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Vorgehensweise.html21.07.2005 13:39:46

Morphologie

Erkenntnisse 1

Adobe Premiere:

Eine Veränderung der Abspielgeschwindigkeit ist hier zwar möglich, jedoch wird dabei der Ton verzerrt. Deshalb müssen Bild und Ton separat bearbeitet werden. Der Ton wurde mithilfe von Adobe Premiere vom Bild getrennt. Dabei entstand eine AVI-Audiodatei. Diese wurde als *.wma über den Windows Audiorekorder abgespeichert. WMA-Dateien können mit dem Windows Media Player ohne Verzerrung beschleunigt und verzögert werden. Die manipulierten Audiodateien wurden dann mit möglichst geringem Zeitversatz mit einem Rekorder gespeichert.

Die Videosequenz konnte einfach in Adobe Premiere gestreckt werden. Hierbei wurde die Bildwiederholungsrate automatisch von Premiere angepasst. In Anschließend wurde die Tonspur wieder im Video integriert.


Morphologie

Folge:

Durch die Zeitverschiebung müssen Ton und Bild angeglichen werden. Dies ist ein sehr umständliches Verfahren. Die Tonspur kann möglicherweise mit anderer Software wie z.B. Wavelab-Light oder Cubasis bearbeitet werden. Bei Premiere ist das Speichern begrenzt auf eine Bildwiederholungsrate von 30fps.

Ergebnis:








Nutzwertanalyse

Erkenntnisse 2

Producer:

Um eine Einbindung der Noten im Video zu vermeiden, werden die Noten in Microsoft Producer als Powerpoint- Folie dargestellt und gleichzeitig mit dem Video abgespielt.

Die Videodatei kann einfach dazu eingesetzt werden. Die minimale Einblenddauer einer Folie beträgt 2 Sekunden, der Wechsel muss jedoch deutlich schneller stattfinden, um höhere Geschwindigkeitsmodi zu erreichen (bei 100% resultieren ca. 0,7s). Deshalb müsste eine Animation erstellt werden, die keine großen Datenmengen verarbeiten darf, um Zeitverzögerungen durch Laden zu vermeiden. Es dürfen nur einzelne Noten animiert werden.

Folge: Video kann nur in einer Geschwindigkeit abgespielt werden, dies erfüllt nicht die Aufgabe.


Nutzwertanalyse

Ergebnis: Producer



Nutzwertanalyse

Erkenntnisse 3 Konvertierung in *.WMV

Mit dem Windows Media Player ist es möglich, Videodateien ohne Verzerrung des Tons in 0,5 bis >2facher Geschwindigkeit wiederzugeben. Es können jedoch keine AVI-Dateien dementsprechend manipuliert werden. Die Videodatei muss ins Format *.WMV konvertiert werden. Dafür stehen mehrere Konvertierungsprogramme zur Verfügung (Demoversionen wandeln nur 50% der Datei um):

- WINAVI VideoConverter

- Convert 7092

- Media Wizard

Bei der Konvertierung muss beachtet werden, dass die Bildgröße erhalten bleibt.

Folge: Ein geschwindigkeitsmanipuliertes Abspielen im Windows Media Player ist nun möglich. Da die Bildwiederholungsrate jedoch bei 25fps liegt, folgt daraus bei einer Abspielgeschwindigkeit von 50% eine Bildrate von ca. 12fps. Dies hat zufolge, dass das Video nicht flüssig läuft.


Nutzwertanalyse

Ergebnis:




Nutzwertanalyse

Erkenntnisse 4

Interpolation der Videodatei

Um das Video auch bei langsamer Abspielgeschwindigkeit flüssig darstellen zu lassen, muss die Videodatei interpoliert werden. Dabei werden Zwischenbilder berechnet und somit die Bildwiederholungsrate erhöht. Nach einer Recherche standen uns 2 Programme der Firma Dynapel als Demo-Versionen zur Verfügung. Beide Programme können nur AVI-Dateien bearbeiten und erzeugen:

- SlowMotion

Mit dieser Software wurde zwar die Framerate erhöht, jedoch sofort eine Videodatei mit vordefinierter Abspielgeschwindigkeit erzeugt. Außerdem ging beim Umwandeln der Ton verloren, d. h. dieses Programm ist für unsere Zwecke ungeeignet.

- MotionPerfect


Nutzwertanalyse

Hiermit können Video-Dateien mit beliebiger Framerate erstellt werden. Ebenso kann die Abspiellänge des manipulierten Videos eingestellt werden. Da die Software nur als Demo-Version kostenlos zur Verfügung steht, können damit nur die ersten 15 sec. eines Videos verändert werden. Dies führte in unserem Fall zu keinen Problemen, da das Originalvideo lediglich eine Länge von 16 sec. aufweist, wobei die letzte Sekunde des Videos keine Bewegung mehr beinhaltet. Zusätzlich wird das Firmenlogo im Video eingeblendet. Auch die direkte Konvertierung in WMV ist nicht möglich.

Folge: Nach der Interpolation muss die Datei wiederum von AVI nach WMV konvertiert werden. Durch das Interpolieren entsteht durch die Zwischenbildberechnung bei den Notenlinien ein Bildfehler. Dieser Fehler äußert sich dadurch, dass das Notenblatt verzieht, d.h. es entsteht kein scharfer Notenwechsel.


Nutzwertanalyse

Ergebnis:











Grifftabelle 1

Da gute Klarinettenspieler die Finger in sehr geringem Abstand über den Klappen halten, sind die Bewegungen der Finger beim Tonwechsel für Laien nur schwer nachvollziehbar. Um wirklich erkennen zu können, welche Finger bei einem bestimmten Ton auf den Klappen liegen, ist es sinnvoll, zusätzlich eine Grifftabelle einzubinden.

Für die vorliegende Tonfolge existiert folgende Tabelle:



Grifftabelle 2

Video mit Noten und Griffen: Bei der Betrachtung der Aufnahme fallt auf, dass die Grifffolge des Klarinettenspielers schwer ersichtlich ist und dies nicht zu einem gewünschten Lernerfolg führt. Außerdem sollte das Üben mit diesem Programm Spaß machen und nicht die Augen strapazieren. Aus diesem Grund wurde eine Grifftabelle zusammengestellt, die die Klappen der Klarinette symbolisiert und je nach Note wurden diese Klappen eingefärbt. Um einen Film zu erstellen, in dem die Noten und die Griffe erscheinen, aber ohne Klarinettenspieler, war es sinnvoll, die Noten und Griffe auf PowerPoint Folien zusammenzusetzen. Die Folien konnten im Anschluss als JPEG einzeln abgespeichert werden - dies war notwendig, damit die Folien im Adobe Premiere geöffnet werden konnten.

In Adobe Premiere wurden der Ton und die Folien zusammengesetzt. Um die Anfangspause zu überbrücken wurde ein schwarzes Bild eingesetzt. Um Ton und Bild zu synchronisieren war es nötig zuerst die Bilder näherungsweise dem Ton anzupassen und danach eine Feinabstimmung vorzunehmen. Hierzu ist es in Premiere möglich Bild und Ton in minimalen Schritten, über den Schieber an der Zeitachse, abzutasten und abzustimmen. Diese Methode garantiert eine sehr hohe Übereinstimmung zwischen Ton und Bild. Eine Verschiebung ist selbst nach der Konvertierung und langsamem Abspielen im MediaPlayer nicht erkennbar.



Folge: Dieses Video lässt langsames und schnelles Abspielen im MediaPlayer zu. Die Griffe sind sehr leicht zu erkennen und machen ein kombiniertes Lernen von Noten und Griffen möglich. Diese Methode ermöglicht die beste Übereinstimmung von Bild und Ton. Da in diesem Video keine bewegenden Bilder vorkommen muss nicht interpoliert werden bzw. würde ein Interpolieren die Qualität verschlechtern mit Zwischenbildern beim Folienwechsel (siehe Bildrate erhöhen). Ergebnis: Version WMV Noten und Griffe



Vorteile

Fazit und Ausblick

Auf Grund der Erfahrungen, die während diesem Projekt gesammelt worden sind, ist das Klarinetten-Lernprogramm mit den Griffen und Noten die lernfreundlichste Ausführung, mit der eine komplette Ausarbeitung zu einem Klarinetten-Lernprogramm möglich ist. Für bereits geübte Spieler ist das Einbinden eines realen Spielers sinnvoll, da dieser daran seine Fingertechnik verbessern kann. Jedoch muss auch bedacht werden, dass das Notenlesen nicht vernachlässigt wird und gestärkt werden muss. Gerade Anfänger sollten sich nicht nur an Grifftabellen orientieren. Ein vollständiges Lernprogramm besteht nicht nur aus visuellen Übungen, sondern auch aus Theorie, die dann in den praktischen Übungen umgesetzt werden müssen.

Mit diesem Projekt wurde der Grundstein gelegt, um ein Klarinetten-Lernprogramm möglich zu machen.

Wir bedanken uns bei Herrn Prof. Walter und der Gruppe Kern / Hogrebe, die uns in diesem Projekt unterstützt haben, sowie allen anderen die uns ihre Hilfe angeboten haben.

http://193.196.117.25/info-ss05/klarinette/Fazit.html21.07.2005 13:40:06


Protokoll

Protokolle







Datum: 04.04.2005 Uhrzeit: 15:30



TOP 1: Besprechung von Problemstellung, Aufgabenstellung und Stand der Technik

Als Problem muss herauskristallisiert werden, dass das Lernvideo aus dem letzten Semester nur in einer Geschwindigkeit abspielbar ist und aufgrund der Aufnahme mit nur 25Bildern pro Sekunde keine perfekte Synchronisation zwischen Bild und Ton herrscht.

Die Aufgabe ist es, ein neues Lernvideo zu kreieren. Dabei kann das alte wenn möglich manipuliert werden oder es werden neue Aufnahmen mittels Highspeed-Kamera gemacht

Der Stand der Technik kann noch etwas erweitert werden


Protokoll


Problemstellung, Aufgabenstellung und Stand der Technik überarbeiten

Mindmap und Blackbox erstellen

Recherche über Microsoft Media Player wegen Veränderung der Abspielgeschwindigkeit des Videos

Alte Aufnahmen der Vorgängergruppe beschaffen


Datum: 18.04.2005 Uhrzeit: 15:30




Problemstellung, Aufgabenstellung und Stand der Technik sind gut formuliert und ausgearbeitet, ebenso das Mindmap. Die Blackbox muss nochmals überarbeitet werden. Eine weitere Vorgehensweise nach Vorgabe des Musterwebs macht keinen Sinn, es soll nach Möglichkeit eine Art Erfahrungsbericht entstehen.

Mit Microsoft Media Player können Aufnahmen in ihrer Abspielgeschwindigkeit variiert werden.

Die alten Aufnahmen der Gruppe Kern/Hogrebe konnten noch nicht beschafft werden.


Beschaffung der alten Aufnahmen


Protokoll

Anschaffung der Software „Interaktiver Pianokurs“ und Sammeln von Anregungen für ein Klarinetten-Lernprogramm

Neue Blackbox

Manipulation des bestehenden Videos mittels Microsoft Media Player


Datum: 02.05.2005 Uhrzeit: 15:30




Die Software „interaktiver Pianokurs“ ist noch nicht verfügbar

Die Aufnahmen der Gruppe Kern/Hogrebe sind mittlerweile da

Mit dem Microsoft Media Player können keine *.avi Dateien manipuliert werden

Die neue Blackbox ist in Ordnung, jedoch können möglicherweise Differenzen zwischen dieser und der tatsächlichen Durchführung entstehen, falls doch keine neuen Aufnahmen gemacht werden müssen


Erstellung einer Video-Datei mit Microsoft Producer für Powerpoint

Erstellung einer Video-Datei mit Adobe Prmiere

Grifftabelle für Klarinetten beschaffen, um diese probehalber ins Video einzufügen


Protokoll


Datum: 23.05.2005 Uhrzeit: 15:30




Der „Interaktive Pianokurs“ wurde getestet und die Erkenntnisse daraus im Web veröffentlicht

Erstellung eines Videos mit Microsoft Producer. Machbar, jedoch schlechte Synchronisation, da Noten und Video ja getrennt voneinander ablaufen

Video mit erstellt Adobe Premiere erfüllt nicht die gewünschten Ziele


Konvertierung der bisherigen Datei in *.wmv

Recherche über Interpolationsprogramme zur Erhöhung der Framerate


Datum: 06.06.2005 Uhrzeit: 15:30





Protokoll

Konvertierung der Datei ins Format *.wmv erfolgt, beim langsamen Abspiel entsteht ein ruckendes Bild aufgrund der gesunkenen Bildwiederholungsrate. Abhilfe schafft die Interpolationssoftware „Motion Perfect“

Grifftabelle wurde erstellt und kann dann ins neue Video eingebunden werden

TOP 2: Aufgaben bis zum 20.06.05

Video interpolieren

Grifftabelle einbinden

Video ohne Klarinettist erstellen (nur Grifftabelle und Noten)


Struktogramm

Anhang

Alle Videos als Download:




Producer






Dokumentation als .pdf File:











Struktogramm


Fachhochschule Karlsruhe Hochschule für Technik ... · schnellen Tonfolge für Anfänger nicht...

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