Software Para Prtica De Regncia Coral

Caio Cesar Moreira

DISSERTAO APRESENTADA AO

INSTITUTO DE MATEMTICA E ESTATSTICA DA

UNIVERSIDADE DE SO PAULO PARA

OBTENO DO TTULO DE

MESTRE EM CINCIAS

Programa: Cincia da Computao

Orientador: Prof. Dr. Ronaldo Fumio Hashimoto

So Paulo, Novembro de 2013

Software Para Prtica De Regncia Coral

Esta verso da dissertao contm as correes e alteraes sugeridas pela Comisso Julgadora durante a defesa da verso original do trabalho,

realizada em 23/11/2013.

Software Para Prtica De Regncia Coral

Esta verso da dissertao contm as correes e alteraes sugeridas pela Comisso Julgadora durante a defesa da verso original do trabalho,

realizada em 23/11/2013.

Comisso Julgadora:

Titulares: Prof. Dr. Ronaldo Fumio Hashimoto (Presidente) IME - USP Prof. Dr. Carlos Hitoshi Morimoto IME - USP Prof. Dr. Marco Antonio da Silva Ramos ECA - USP

Suplentes: Prof. Dr Roberto Hirata Junior IME - USP Profa. Dra. Susana Ceclia Almeida Igayara de Souza ECA - USP

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Agradecimentos

Agradeo a Aline Yukari Tozaki por ter me dado todo suporte necessrio para conseguir seguir cada dia, por me inspirar, conscientizar-me de mim mesmo, e ser meu porto seguro.

Ao professor Marco Antnio da Silva Ramos por compartilhar de seus sonhos comigo. Ao professor Ronaldo Fumio Hashimoto por ter acreditado em mim durante todo o curso.

cincia, que nos d o poder da criao e de realizar sonhos.

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Resumo

MOREIRA, C. C. Software Para Prtica De Regncia Coral. 2013. 60 f. Dissertao (Mestrado) - Instituto de Matemtica e Estatstica, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2013.

Neste documento um software proposto para apoiar o ensino da regncia coral com base em um modelo de aula padro observado na disciplina: Anlise Musical para Performance: Interfaces entre Criao e Interpretao a Partir do Universo Coral do Departamento de Msica da Escola de Comunicaes e Artes da Universidade de So Paulo. Neste software possvel: (i) monitorar, (ii) mensurar e (iii) avaliar os padres de regncia (gestos) de regncia realizados e as posies corporais de um estudante de regncia coral. O principal objetivo permitir, atravs da interao com o software, que o estudante possa aprimorar sua conscincia corporal atravs do monitoramento de seu posicionamento espacial enquanto realiza os padres de regncia e se v projetado tridimensionalmente no sistema. Para que este monitoramento seja suportado, trs mdulos foram criados, de modo que as devidas configuraes possam ser realizadas, assim como a visualizao seja feita, a saber: (a) mdulo de configurao de padres de regncia, onde padres de regncia so criados ou modificados; (b) mdulo de criao de prticas, que podem ser: (b.1) sintticas, e neste caso utilizam os padres de regncia pr-definidos em (a), dispondo-os em sequncias ao longo do tempo as quais so associadas s mos do regente, ou (b.2) gravadas, onde atravs do registro de movimentos corporais por um perodo de tempo em frente ao sensor, as juntas corporais so capturadas ao longo do tempo, de modo que se possa comparar estes movimentos com os realizados em tempo real; e (c), o mdulo de visualizao, onde o usurio poder (c.1) assistir a reprise de prticas j realizadas, ou configuradas anteriormente; (c.2) comparar e visualizar prticas diversas entre si; ou ainda, (c.3) pratic-las de fato, onde receber uma nota ao final do exerccio. A idia que estudantes possam realizar prticas repetidas vezes, onde iro melhorando suas notas, e aprimorando seus gestos atravs da conscientizao corporal. Outro ponto importante que estudantes e regentes podem interagir entre si atravs da troca das configuraes, j que estas so salvas em arquivos, possibilitando a criao de um repositrio de regncia coral, o que permite que as informaes extrapolem os limites de sala de aula. Para implementar tal soluo, algoritmos de viso computacional foram aplicados no contexto da regncia coral, em conjunto com o sensor Kinect para auxiliar na captura das informaes corporais. Por fim, busca-se iniciar um trabalho com o sentido de aprimorar a formao de regentes e possibilitar que o ensino desta arte seja fundamentado em dados quantitativos que podero auxiliar o regente a tirar concluses sobre os mtodos e escolas de regncia atualmente existentes.

Palavras-chave: regncia coral, padres de regncia, Kinect, viso computacional, conscincia corporal, avaliao, interatividade.

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Abstract

MOREIRA, C. C. Software For Choral Conducting. 2013. 60 f. Dissertao (Mestrado) - Instituto de Matemtica e Estatstica, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2013.

In this document a software to support the teaching of choral conducting is proposed based on the conducting classes observed while coursing the discipline: Musical Analysis for Performance on the Choral Universe in the Music Department of the School of Arts and Communications of University of Sao Paulo. Through this software is possible to: (i) monitor, (ii) measure and (iii) evaluate the choral conducting patterns (gestures) performed and the body positions of the student. The main objective is to allow, by interacting with the software, that the student improves his body self-perception by having his body position monitored while he performs the conducting patterns and sees himself tridimensionally projected in the system. To have this monitoring in place, three modules were created such that the needed configurations could be done as well as the visualization could have been done, they are: (a) conducting patterns configuration module, where the conducting patterns are created or modified; (b) practice creation module, the practices can be (b.1) synthetical, in this case they use the conducting patterns defined in (a), placing them in sequences accross the time which are associated to the hands of the conductor, or (b.2) recorded, in which case the body movements are recorded for a period of time in front of the sensor, the positions are stored along time and allow to compare these movements recorded with the user information in real-time; and (c), the visualization module, where the user can (c.1) watch a replay of the practices already performed, or configured previously; (c.2) compare and see diversified practices, or yet, (c.3) effectivelly practice them, in which case an evaluation mark will be given at the end. The idea is that students can do and repeat practices over, improving their marks and gestures through self-perception. Another important point is that students and conductors can interact by exchanging configurations, since all of them are saved in files, which allows creating a choral conducting repository which would extrapolate the classroom boundaries. To implement such solution computer vision algorithms were applied in the context of choral conducting, together with the Kinect sensor to help capturing the body information. At last, this work tries does the kick off for teaching conductors through the usage of technology, allowing that this art is teached based on quantitative data which can help the conductor drawing conclusions over the current conducting schools and methods.

Keywords: choral conductor, conducting patterns, Kinect, computer vision, body self-perception, evaluation, interactivity.

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Sumrio

LISTA DE ABREVIATURAS ............................................................................................................................ IX

LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................................... X

LISTA DE TABELAS ....................................................................................................................................... XII

CAPTULO 1: INTRODUO .................................................................................................................... 1

1.1 CONSIDERAES PRELIMINARES ................................................................................................. 1 1.2 OBJETIVO .................................................................................................................................... 1

1.3 ORGANIZAO DO TRABALHO ..................................................................................................... 2

CAPTULO 2: CONCEITOS ........................................................................................................................ 4

2.1 REGNCIA CORAL........................................................................................................................ 4 2.1.1 Sobre a Regncia Coral .................................................................................................... 4 2.1.2 Conscincia Corporal ....................................................................................................... 5 2.1.3 Ensino da Regncia Coral ................................................................................................. 7 2.1.4 Padres de Regncia ......................................................................................................... 9 2.1.5 Planos de Regncia ......................................................................................................... 12

2.2 VISO COMPUTACIONAL ........................................................................................................... 16 2.2.1 Introduo ....................................................................................................................... 16 2.2.2 Sobre o Kinect ................................................................................................................. 16 2.2.3 Kit de Desenvolvimento ................................................................................................... 18

CAPTULO 3: ESTADO DA ARTE .......................................................................................................... 20

3.1 NFASE NA REGNCIA ............................................................................................................... 21

CAPTULO 4: SOFTWARE PARA ENSINO DE REGNCIA CORAL .............................................. 24

4.1 ABORDAGEM ............................................................................................................................. 24

4.2 PBLICO-ALVO .......................................................................................................................... 25 4.3 DESCRIO FUNCIONAL ............................................................................................................ 25 4.4 IMPLEMENTAO ...................................................................................................................... 30 4.5 PRINCIPAIS ALGORITMOS .......................................................................................................... 30

4.5.1 Interpolao de Pontos de Controle para Gerar Padro de Regncia ........................... 30 4.5.2 Escala e Rotao Horizontal dos Padres de Regncia ................................................. 31 4.5.3 Gerao da Prtica Sinttica .......................................................................................... 33

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4.5.4 Algoritmo de Clculo de Nota de Execuo de Prtica .................................................. 39 4.5.5 Algoritmo de Deteco Automtica dos Tempos nos Padres de Regncia.................... 40

4.6 USABILIDADE ............................................................................................................................ 41 4.7 EXPERINCIA DO USURIO ........................................................................................................ 44 4.8 ARQUITETURA DO SOFTWARE ................................................................................................... 44

CAPTULO 5: CONCLUSO .................................................................................................................... 50

5.1 RESULTADOS OBTIDOS .............................................................................................................. 50 5.2 PRINCIPAIS DESAFIOS ................................................................................................................ 52 5.3 CONTRIBUIES ........................................................................................................................ 52 5.4 PRXIMOS PASSOS .................................................................................................................... 53

CAPTULO 6: REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................. 54

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Lista de Abreviaturas

LER Leso por Esforo Repetitivo

HMM Hidden Markov Models ICMC International Computer Music Conference SDK Source Development Kit Kit de Desenvolvimento de Cdigo SEI Software Engineering Institute

USB Universal Serial Bus XML Extensible Markup Language (XML) Linguagem de Marcao Extensvel XNA Framework de computao grfica da Microsoft

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Lista de Figuras

FIGURA 1 ROBERT GARRETSON: PADRO DE REGNCIA DE 4 TEMPOS. .................................. 10 FIGURA 2 ROBERT GARRETSON: PADRO DE REGNCIA DE 4 TEMPOS. .................................. 10 FIGURA 3 KURT THOMAS: PADRO DE REGNCIA DE 4 TEMPOS. ............................................ 10 FIGURA 4 PADRO DE REGNCIA DE 4 TEMPOS. ...................................................................... 10 FIGURA 5 TEMPOS QUATERNRIOS EM DIVERSAS ARTICULAES .......................................... 11 FIGURA 6 - OS DIFERENTES PLANOS DE REGNCIA. .................................................................... 13 FIGURA 7 - TCNICA DA CAIXA. ................................................................................................ 13 FIGURA 8 - ZONAS DE PROFUNDIDADE. ...................................................................................... 14 FIGURA 9 AS DIFERENTES ALTURAS NO CUBO DE RAMOS (2011). ........................................ 14 FIGURA 10 AS DIFERENTES LARGURAS NO CUBO DE RAMOS (2011). .................................... 14 FIGURA 11 AS DIFERENTES PROFUNDIDADES NO CUBO DE RAMOS (2011). .......................... 14 FIGURA 12 - FATIAS DO PLANO HORIZONTAL. ........................................................................... 15 FIGURA 13 - FATIAS DOS PLANO DE PROFUNDIDADE. ................................................................ 15 FIGURA 14 - FATIAS DO PLANO VERTICAL. ............................................................................... 15 FIGURA 15 - PRECISO MDIA COMPARANDO PREDIO DE JUNTAS ATRAVS DE JUNTAS

INFERIDAS E JUNTAS EXTRADA A PARTIR DOS MAPEAMENTOS VERDADEIROS. .................. 18 FIGURA 16 EWATCH. .............................................................................................................. 22 FIGURA 17 EDITOR DE PADRES DE REGNCIA (BIBLIOTECA DE PADRES). .......................... 26 FIGURA 18 - PR-SELEO DE PADRES DE REGNCIA DEFINIDOS EM (1). ................................. 27 FIGURA 19 EDITOR DE PRTICAS SINTTICAS ........................................................................ 28 FIGURA 20 - GERENCIADOR DE PRTICAS GRAVADAS .............................................................. 29 FIGURA 21 - ESCALA ENTRE PADRO ORIGINAL E PADRO REDIMENSIONADO PELO USURIO. .. 32 FIGURA 22 - DIAGRAMA DE UMA PRTICA SINTTICA................................................................ 33 FIGURA 23 - PONTOS E NDICES ARMAZENADOS. ....................................................................... 35 FIGURA 24 - PADRO DE REGNCIA E OS VALORES DE M E N...................................................... 35 FIGURA 25 - PADRO DE 3 TEMPOS EM DIFERENTES BPM. ........................................................ 36 FIGURA 26 - EXEMPLO DE PADRO DE REGNCIA DE 4 TEMPOS P1. ........................................... 37 FIGURA 27 - EXEMPLO DE PADRO DE REGNCIA DE 2 TEMPOS P2. ........................................... 37 FIGURA 28 - COMPARAO DE FRAMES DE DOIS CONJUNTOS F E F'. .......................................... 39

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FIGURA 29 - VISO GERAL DA INTERAO HOMEM-COMPUTADOR. ......................................... 43 FIGURA 30 - ARQUITETURA DO SOFTWARE. ............................................................................... 48

FIGURA 31 - PRTICA SINTTICA UTILIZADA PARA TREINAMENTO. ........................................... 50 FIGURA 32 - ANLISE DO RESULTADO DOS TREINAMENTOS. ..................................................... 51

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Lista de Tabelas

TABELA 1 AMOSTRA DE VALORES DE (, ) PARA E . ............................................... 38 TABELA 2 - XML REFERENTE AO PADRO EXIBIDO NA FIGURA 17. ........................................... 46 TABELA 3 - XML DE REPRESENTAO DE PRTICA GRAVADA .................................................. 48 TABELA 4 - RESULTADO DE 10 TREINAMENTOS CONSECUTIVOS PARA 5 USURIOS. .................. 51

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Captulo 1: Introduo

1.1 Consideraes Preliminares

O presente trabalho prope um software interativo para o ensino da regncia coral fundamentado pelos conceitos apresentados nas prximas sees, mas principalmente com base no mtodo de aula apresentado na Seo 2.1.3 (Ensino da Regncia Coral).

importante dizer que atravs deste software, busca-se fornecer uma ferramenta de apoio ao ensino da regncia coral, de modo a contribuir com informaes alm das que podem ser obtidas pelos mtodos tradicionais atuais utilizados em salas de aula. Entretanto, no pretende, de forma alguma, restringir a expresso do regente, como artista que .

Quanto ao software apresentado, todo e qualquer cdigo utilizado foi criado pelo autor do presente trabalho o qual se valeu dos conhecimentos advindos de disciplinas cursadas na Escola de Comunicaes e Artes desta Universidade, em conjunto com as disciplinas de Viso Computacional ministradas no Instituto de Matemtica e Estatstica, alm dos materiais citados no Captulo de Referncias Bibliogrficas deste documento.

1.2 Objetivo

Segundo RAMOS (2003), h uma enorme distncia entre o processo de iniciao regncia e o momento em que se d o domnio tcnico e artstico que permite exercer a regncia de fato. Portanto, o presente trabalho prope um software de auxlio (apoio) aos processos de ensino e aprendizagem da regncia coral, permitindo:

Criao de padres de regncia;

Criao de prticas de regncia;

Visualizao, execuo e avaliao das prticas criadas ou executadas anteriormente.

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Estas funcionalidades so baseadas nos modelos de aula observados durante as disciplinas de regncia coral e buscam trazer principalmente a conscincia corporal para o estudante de regncia, j que este ainda no est familiarizado com os principais parmetros da regncia1.

Do ponto de vista do professor de regncia coral, o software permite que vrios alunos realizem uma mesma prtica pr-definida e que os resultados possam ser comparados entre alunos, ou com diferentes momentos de prtica do mesmo aluno, de modo que o professor consiga verificar a evoluo deste ao longo de um perodo de tempo. Outro benefcio a descentralizao da prtica da regncia, fazendo com que esta ultrapasse os limites da sala de aula, j que um aluno poderia praticar a regncia em sua casa, em seu computador, da mesma forma com que faria em sala de aula, obtendo um feedback logo aps o trmino da execuo da prtica atravs de uma nota. Desta forma, acredita-se que a aplicao desenvolvida est alinhada com os parmetros escolhidos (posio da coluna, padres e planos de regncia) e que so comumente os primeiros a serem trabalhados em sala de aula.

1.3 Organizao do trabalho

No Captulo 1 so apresentados os principais objetivos deste trabalho, onde so expostos brevemente os principais tpicos a serem tratados ao longo do texto e as principais reas que se beneficiam com a criao do software.

O Captulo 2 foca em conceitos necessrios para a compreenso do problema e do universo o qual este est inserido, assim como explica os conceitos necessrios para a compreenso da soluo apresentada. Ele est dividido em duas subsees: a regncia e a viso computacional, principais reas do conhecimento utilizadas nesta dissertao.

No Captulo 3 so apresentados os mais recentes softwares desenvolvidos utilizando as tecnologias abordadas, buscando sempre focar na regncia coral. No Captulo 4, o software descrito arquiteturalmente, funcionalmente e tecnicamente, cobrindo as tcnicas e algoritmos utilizados.

1 Parmetros de regncia so medidas obtidas atravs de informaes corporais (e.g. rotao da

coluna).

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No Captulo 5 so listados os resultados obtidos com o uso da aplicao, os principais desafios encontrados, as reas que podem ser beneficiadas com o software e os prximos passos para aprimor-lo.

Por fim, no Captulo 6, referncias so listadas para serem utilizadas como fonte de consulta.

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Captulo 2: Conceitos

Por este trabalho ser multidisciplinar, faz-se necessrio introduzir conceitos de ambas reas: regncia coral e viso computacional, j que leitores destas podem no conhecer os conceitos bsicos da outra, e vice-versa.

2.1 Regncia Coral

2.1.1 Sobre a Regncia Coral

importante iniciar este trabalho citando Robert Garretson um dos professores de regncia coral mais influentes do sculo XX e o qual exerceu importante papel na regncia atravs da Universidade de Colorado. Segundo ele:

A funo bsica do regente interpretar a msica para os coralistas. Atravs de meios variados ele favorece e instiga vida e vitalidade na msica resultado o qual pode ser uma experincia esttica arrepiante e genuna para ambos os participantes e audincia escutante. O regente precisa ser mais do que um mero marcador de tempo. O seu conhecimento musical e seus desejos interpretativos devero ser representados atravs de sua tcnica de regncia. claro, a importncia de demonstraes e expresses verbais no dever ser minimizadas, mas durantre os ensaios, explicaes verbais extensas devero ser mantidas ao mnimo. atravs de sua tcnica que o regente experiente poder mais rapidamente ajudar o grupo alcanar interpretao desejada (GARRETSON , 1998).

Isso dito, pode-se verificar que toda dinmica e coordenao das vozes e da msica ditada e gerenciada pelo regente, que interpreta a partitura, convertendo-a em gestos, os quais so transmitidos ao coro, produzindo o resultado final. Entretanto, importante notar que uma mesma partitura pode ser interpretada diferentemente por regentes distintos e at mesmo um nico regente; caso desejar, pode este realizar distintas interpretaes e comand-las s vozes que compe o coral, medida que for necessrio.

Esta sinergia e entrosamento exigem treinamento constante de ambos os lados: (i) do regente, que dever possuir clareza de movimentos e uma boa expressividade; e

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(ii) de cada uma das vozes do coro, as quais devero estar aptas a reconhecer tais comandos e express-los de maneira fiel e precisa.

Segundo RAMOS (2003), uma das principais diferenas entre o regente de uma orquestra e o regente coral, que o ltimo no usa batuta, que um amplificador do gesto. Sem amplificao, o gesto que grande frente a uma orquestra, por exemplo, pode ficar acanhado frente a um coro. H, portanto, a necessidade de que a regncia coral se mostre adequada a este dado de realidade.

E no que diz respeito a regncia coral, conforme CHESNOKOV (2010), os principais componentes de sucesso de um coral, so: (a) conjunto - todos os indivduos dentro de sua respectiva seo do coral (naipe), dentro do coro, devero estar balanceados, unidos e unificados; (b) entonao - cada indivduo dever estar atento sua volta de maneira que sua prpria entonao seja regulada para preservar a unio e a harmonia do conjunto; e (c) nuance: cada indivduo dever manter contato visual com o regente para que a liderana do regente possa atuar sobre os coralistas, dando-lhes maior percepo da sonoridade gerada pelo coro e conscientizando-os das pequenas nuances pelas quais so responsveis. Segundo DECKER & HERFORD (1988), o tipo e a qualidade do tom produzido por um coral influenciado primariamente pelo que o regente faz, o que mais uma vez revela sua importncia.

Desta forma, o regente precisa estar atento a todos os fatores mencionados acima, e para isso, necessrio que este seja preparado apropriadamente, o que implica forte conhecimento terico e uma parte igualmente importante de treinamento tcnico e fsico, o que inclui memorizar sequncias de movimentos e gestos especficos, que se constituiro em um repertrio pessoal, ainda que pr-convencionado (GEHRKENS, 2007).

O presente trabalho busca trazer uma contribuio que possa ajudar ampliao da conscincia corporal de um regente iniciante, ao mesmo tempo em que prov meios e insumos para o professor de regncia coral avaliar a evoluo de seus alunos, alm de permitir que seu trabalho tenha um alcance alm dos limites da sala de aula.

2.1.2 Conscincia Corporal

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Em termos do estudo da regncia coral utilizaremos o termo conscincia corporal como a leitura que o regente faz do posicionamento no espao e da expressividade necessria das diferentes partes de seu corpo em movimento. Partindo de exemplos da vida cotidiana, vemos que muito comum pessoas adotarem uma postura prejudicial ao seu prprio fsico, seja ao dirigir, ao trabalhar, ao comer, ao jogar seus games ao computador, ao caminhar, ao tocar um instrumento musical e, portanto, no seria diferente ao reger um coral. Entretanto, alm dos males fsicos que uma m postura acarreta, no caso da arte, isso traz consequncias ainda mais extensas. Por exemplo, uma bailarina no conseguir expressar o mximo de sua arte atravs de uma postura incorreta no palco durante uma apresentao, o mesmo tambm ocorre para o regente, que usa sua postura como base para os gestos de regncia utilizados para se comunicar com o coral. A postura parte inerente da tcnica.

No mesmo sentido do que foi mencionado, RAMOS (2003), diz que a primeira necessidade do regente coral encontrar para si uma postura fsica apropriada, evitando futuros problemas com as temveis LER (Leses por Esforo Repetitivo); (a) seja em busca de um exemplo postural para o coro fator determinante na produo vocal; (b) seja em busca de melhor visibilidade para seu gestual fator indispensvel na comunicao entre coro e regente; (c) seja na garantia de organicidade ao conjunto de sua movimentao fator de integrao das muitas vertentes fsicas, tericas e expressivas presentes na performance do regente enquanto tal.

EHMANN (1968) afirma que os gestos em regncia funcionam como a exteriorizao do pensamento musical criado na mente do regente aps a anlise do material que estuda. Estes gestos, ao agirem atravs dos msicos (coralistas), geram um determinado resultado sonoro que, segundo BRANCO (s.d), deve ser observado pelo regente, de modo a ajud-lo na construo de movimentos adequados, antecipando assim o som desejvel.

Logo, pode-se dizer que a regncia uma disciplina de interpretao que, por sua vez, pertence rea da comunicao. Assim, para que a ltima ocorra, necessrio que o receptor compreenda o que foi transmitido pelo emissor, e isso s ocorrer se houver clareza na mensagem transmitida, denotando a importncia da postura do regente.

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De acordo com RAMOS (2003), o cerne da regncia est ligado, por um lado, a um conjunto de atitudes tcnicas que buscam clareza e comunicabilidade no contato com os msicos e coralistas e, por outro, a uma capacidade de estabelecer contato emotivo direto atravs da utilizao do corpo e da expresso facial. O mesmo autor ainda diz que necessrio aprender o gestual especfico, em busca das habilidades fsicas que permitam a instalao de um processo de comunicao no verbal ativo e eficiente.

O regente iniciante aprende a postura correta e os gestos atravs de:

modelo fornecido pelo professor;

pela observao de regentes em ao;

pela literatura.

E o domnio desta tcnica depende dos seguintes fatores:

compreenso da postura e dos gestos (padres de regncia); memorizao dos mesmos;

repetio (treinamento) constante para que o estudante consiga incorporar o movimento, de modo totalmente interiorizado descrito por RAMOS (2003) como memria geogrfica.

No entanto, este processo de aprendizagem deve ser feito com a superviso adequada pois, do contrrio, vcios de regncia podem surgir. Segundo GARRETSON (1998), essencial que o regente possa eliminar seus traos e hbitos incorretos durante o aprendizado da regncia, de modo que eles no sejam reforados e tornem-se habituais.

O uso do espelho e filmagens para aprimorar a conscincia corporal utilizado h muito tempo por regentes, e sua eficcia existe, entretanto, interessante para estudantes e professor comparar movimentos atuais com movimentos anteriores, ou ainda, movimentos realizados entre diferentes regentes, que a prtica tradicional atravs dos mtodos citados no permite.

2.1.3 Ensino da Regncia Coral

O modelo de aula descrito adiante foi observado na disciplina de regncia coral (Anlise Musical para Performance: Interfaces entre Criao e Interpretao a Partir

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do Universo Coral) da Escola de Comunicao e Artes da Universidade de So Paulo ministrada pelo professor Dr. Marco Antonio da Silva Ramos, seguindo sua metodologia. Este modelo (formato de aula) poder variar conforme a escola de regncia. Entretanto, os elementos tcnicos que compe as partes da aula so tcnicas inerentes ao ensino da regncia coral e deveriam ser trabalhados em algum momento por qualquer escola de regncia.

Parte 1: Ensino de novo elemento de regncia Os alunos se posicionam em volta do professor, formando uma grande

roda;

O professor ensina e demonstra os novos contedos gestuais aos alunos, para que todos possam ver. Geralmente os esquemas grficos dos novos gestos so desenhados na lousa pelo professor;

Os alunos ento executam individualmente o novo gesto. Outras maneiras de execuo so: em pares; a prtica em frente ao espelho; entre outras a idia que os alunos passem a perceber os gestos, conscientizando-se dos mesmos, e assim, consigam aprimorar suas noes corporais;

O professor passa uma sequncia de gestos para os estudantes executarem.

Parte 2: Distribuio de nova partitura

O professor distribui uma nova partitura (msica) aos alunos e a repassa com os alunos para que possam compreend-la;

Um aquecimento vocal2 realizado com todos ao mesmo tempo;

O professor organiza o coral em naipes3.

Parte 3: Prtica da regncia

2 O aquecimento vocal tambm conhecido como vocalise ou vocalizao. No caso das aulas

do professor de regncia coral citado, este momento tem tambm a funo de ensinar a ensinar a cantar em coro. Cada exerccio realizado analisado em seus objetivos tcnicos e finalidades pedaggicas.

3 Naipe um agrupamento de coralistas conforme seus tipos de voz (e.g. tenor, baixo, soprano,

contralto, etc).

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Os estudantes de regncia participam como coralistas, enquanto so regidos pelo professor ou por outro aluno isso lhe permite observar os gestos do regente e notar como o coro se comporta medida que estes so realizados;

Em seguida, um estudante troca de lugar com quem estava regendo, e passa a reger o coro o professor observa o regente, que ao final da execuo da msica recebe conselhos, crticas e elogios do professor;

Por fim, o regente retorna ao coro dando lugar a um novo estudante que reger em seu lugar e isso ocorre inmeras vezes acompanhado da superviso do professor.

O ciclo descrito na Parte 3 se repete, e idealmente, deveria ocorrer para cada um dos estudantes. Entretanto, como as aulas possuem um tempo mximo, na maioria das vezes, somente parte dos estudantes tem chance de atuar como regentes.

Como pde ser observado acima, a relao professor-estudante na regncia dada pela difuso do conhecimento, observao e anlise. Estes trs elementos podem ser facilitados atravs do uso da tecnologia, a qual pode ser utilizada para armazenar o conhecimento e trabalhar sobre o mesmo. Com a tecnologia possvel extrair dados precisos da cena (e.g. coordenadas tridimensionais de cada junta corporal do regente), permitindo anlises automticas e gravaes que poderiam ser visualizadas em momentos posteriores.

2.1.4 Padres de Regncia

Os livros de regncia costumam discorrer sobre os gestos de regncia usando principalmente trs informaes: (a) esquemas grficos, isto , ilustraes grficas dos padres de regncia; (b) explicaes descritivas; e (c) exemplos musicais que ajudam a entender o carter dos mesmos. Abaixo pode-se verificar padres de regncia4 para o compasso musical5 de 4 tempos:

4 O padro de regncia um dos gestos realizados pelo regente para marcar o tempo da msica

e pode ser considerado um tipo de gesto realizado. 5 O compasso musical define quantos pulsos ocorrem dentro de intervalo de tempo.

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Figura 1 Robert Garretson: Padro de Regncia de 4 tempos.

Fonte: Garretson, 1998.

Figura 2 Robert Garretson: Padro de Regncia de 4 tempos.

Fonte: Garretson, 1998.

Figura 3 Kurt Thomas: Padro de Regncia de 4 tempos.

Fonte: Thomas, 1971.

Figura 4 Padro de Regncia de 4 tempos.

Fonte: DEMAREE & MOSES, 1995.

Todos os grficos acima so capazes de localizar o msico nos tempos do compasso (as partes de um todo). Entretanto, as formas dos esquemas exemplificados so diferentes em funo de terem surgido em escolas de regncia6 diferentes e as respectivas coerncias de suas construes tcnicas.

Nos padres de regncia, cada nmero representa a marcao de um tempo (batida) e as linhas representam o percurso a ser realizado pela mo do regente. O movimento iniciado, pelo menos, um tempo antes daquele onde a msica de fato comea. Depois, entra no esquema padro7 e se repete sequencialmente.

A velocidade com que o movimento realizado, depender de quantas batidas por minuto (BPM) so utilizadas pela msica. Uma BPM de 60 significa que em 1 minuto so realizadas 60 batidas, isto , marcaes de tempo. No exemplo de um

6 O presente trabalho no discutir as diferentes escolas de regncia por no ser seu objeto, mas

adiantamos que a ferramenta tecnolgica desenvolvida pode adaptar-se a elas. 7 Ao longo do texto, grficos, esquemas padro, padres de regncia so utilizados

indistintamente.

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movimento de 4 tempos, isto equivale a dizer que, a cada 1 segundo o prximo tempo marcado, ou seja, todo padro realizado em 4 segundos. Analogamente, o mesmo padro seria realizado em 2 segundos se a BPM fosse 120, j que cada tempo seria marcado a cada segundo. E os msicos atuais usam o metrnomo, como aparelho para medir o tempo desejado.

Durante a execuo do padro de regncia o regente dever estar atento marcao de tempo, o qual realiza seguindo os batimentos por minuto abordados anteriormente, medida que explora o espao.

importante mencionar que os padres mostrados nos exemplos acima referem-se sempre ao movimento da mo direita. Desta forma, o movimento espelhado horizontalmente seria o equivalente mo esquerda.

Considerando os dois padres anteriores, vemos que h diferenas devidas ao fato de serem de escolas distintas, entretanto, outros fatores para escolha de variaes entre os padres tm caractersticas exclusivamente musicais, como expressividade, articulao rtmica (staccatos, legatos, etc), fraseado musical e afetividade, entre outros. Veja abaixo exemplos de alterao nos padres de regncia conforme o tipo de caracterstica musical fornecido por autores:

Figura 5 Tempos quaternrios em diversas articulaes Fonte: GRLL (2005).

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Embora as intenes musicais sejam diferentes entre si, a msica regida no mesmo padro de quatro tempos por todos os padres acima. Os padres de regncia ainda podem variar de acordo com marcaes especficas na partitura, como: entradas, cortes, subdivises, acentos e fermatas, entre outros conceitos musicais.

Com isso nota-se a complexidade da regncia, principalmente no tocante da execuo de gestos que devero ser claros principalmente por poderem possuir sutis diferenas entre si. Isso dito, a forma com que o ensino ocorre importante para o regente iniciante, j que este precisa engajar-se em um criticismo objetivo, de modo que desenvolva independncia e maturidade sobre seus gestos atravs da conscincia corporal. Segundo, DECKER & HERFORD (1988), o regente dever desenvolver sua prpria caracterstica dentro dos moldes e conceitos da regncia.

O software desenvolvido compara em tempo real os gestos realizados pelo usurio com padres previamente definidos no prprio software o quais sero vinculados a uma prtica de regncia tambm configurada. Com isso, ser possvel obter uma nota baseada na diferena entre o gesto realizado e esperado atravs da comparao de distncias euclidianas.

2.1.5 Planos de Regncia

Um dos parmetros da regncia so os planos espaciais sobre os quais ela se desenvolve. As mos e os braos do regente sobem e descem sobre planos verticais, se afastam para os lados ou se reaproximam nos planos horizontais, e se encaminham para a frente ou voltam em direo ao corpo nos planos frontais.

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Figura 6 - Os diferentes planos de regncia.

ANDERSON (s.d) prope um mtodo chamado Tcnica da Caixa, onde ele assume que h quadrados circunscritos centralizados em cada mo. Neste mtodo, o regente utiliza (i) somente o dedo indicador para se movimentar no quadrado menor ou; (ii) somente o pulso para se movimentar no quadrado posterior ou; (iii) somente a mo e o antebrao no quadrado seguinte ou; (iv) todo o brao, incluindo cotovelos, para se movimentar pelo quadrado maior e mais externo.

Figura 7 - Tcnica da Caixa. Fonte: ANDERSON, s.d.

Alm dos movimentos realizados nos eixos x e y, como ilustrado anteriormente, o gesto poder ser executado em diferentes variaes de profundidade, neste respectivo plano. Isto ilustrado por GMCCB (s.d) e representado pela figura abaixo:

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Figura 8 - Zonas de profundidade. Fonte: GMCCB (s.d). RAMOS (2011) consolida os conceitos acima e cria um cubo (Cubo de Ramos)

o qual o regente pode explorar com seus gestos. Este cubo compreende os trs j citados planos, centralizado na coluna do regente:

Figura 9 As diferentes alturas no cubo de RAMOS (2011). Fonte: RAMOS (2011).

Figura 10 As diferentes larguras no cubo de RAMOS (2011). Fonte: RAMOS (2011).

Figura 11 As diferentes profundidades no cubo de RAMOS (2011). Fonte: RAMOS (2011).

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O cubo composto por cubos menores que podem ser explorados individualmente de acordo com a amplitude e direcionamento do gesto. As figuras abaixo mostram como o cubo se alinha com o corpo do regente:

Figura 12 - Fatias do Plano Horizontal.

Figura 13 - Fatias dos Plano de Profundidade.

Figura 14 - Fatias do Plano Vertical.

Como normalmente o coro est colocado acima do regente. Este dado, aliado necessidade bvia de que o gesto do regente seja visto por todos os coralistas, aponta na altura respectiva do plano vertical.

RAMOS (2011b) declara que as principais funes do cubo so conscincia corporal e treinamento da referncia espacial. Este jamais dever ser interpretado como uma gaiola, ou algo que impe limites expresso artstica do regente.

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Para o presente trabalho, prope-se tambm que tais cubos sejam vistos pelo usurio medida que este realiza seus gestos no software. E assim, qualquer um dos sub-cubos que interseccione qualquer uma das mos do regente seria destacado em uma colorao diferente, de modo que ele saiba em quais regies dos planos suas mos se encontram.

2.2 Viso Computacional

2.2.1 Introduo

A viso computacional utiliza a computao para solucionar problemas que dependem de decises tomadas a partir de dados obtidos pela viso pelo uso de sensores (e.g. cmeras, webcams, scanners, etc).

Segundo SHAPIRO & STOCKMAN (2000): o objetivo da viso computacional realizar decises teis sobre objetos e cenas fsicas reais baseadas em imagens capturadas.

Conforme PEDRINI & SCHWARTZ (2008), os algoritmos de viso computacional utilizam imagens computacionalmente legveis (isto , imagens digitais capturadas por algum sensor ou criadas virtualmente) como dado a ser analisado para obter uma determinada sada (resposta). Segundo CORMEN et al. (2001) um algoritmo tambm pode ser entendido como um qualquer procedimento computacional bem definido que recebe algum valor (ou um conjunto de valores) como entrada e produz algum valor (ou conjunto de valores) como sada. Um algoritmo portanto uma sequncia de passos (instrues lgicas) computacionais, dispostas em um determinada ordem, e que necessariamente nesta disposio transformam a entrada em uma sada, resolvendo um determinado problema computacional.

2.2.2 Sobre o Kinect

O software proposto utiliza o Kinect como sensor para capturar a posio das juntas corporais do usurio no espao tridimensional e aps isso trabalha com tais dados para exibir informaes teis na tela. A vantagem do uso do Kinect que ele

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no s captura os dados, mas tambm os dispe em uma estrutura de dados8 de fcil navegao. Por exemplo, cada junta corporal detectada pelo Kinect disposta em uma estrutura de dados chamada esqueleto, onde todas juntas so relacionadas entre si e cada uma possui informaes espaciais como posicionamento e rotao.

importante citar que o Kinect o sensor com maior custo benefcio e fcil aquisio existente no mercado, tornando assim um fator importante a ser considerado na distribuio do software proposto. A Microsoft criou um sistema de reconhecimento de poses a partir de informaes sobre imagens (features9) e seus respectivos dados de profundidade, estes ltimos obtidos atravs de um feixe de raio infravermelhos disparados no ambiente e analisados em tempo real a partir do kinect, mapeando o relevo do ambiente (SANDBERG et al, 2011).

Com descritores extrados de uma srie de imagens, possvel realizar diversas classificaes em cenas, e com isso descobrir se o objeto a ser encontrado encontra-se em cena ou no. Por exemplo, pode-se ter uma base de descritores de posturas humanas e sempre busc-las em cena a partir da anlise de imagens.

O Kinect cria modelos probabilsticos de rotulamento (labeling) a partir das partes do corpo de uma pessoa e assim infere as possveis juntas corporais. Para isso, quando foi desenvolvido, o Kinect foi treinado com aproximadamente 500.000 imagens de diversas posturas corporais obtidas atravs de dispositivos de captura de movimentos (motion capture), cobrindo a maior parte dos movimentos que os usurios usualmente podem realizar, gerando uma imensa base de features. Alm disso, como a quantidade de posturas que uma pessoa pode realizar extremamente alta, um classificador de partes corporais foi desenvolvido para generalizar algumas das poses que no esto na base de imagens, potencializando ainda mais o dispositivo.

Para se ter uma idia, ao total foram utilizadas 31 partes corporais em conjunto com features de profundidade para saber se um brao est frente ou ao lado do corpo. Este mtodo, desenvolvido por SHOTTON et al. (2011), se provou de alta qualidade e

8 Uma estrutura de dados um continer lgico que armazena um conjunto de variveis que

juntas buscam contribuir para a resoluo de um ou mais algoritmos de forma eficiente (CORMEN et al. 2001).

9 Features so descritores (caractersticas) extrados a partir de uma ou mais imagens, utilizando

um algoritmo especfico, e que servem para inferir algo sobre a(s) mesma(s) (SHAPIRO & STOCKMAN, 2000).

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pode-se dizer que o estado da arte no que diz respeito a reconhecimento de posturas corporais humanas em tempo real atualmente.

Figura 15 - Preciso mdia comparando predio de juntas atravs de juntas inferidas e juntas extrada a partir dos mapeamentos verdadeiros. Fonte: SHOTTON et al. (2011). Outra vantagem do uso do Kinect o fato deste dispositivo no requerer: (i) o

uso de marcadores10 no usurio em cena; (ii) tcnicas complexas de calibragem de dispositivos como no caso de diversas cmeras posicionadas em um ambiente, focando distintos ngulos e; (iii) ps-processamentos aps a captura da imagem, j que os dados das juntas so providos automaticamente.

2.2.3 Kit de Desenvolvimento

Quando uma organizao lana um dispositivo no mercado, junto deste dispositivo geralmente fornecido um kit de desenvolvimento (SDK do ingls Software Development Kit), que pode ser compreendido como um conjunto de funcionalidades acessveis por qualquer software compatvel com os requisitos mnimos do SDK em questo.

Existem vrios kits de desenvolvimento que podem ser utilizados para fazer uso das funcionalidades do Kinect, entretanto o mais evoludo, e que foi utilizado no software proposto, o SDK criado pela prpria Microsoft, atualmente em sua verso 1.7. Algumas das caractersticas deste seguem abaixo:

10 Marcadores so identificadores dispostos num determinado alvo (cena, pessoa ou objeto), de

modo que tal alvo possa ser monitorado de maneira mais fcil pelo sensor utilizado. Geralmente isto ocorre quando necessrio superar obstculos tcnicos, onde a deteco sem marcadores seria muito custosa.

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Deteco completa do esqueleto do usurio, mapeando 19 juntas corporais;

No necessita de pose de calibragem para detectar o usurio em cena;

Documentao das funcionalidades bem detalhadas tecnicamente;

Gratuito;

Suporta conectividade nativa nas linguagens C++ e C#. Entretanto, as principais limitaes deste SDK esto relacionados com o fato da

Microsoft, por ser uma empresa privada, promover a difuso de seu sistema operacional principal, portanto:

Est disponvel somente para mquinas com sistema operacional Windows 7 ou superior;

O cdigo fonte no disponibilizado. Contudo, para os propsitos do software, ele segue sendo a melhor escolha para

realizar o desenvolvimento.

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Captulo 3: Estado da Arte

Recentes artigos retratam excelentes resultados no uso do Kinect para a obteno de mapas de profundidade, inclusive ele est sendo utilizado para reconstruir ambientes tridimensionais em tempo real, j que o Kinect consegue fornecer toda esta informao a 30 quadros por segundo. NEWCOMBE et al. (2011) conseguiram excelentes resultados na reconstruo de cenas em tempo real atravs do Kinect.

VILLAROMAN et al. (2011) realizaram um estudo sobre as principais aplicaes do Kinect para auxiliar estudantes nas aulas de interao homem-computador (IHC), demonstrando as vantagens de se utilizar OpenNI e o NITE como SDK. SUMA et al. (2011) proprem um middleware chamado FAAST o qual tambm utiliza os SDKs anteriores para criar um servidor de streaming do esqueleto criado atravs dos dados fornecidos pelo Kinect, possibilitando vincular teclas do teclado ou do mouse, aos movimentos capturados. Com isso possvel utilizar gestos com softwares existentes, sem grande esforo de adaptao, alm de possibilitar o controle remoto de aplicaes via gestos transmitidos para aplicaes remotas.

SUAY & CHERNOVA (2011), utilizam o Kinect para mover robs humanides conforme as posturas que so realizadas por um humano mediante ao sensor do Kinect. OIKONOMIDIS et al. (2011) fazem uso das informaes obtidas pelo Kinect para realizar o mapeamento das juntas dos dedos da mo de uma pessoa a 15 quadros por segundo.

No Brasil estudantes e entusiastas esto trabalhando em projetos comerciais que utilizam o Kinect. QUEIROZ (2011), por exemplo, desenvolveu um conversor de gestos do Kinect em eventos de tecla, fornecendo dados de entrada para um emulador de vdeo-game no computador, permitindo que o usurio jogue diversos jogos arcade antigos com o uso do Kinect. MATSUMURA & SONNINO (2011) desenvolveram um aplicativo para visualizao tridimensional de objetos utilizando o Kinect (suportado pelo Microsoft SDK) em conjunto com culos que permitem visualizar o anaglifo e interagir com ele atravs de gestos. TOGORES (2011), faz uso do Kinect para extrair dados de movimentos realizados pelos usurios, extraindo vetores de caractersticas a

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serem utilizados em conjunto com tcnicas de filtragem, quantizao e o HMM (Hidden Markov Models) para tomar decises e obter a classificao dos gestos realizados.

Ainda no Brasil e preocupando-se com a motivao dos alunos na educao, NUNES et al. (2011) sugerem que o uso da tecnologia na educao pode ser utilizada para obter diversas informaes a serem utilizadas com propsito motivacional para o aluno. No que visa o Kinect, o mtodo abordado analisa caractersticas corporais fisionmicas obtidas atravs deste sensor, obtendo assim informaes emocionais e comportamentais dos expectadores perante algo que lhes apresentado. A AGNCIA DETALHES (2011), lanou um software chamado Kinect Educao que utiliza o OpenNI e bibliotecas em Flash para criar jogos educacionais utilizando o Kinect. Por ltimo, DA SILVEIRA (2011) utiliza o Microsoft Kinect SDK Beta para desenvolver uma aplicao que dispara comandos do teclado a partir do reconhecimento de gestos pr-definidos detectados partir do ngulo formado por cada um dos cotovelos do usurio.

Se os mtodos mais recentes aqui abordados forem comparados com mtodos onde a tecnologia (Kinect) no estava disponvel, como no caso de IRURTIA (2009), fica clara a dificuldade de realizar o mapeamento correto de juntas e posturas corretas. Portanto, acredita-se que houve um grande avano nas aplicaes com a chegada desta tecnologia.

3.1 nfase na regncia

Em relao a aplicaes similares ao que se deseja desenvolver nesta monografia, BRUEGGE et al. (2007) desenvolveram um aplicativo chamado Pinocchio. O foco deste aplicativo desenvolver o gosto por msica clssica em crianas. Para isto ele utiliza dispositivos como cmeras e o wiimote controle remoto do video-game Nintendo Wii para capturar dados do regente, controlando a orquestra em tempo real.

SCHMIDT et al. (2007) focam no uso de um outro dispositivo (relgio de pulso com sensores) chamado eWatch em conjunto com o aplicativo apresentado anteriormente por BRUEGGE et al. (2007), utilizando os dados retornados pelos sensores internos do eWatch (ver Figura 16 eWatch. ao invs do uso do wiimote.

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Figura 16 eWatch. Fonte: MAURER et al. (2006). O projeto de SCHMIDT et al. (2007) analisa os dados do regente utilizando o

eWatch paralelamente com uma filmagem em vdeo sincronizada com o clock do eWatch. Atravs dos dados capturados dos sensores, os padres de regncia so obtidos, e com estas informaes, o udio pr-gravado da orquestra alterado. Inclusive atravs desta experimento pde-se verificar que o regente, como esperado, rege cerca de alguns milisegundos frente da orquestra, como na realidade. Ao final do artigo apresentado, os autores comentam que gostariam de construir um mtodo independente de usurio e preciso no reconhecimento de gestos, que permitiria supervisionar gestos quaisquer de regncia. Desta forma, acredita-se que o trabalho presente seja de grande valia para esta rea, alm de partir de um desejo anterior de outros trabalhos.

Entre outros projetos esto o de LEE et al (2005) que analisa os movimentos de regentes comparando-os a movimentos de no-regentes. GARNETT & BRECHT (1992) utilizam um mtodo que utiliza uma batuta infravermelha e redes neurais para extrair os padres de regncia e com isso controlar uma orquestra virtual, influenciando seus sons.

FUJINAGA & TOBEY (1996) utilizam um sistema com duas cmeras especiais integradas a um software, posicionadas frente e ao lado do regente, que capturam seus movimentos atravs da anlise de vdeo que captura os movimentos da batuta, traduzindo suas coordenadas tridimensionais para um software.

LEE et al. (2006) se baseia na tese de LEE et al (2005), GRLL (2005) e NAKRA (2000) para criar um sistema que monitora uma batuta desenvolvida especialmente para deteco de gestos de regncia, de modo a realizar alteraes em um vdeo e som de uma orquestra a partir dos gestos de regncia.

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NAKRA (2000) discorre sobre o uso da jaqueta de regncia desenvolvida por PICARD & MARRIN (1998), utilizando-a para realizar tratamento de sinais advindos dos sensores da mesma. Esta jaqueta contm uma srie de sensores utilizados para monitorar os movimentos da regncia.

Por ltimo, USA & MOCHIDA (2006), apresentaram um mtodo que identifica: (a) o incio e o fim de uma regncia, einsatz (corte de um cantor ou naipe), marcao de tempo, mudanas no tempo, o nmero do tempo sendo executado dentro de uma medida (padro), fermatas, dinmica da msica, alguns aspectos da articulao musical (e.g. expressivo, staccato), respirao. O sistema reconhece os movimentos realizados pela mo direita e os interpreta atravs de HMM. Em seu trabalho, os autores tambm listam diversos outros autores que buscaram supervisionar o regente atravs de uso de diversos tipos de sensores. O ponto negativo do trabalho destes autores que eles utilizam uma batuta com acelermetros e no somente o corpo do regente para extrair as informaes.

Em todos os artigos lidos, percebeu-se que houve certa dificuldade dos autores em conseguir realizar todas as atividades em tempo real, exceto por BRUEGGE et al. (2007), mas que este usou um aparato desconfortvel para a regncia. Portanto, acredita-se que o uso do Kinect permitir dar o prximo passo nos softwares de regncia, principalmente por permitir uma melhor anlise em tempo real, sem que o

regente tenha que usar dispositivos ou sensores desconfortveis. Fica claro que a maioria dos trabalhos listados anteriormente foca no desenvolvimento de um software para influenciar um coro ou orquestra virtual a partir de informaes extradas do regente, mas nenhuma das aplicaes foca na superviso e no ensino da regncia para o prprio regente, que o escopo principal do presente trabalho.

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Captulo 4: Software para Ensino de Regncia Coral

4.1 Abordagem

Como citado na Seo 1.2, o estudante de regncia precisa se familiarizar com os parmetros da regncia, seus padres e planos (este ltimo atravs do cubo de Ramos ver Seo 2.1.5), aprimorando assim sua conscincia corporal e a localizao espacial e trazendo ao professor uma ferramenta para anlise da evoluo de seus alunos.

A partir da interao entre o laboratrio Comunicantus da Escola de Comunicaes e Artes desta Universidade e o Instituto de Matemtica e Estatstica, observou-se que tais objetivos descritos podem ser alcanados atravs do uso de tecnologias existentes, tais como o Kinect.

Assim, aps uma srie de reunies com o regente responsvel, Prof. Dr. Marco Antonio da Silva Ramos, delimitou-se o escopo do software proposto atravs de funcionalidades as quais foram listadas ao longo deste captulo.

As principais fontes de conhecimento sobre regncia coral aqui utilizadas foram: (i) notas de aula e material fornecido durante a disciplina Anlise Musical para Performance: Interfaces entre Criao e Interpretao a Partir do Universo Coral (Escola de Comunicaes e Artes - Universidade de So Paulo), (ii) referncias bibliogrficas fornecidas pelo regente responsvel citado acima e (iii) pesquisas nos acervos digitais de regncia coral de diversas universidades os quais esto disponveis na Internet. Todas as referncias podem ser encontradas no Captulo 6: do presente documento.

Durante a fase de desenvolvimento, o software foi aprimorado atravs de diversas reunies com o regente supracitado. Nestes encontros o prottipo da aplicao era demonstrado e testado. Tambm durante tais reunies, os requisitos eram detalhados, esclarecidos e novas referncias bibliogrficas eram fornecidas. Alguns dos encontros foram utilizados para revisar o presente documento, garantindo que a

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linguagem utilizada pudesse ser compreendida por leitores das diversas reas envolvidas, j que este se trata de um trabalho multidisciplinar.

4.2 Pblico-alvo

Para utilizar o software o usurio dever ter o conhecimento mnimo sobre tcnicas de regncia coral (padres de regncia) e teoria musical (compassos, tempos musicais, etc). Portanto, o principal pblico-alvo seria composto por:

Estudantes de regncia coral (graduao, ps-graduao); Professores de regncia coral.

4.3 Descrio Funcional

O software foi organizado em trs grandes mdulos tratanto os principais aspectos do ensino da regncia coral:

1. Editor de Padres de Regncia (Biblioteca de Padres); 2. Editor de Prticas de Regncia; 3. Visualizador (Podium) do Regente.

Em (1) os padres de regncia podem ser criados conforme explicao descrita na Seo 2.1.4 (Padres de Regncia). Algumas das principais funcionalidades deste mdulo so:

1. Permitir a criao de formas geomtricas onde cada uma represente um padro de regncia (como os ilustrados nas Figuras da Seo 2.1.4);

2. Possibilidade de adicionar, remover e movimentar pontos de controle da curva que representa o padro de regncia;

3. Possibilidade de adicionar, remover e movimentar marcaes de tempo (tempos) no padro de regncia;

4. Permitir a deteco automtica dos tempos no padro de regncia, agilizando a criao do mesmo, caso o usurio deseje;

5. Possibilidade de alinhar automaticamente os pontos de controle grade, facilitando a criao precisa e simtrica do padro de regncia;

6. Permitir o fechamento automtico da curva; 7. Exibir, salvar, excluir ou modificar um padro de regncia.

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Tais funcionalidades podem ser vistas na Figura 17 abaixo e so identificadas pelos bales informativos dispostos na mesma.

Figura 17 Editor de Padres de Regncia (Biblioteca de Padres). Em (2) possvel definir sequncias, envolvendo os padres de regncia

previamente criados em (1), associando-as s mos do regente, definindo assim o conceito de prtica sinttica. Isto engloba:

Criar uma pr-seleo dos padres de regncia que sero utilizados pela prtica sinttica (Figura 18 abaixo);

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Figura 18 - Pr-seleo de padres de regncia definidos em (1). Selecionar um dentre os padres pr-selecionados anteriormente,

vinculando-o a uma das mos do regente e informando em quais sub-cubos e em qual profundidade tal padro ser realizado. Esta configurao denominada sequncia e representa o movimento a ser realizado pelas mos do regente durante a execuo da prtica sinttica.

Adicionar, modificar ou excluir uma ou mais sequncias;

Possibilidade de definir o valor do parmetro batidas por minuto a ser utilizado por uma determinada sequncia;

Salvar, modificar ou excluir prticas sintticas. Tais funcionalidades podem ser vistas na Figura 19 abaixo e so identificadas

pelos bales informativos dispostos na mesma.

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Figura 19 Editor de Prticas Sintticas

Alm da possibilidade de criar prticas sintticas, possvel criar prticas atravs de gravaes. Isto , um regente realiza movimentos por um determinado tempo em frente ao sensor que responsvel pela captura dos mesmos. Aps isso, os dados so armazenados em uma estrutura de prtica o qual poder ser utilizada futuramente por outro regente o qual poder tentar copiar os movimentos gravados. Este tipo de prtica conhecido como prtica gravada. O editor utilizado para gerenci-las (gravar, atualizar ou excluir) pode ser visto na Figura 20 abaixo:

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Figura 20 - Gerenciador de Prticas Gravadas

Em (3) possvel: Visualizar (replay) os movimentos de uma ou mais prticas, sejam estas

sintticas ou gravadas. Sendo que, no caso de prticas sintticas, a visualizao dada com base nos padres de regncia associados s mos do regente e as quais foram dispostas em sequncias pertencentes pratica em questo. Para prticas gravadas, a exibio feita com base nas coordenadas tridimensionais capturas pelo sensor;

Pausar o replay a qualquer momento, podendo retom-lo quando desejado;

Realizar treinamentos, em tempo-real, com base em prticas anteriormente criadas. Neste caso uma nota dada ao usurio ao trmino do treinamento com base no movimento realizado. Isto feito da anlise de distncias Euclidianas;

Rotacionar a cmera em volta da cena, podendo visualizar a cena por qualquer ngulo, assim como aproximar ou distanciar a cmera (zoom) para uma anlise mais precisa dos movimentos;

Ocultar ou exibir elementos extras (detalhes) em cena; Exibio do Cubo de Ramos ver Seo 2.1.5 o qual alinhar-se-

coluna do usurio e inclusive rotacionar conforme a coluna rotacionada;

Detectar interseco das mos do usurio com os sub-cubos

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pertencentes ao Cubo de Ramos, colorindo-os de maneira diferenciada, permitindo distino da profundidade a qual a mo se encontra;

Caso a prtica utilizada como base para o treinamento seja uma prtica sinttica, permitir escutar marcaes de tempo conforme as BPM definidas anteriormente em (2), atuando como metrnomo.

4.4 Implementao

As tecnologias utilizadas durante o desenvolvimento foram a linguagem C#, o SDK da Microsoft para o Kinect, o Microsoft XNA (bibliotecas 3D, similar ao DirectX e OpenGL) e modelagem 3D realizada utilizando o 3DS MAX.

4.5 Principais Algoritmos

4.5.1 Interpolao de Pontos de Controle para Gerar Padro de Regncia

De acordo com o que foi apresentado na Seo 4.3, a Biblioteca de Padres prov uma interface grfica para que o usurio adicione os pontos de controle que, aps interpolados, formaro a curva a qual resultar no padro de regncia final.

Uma funo de interpolao de pontos capaz de gerar uma nova sequncia de pontos a partir de outra j conhecida. As formas mais comuns de interpolao de pontos so: (a) linear; (b) polinomial; e (c) por spline (BOURKE, 1999).

O mtodo aqui abordado e que foi utilizado na implementao do software, o Catmull-Rom (CATMULL & ROM, 1974), um mtodo por spline. Inicialmente este mtodo foi desenvolvido para computao grfica, seu uso inicial era para desenhar superfcies e curvas, mas posteriormente seu uso se expandiu para outros prpositos (JOY, 2002).

O algoritmo pode ser descrito da seguinte maneira:

Seja = , , , , uma sequncia dos pontos de controle pertencentes ao padro de regncia e para cada ponto , seja = , , , !, tal que:

" = max&1, " 1) ; " = "; " = min&-, " + 1) ;

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"! = min&-, " + 2) ; Por exemplo, se - = 20, ento = (, , , ) e 1 =(2, 1, 1, 1). Seja 3 5, o nmero de pontos que se deseja interpolar entre e ((678())5), denotamos o conjunto 9 da seguinte forma:

9 = :0, 13 , 23 , , 33 = 1; Para cada ponto , definimos a funo

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Figura 21 - Escala entre padro original e padro redimensionado pelo usurio.

Um padro poder ser associado a uma ou ambas as mos do regente. Quando a mo configurada for a esquerda, no s devemos aplicar uma escala ao padro com base nas dimenses da janela a qual este encontra, mas tambm devemos reflexion-lo horizontalmente, criando o movimento oposto equivalente. Isto ocorre porque durante o treinamento, o Kinect, o qual estar posicionado frente do usurio, tambm capturar as coordenadas do estudante de maneira reflexionada, tornando necessrio utilizar o mesmo sistema de coordenadas.

Portanto, necessrio determinar uma escala com base nas dimenses da janela do padro (e.g. dx e dy), no tamanho da janela de criao do padro (e.g. l), a qual um quadrado, e na mo escolhida (esquerda ou direita), aplicando tal escala sobre todos os pontos do padro original.

Seja PQ tal que PQ a largura da janela de seleo definida pelo usurio no Editor de Prticas Sintticas e seja PS tal que PS a altura da janela de seleo definida pelo usurio no Editor de Prticas Sintticas, ambas determinadas

para um mesmo padro de regncia; T , tal que T constante e representa o lado da janela utilizada na criao do padro de regncia pela Biblioteca de Padres (e.g. 300); e: U &1,1) tal que U = :1, VWXPY[WY\W-]WU[WV3_WYPX1, VWXPY[WY\W-]WU[P"YW"\X ;

Podemos encontrar as escalas a serem aplicadas nos pontos do padro de regncia para os eixos x e y atravs das seguintes definies, considerando a operao `ab como o maior inteiro no maior que a (arredondamento para baixo):

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VQ c tal que VQ = d8ef . Ug; VS tal que VS = d8hf g;

Sejam = , , , , a sequncia matemtica de todos os pontos pertencentes ao padro de regncia e i = (i , i , i , , i ) o padro de regncia gerado aps P receber a escala j = kVQ 00 VSl , resultando no padro dimensionado pelo usurio, onde cada i i obtido pela funo m: i, definida da seguinte forma: i = m() = j. (2)

Vemos que atravs de m possvel gerar variaes nas dimenses de um nico padro conforme a configurao realizada pelo usurio.

4.5.3 Gerao da Prtica Sinttica

O objetivo principal de uma prtica sinttica gerar coordenadas tridimensionais a partir de uma configurao baseada em sequncias11 de regncia s quais possuem um ou dois padres de regncia associados, como pode ser visto no diagrama abaixo:

Figura 22 - Diagrama de uma prtica sinttica.

Estas coordenadas so armazenadas em um arquivo de prtica e possibilitam ao estudante de regncia realizar treinamentos para aprimorar seus gestos, j que seu

11 Sequncia neste contexto se refere sequncia da prtica sinttica e no a uma sequncia

matemtica. Ser utilizada em itlico para diferenciar-se de sequncia matemtica.

Prtica sinttica

Sequncia 1 (BPM: 60) Padro A Padro B

Sequncia 2 (BPM: 120)

Padro C

Sequncia 3 (BPM: 60)

Padro A Padro D

...

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movimento, o qual capturado pelo Kinect, ser comparado ao que foi produzido sintticamente pelo algoritmo a ser descrito nesta seo. Gerar tais coordenadas sintticas uma tarefa que envolve:

1. Simular como um padro qualquer seria executado normalmente por um humano (regente).

Se assumssemos que a mo associada ao padro de regncia se movimenta

com velocidade constante atravs do padro de regncia, por mais que a

BPM informada no padro e seus tempos sejam respeitados, estaramos criando um movimento artificial e o qual seria replicado pelo usurio da

aplicao durante o treinamento, levando o estudante a um movimento longe

do real. Portanto, foi preciso encontrar uma funo que distribusse os pontos

do padro, respeitando o tempo informado no padro e na BPM da sequncia, para uma movimentao mais prxima da real.

DRISCOLL (1999) observou os movimentos executados por diversos regentes e verificou que o grfico que tais movimentos produzem no eixo y

similar ao da funo seno. Portanto, o algoritmo desenvolvido faz uso desta funo a qual est diretamente associada BPM da sequncia a qual o padro

pertence e quantidade de tempos do padro.

2. Encadear uma sequncia de padres, isto , cada um de seus dados, ao longo do tempo;

Como visto anteriormente, uma sequncia possui uma determinada BPM, e poder possuir um ou dois padres de regncia, cada qual associado

unicamente a uma mo do regente. Cada padro est associado a uma

profundidade (prximo, mdio ou distante). Assim, preciso interpretar cada sequncia configurada na prtica, passando por cada um de seus padres e gerando dados a partir do processo mencionado em (1).

3. Traduzir os padres, at ento exibidos bidimensionalmente, do espao 2D para o 3D.

At o momento, os padres de regncia foram utilizados no espao

bidimensional, entretanto, o usurio do sistema (e.g. estudante de regncia) treinar no espao tridimensional, e como desejamos medir a preciso do movimento nos trs eixos (x, y e z) devemos definir um valor em z para os pontos dos padres informados nas sequncias definidas atravs de um

critrio determinado.

Podemos entender que cada padro de regncia utilizado pela aplicao como um vetor e que cada posio armazena uma coordenada bidimensional. Por exemplo:

35

ndices 3 50 Pontos (3, 4) (3, 5) (3, 6) ... (4, 7) (5, 8) n

Tempo 1 2

Figura 23 - Pontos e ndices armazenados.

A figura acima ilustra um padro de regncia formado por n pontos e que possui 2 tempos, os quais podem ser identificados nas posies 3 e 50 do vetor de Pontos. Isto , nas coordenadas (3, 6) e (5, 8) temos o tempo 1 e 2 do padro respectivamente. Estes ndices para os pontos que marcam os tempos so armazenados no vetor de ndices que, conforme exemplo acima, possui dois elementos.

Trabalhar com ndices torna possvel saber quantos pontos existem entre dois tempos de um padro atravs da subtrao dos respectivos ndices. Tomando como base o exemplo acima, h 47 pontos entre o tempo 1 e 2. Esta quantidade de pontos no intervalo pode ser interpretada como a distncia a ser percorrida pelo tempo determinado conforme a BPM da sequncia.

Sejam = , , , . . . , a sequncia matemtica dos pontos que compem um padro de regncia e n = &o, o, o, . . . , o6) o conjunto dos ndices em de forma que pqr representa um ponto onde h marcao de tempo (beat). Observe que U < -, isto || < |n|, j que existem mais pontos em um padro de regncia do que marcaes de tempo associadas ao padro, como pode ser visto abaixo:

Figura 24 - Padro de regncia e os valores de m e n.

Por exemplo, considere o padro logo acima o qual nomearemos , este poderia ter um conjunto n = &279, 324, 502) associado onde w2, !, x1 seriam pontos de marcao de tempo pertencentes a .

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Considere agora uma sequncia matemtica de padres j = , , 7 com 1 [ 2 representando uma sequncia a qual poder possuir um ou dois padres associados e ] uma constante a qual representa a BPM associada a j. Isto , em um padro de uma sequncia j onde ] = 60, significa dizer que a cada {1| = {1{1 = 1 segundo a distncia parcial (distncia entre duas marcaes de tempo) deste padro dever ser percorrida a exemplo disto temos a Figura 25 a qual retrata o tempo que leva para percorrer as distncias parciais conforme a BPM varia. Observe que a cada

padro = } , , , . . . , q ~ da sequncia j, est associado um conjunto de ndices n = o , o , o , . . . , o6q

Figura 25 - Padro de 3 tempos em diferentes BPM.

Sabemos que a taxa de atualizao de tela do Podium do Regente de {1 V. Portanto, dever existir um conjunto o qual cada elemento represente um incremento desta taxa. Portanto, seja E = {1 , {1 , {1 , , {1| o conjunto de taxas de atualizao, considere a funo : &1, 2, 3, ,U) E , definida da seguinte forma: (, \) = pqq 5pqq pq|M{1

A funo acima equivale a dizer que os pontos no intervalo de pontos definido

em funo de so percorridos ao longo do tempo \ utilizando a funo seno a qual possui valor mximo quando \ = {1| . Aqui a subtrao dos ndices utilizada para obter a distncia parcial (quantidade de pontos) entre as duas marcaes de tempo, o

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qual multiplicado pelo resultado do seno. Isto, aps arredondamento, retornar um

ndice de n que somado ao ndice do tempo de incio. Desta forma, para " &1, [), com 1 [ 2 e &1, 2, 3, ,U) e \ E, gerada uma sequncia em em funo do seno, simulando um movimento mais prximo do real.

Figura 26 - Exemplo de padro de regncia de 4 tempos P1.

Figura 27 - Exemplo de padro de regncia de 2 tempos P2.

Por exemplo, o padro de regncia de 4 tempos ilustrado pela Figura 26 e o padro de regncia de 2 tempos ilustrado pela Figura 27. Se assumirmos n =&65, 120, 180, 249), n = &29, 120), j = , , e ] = 60 (BPM), teremos a seguinte tabela:

(, ) (, ) 1 160 x 1 260 x ! 1 360 { w 1 ... ... ...

1 1 {! Tempo 1 2 160 {{ 2 260 {w 2 360 {2 { 2 ... ... ...

38

2 1 2 2 Tempo 2 3 160 3 260 3 360 ! 3 ... ...

3 1 w2 Tempo 3 4 160 4 260 2 4 360 x 4 ... ...

4 1 ! Tempo 4 Fim da sequncia

Tabela 1 Amostra de valores de (, ) para e . Sabemos que (, \) retorna valores em , entretanto, queremos analisar o

movimento do usurio, fornecido pelo o Kinect, em . Por isso, precisamos definir uma funo que leve os valores de (, \) para . Desta forma, para obtermos o valor do novo eixo utilizamos o plano de profundidade associado ao padro de

regncia . Isto , seja: T &15, 25, 35) =

15, VW[XPY[ WV\-[TX-[PWY[

39

4.5.4 Algoritmo de Clculo de Nota de Execuo de Prtica

Para que o estudante possa ser avaliado quantitativamente, ao trmino do treinamento calculada uma nota resultante da mdia da mdia da soma das distncias entre as posies tridimensionais das juntas corporais entre o movimento realizado com o esperado.

Entretanto para que possamos definir o conceito de pior e melhor nota foi necessrio atribuir um valor para caracterizar a pior distncia possvel a qual chamaremos de P .

Figura 28 - Comparao de frames de dois conjuntos F e F'. Tomando como exemplo a Figura 28 e considerando que o Kinect captura 20

juntas corporais, para cada frame

40

O resultado de m a mdia da soma das distncias euclidianas dos pontos que compe os frames

41

Dizemos que um uma funo

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Ambiente fsico os possveis ambientes para o uso do software so: (i) salas de aula; (ii) anfiteatros; (iii) teatros; (iv) ginsios; (v) ambientes externos; (vi) outros. A principal diferena entre estes a variao de luminosidade. Entretanto, como o Kinect foi escolhido como sensor, e como este utiliza feixes de raios infravermelhos para obter o mapa de profundidade do usurio em cena (posio tridimensional das juntas corporais), a luminosidade do ambiente indiferente para o resultado final da captura;

Ambiente social composto majoritariamente por estudantes e professores de regncia coral. Portanto, o linguajar utilizado pelo software dever seguir os termos tcnicos utilizados no ensino da regncia coral, facilitando a ambientao e reduzindo o tempo de aprendizado do software;

Software a ser descrito adiante nesta Seo. Entretanto, segundo MORIMOTO (2005), os seguintes princpios de usabilidade devero ser seguidos:

o Fcil de aprender, requerendo pouco treinamento formal; o Facil de memorizar; o Maximizador da produtividade, permitindo a realizando de

tarefas de forma eficiente e rpida; o Minimizador da taxa de erros, informando o usurio

corretamente e possibilitando fcil correo; o Maximizador da satisfao do usurio, dando-lhe confiana e

segurana.

Para que isto ocorra, necessrio compreender o contexto que permeia o software, seu propsito, qual ambiente este estar inserido, a linguagem e a linha de pensamento utilizadas pelos indivduos participantes e inseridos no contexto. Tudo isso pode ser resumido em uma palavra: ergonomia. E a traduo desta para o universo do software se d atravs de ferramentas que a atendam, representadas por dilogos de interface, fontes, campos, botes, disposio da informao, teclas de atalho, etc.

O processo de traduo descrito acima geralmente ocorre atravs de tcnicas de avaliao baseadas em casos de usos, prottipos ou outros sistemas tomados como

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base e que so utilizados para validar o design do software em desenvolvimento. A Figura 29 ilustra todo processo citado:

Figura 29 - Viso Geral da Interao Homem-Computador. Adaptado de GREENBERG (2004). No software desenvolvido o uso e o contexto da aplicao foram

compreendidos atravs do contato direto com os alunos e o professor de regncia coral durante um semestre de aula, em encontros que ocorriam duas vezes por semana. Com isso, pde-se compreender tambm a linguagem e a maneira com que as informaes eram processadas pelos alunos medida que o professor expunha novos tpicos de regncia coral isto pode ser entendido como o Processamento De Informaes Humanas e a compreenso da Linguagem, Comunicao e Interao, ambos representados na Figura 29.

O refinamento do software desenvolvido, principalmente no tocante da interface de usurio, ocorreu atravs da validao de prottipos. A principal vantagem desta abordagem (prototipao) que o software desenvolvido sem grandes desvios dos requisitos j que a cada iterao melhorias so realizadas de modo a manter o software fiel s funcionalidades inicialmente listadas.

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O principal desafio foi disponibilizar a interface do software da melhor maneira possvel para o usurio final, focando nos princpios citados anteriormente. A razo disto foi devido ao fato do usurio final no saber claramente o que possvel de ser realizado atravs da tecnologia, razo pela qual a participao direta durante a disciplina e o uso da prototipao terem sido fundamentais na criao do software final.

4.7 Experincia do Usurio

De acordo com o modelo de HASSENZAHL (2004), os usurios constroem os atributos de um produto atravs da combinao de funcionalidades (e.g. apresentao, contedo, funcionalidade e interao) com suas expectativas e percepes pessoais. J o carter de um produto um grupo destes atributos que pode ser compreendido como uma estrutura cognitiva que integra tais atributos e suas covariaes.

Ainda segundo tal modelo, dois grupos distintos de atributos existem: os pragmticos e os hednicos. Os pragmticos esto conectados com a necessidade do usurio em conseguir atingir seus objetivos ao utilizar o produto, e acima de tudo, atingir os objetivos requer utilidade e usabilidade. Desta forma, um produto que permita ao usurio alcanar seus objetivos de maneira eficaz e eficiente percebido como pragmtico.

Em contraste, os hednicos esto relacionados percepo interior do usurio, ou seja, com a (1) estimulao e (2) identificao do usurio mediante ao uso da ferramenta que respectivamente, de acordo com LEVENTHAL et al. (1996) e LOGAN et al. (1994), esto ligados a (i) novidades e desafios; e (ii) o desejo do ser humano se expressar atravs de objetos sendo ambos necessidades humanas. Isso torna o estudo da experincia do usurio subjetiva (LAW et al. apud ROTO et al; 2009). O software presente tratou os atributos pragmticos, j que o estudo dos atributos hednicos requer profundo estudo da cognio humana.

4.8 Arquitetura do Software

A arquitetura retrata todos os componentes utilizados pelo sistema, expressando suas funes e as interaes entre os seus componentes. De acordo com SEI (2013), a arquitetura de um software descreve um sistema computacional e auxilia no

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entendimento de como este se comportar. Ela serve como documento e guia para a equipe do projeto, j que define tarefas que devero ser cumpridas durante o desenho e desenvolvimento da soluo. A arquitetura a primeira responsvel pelas qualidades do sistema como: (i) desempenho, (ii) flexibilidade e (iii) segurana - estas no podem ser obtidas sem uma viso arquitetural unificada. Por ltimo, a arquitetura um artefato utilizado durante as anlises iniciais e utilizada para certificar que a abordagem de desenho da soluo leva a um sistema aceitvel. Atravs da construo de uma arquitetura efetiva, riscos podem ser identificados e mitigados nos estgios iniciais do desenvolvimento.

As premissas que foram utilizadas para realizar o desenho da arquitetura do sistema foram:

Promoo da troca de arquivos de configurao entre usurios. Alguns exemplos disto seriam:

o Professor envia por e-mail um arquivo de configurao contendo uma nova prtica para que um grupo de estudantes a realize;

o Estudante envia o resultado da realizao da prtica (treinamento) para o professor, que poder visualiz-la e analis-la, utilizando as funcionalidades citadas em 4.3;

o Novo padro de regncia criado e compartilhado entre os alunos para que novas prticas possam ser criadas utilizando-o.

Armazenar dados em arquivos estruturados, legveis e que possibilitem a facil leitura tanto por usurios, quanto pelo software. Para atender tal necessidade, o padro XML foi adotado. Exemplos de configuraes que utilizam o padro:

o Padres de regncia;

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Tabela 2 - XML referente ao padro exibido na Figura 17.

Na tabela Tabela 2 acima, o elemento pattern identifica unicamente um padro de regncia configurado anteriormente na Biblioteca de Padres (ver Figura 17). Este elemento possui quatro atributos: (a) name o qual identifica unicamente o nome do padro; (b) comment comentrio o qual explica o padro, sendo opcional; (c) tempos identifica quantos tempos existem no padro criado; (d) maxAvailableHeight valor o qual identifica o tamanho vertical da janela no qual o padro foi criado este valor utilizado para conseguir escalar o padro em outras telas de maneira apropriada; e (e) maxAvailableWidth valor o qual identifica o tamanho horizontal da janela no qual o padro foi criado este valor utilizado para conseguir escalar o padro em outras telas de maneira apropriada.

Os demais elementos, identificados por point representam um ponto de controle o qual faz parte do padro de regncia. Este ponto de controle identificado pelos seguintes atributos: (i) type identifica o tipo do ponto, quando o ponto no pertence a um movimento gravado, onde sabe-se a qual parte corporal ele se refere, ele classificado como UNKNOWN, como no exemplo acima; (ii) status identifica se

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o ponto est ativo (A) ou inativo (I). Pontos inativos so utilizados para indicar que o ponto no dever ser utilizado para validao. utilizado no caso de prticas sintticas, onde todas as juntas corporais so geradas, mas efetivamente somente as juntas das mos so vlidas; (iii) tempo identifica se o ponto de controle uma marcao de tempo (valor maior ou igual a zero) ou no (-1); (iv) x valor do ponto no eixo x; (v) y valor do ponto no eixo y; (vi) z valor do ponto no eixo y, como o Editor de Padres trabalha somente em dois eixos (x, y), o valor de z sempre ser zero. Entretanto, este eixo foi deixado para que no futuro, caso o editor funcione tridimensionalmente, haja suporte adequado.

o Prticas sintticas para estas dois arquivos so gerados: Arquivo com representao da configurao realizada no

Editor de Prticas de Regncia; Arquivo contendo sequncia interpolada de pontos

seguindo as sequncias configuradas no Editor de Prticas de Regncia e que ser utilizado efetivamente para comparao com os movimentos realizados pelo estudante ou durante o modo de exibio (replay);

o Prticas gravadas aqui tambm depois arquivos so gerados: Arquivo com representao da prtica gravada contm

informaes bsicas sobre quem gravou tal prtica (Tabela 3). Neste so identificados o ttulo da prtica (elemento title); a data de criao da mesma (elemento creationDate); e o arquivo o qual contm os dados das coordenadas capturadas (elemento datafile):

Unsaved_20130522_231935 5/22/2013 11:19:35 PM Recorded_20130522_231935.pra

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Tabela 3 - XML de representao de prtica gravada

Arquivo com dados capturados pelo sensor - como no h configurao via Editor de Prticas de Regncia, o arquivo gerado equivale ao arquivo de interpolao citado para as prticas sintticas logo acima, com a nica diferena de que, diferentemente de uma prtica sinttica onde diversas sequncias existem, neste tipo de prtica h somente uma nica sequncia com todas as coordenadas dentro deste n XML.

Desta forma, como toda informao armazenada segue o padro XML, caso deseje, possvel criar novas interfaces grficas para o usurio final, de modo que estas gerem arquivos no mesmo formato XML estabelecido, garantindo assim a compatibilidade entre tais interfaces e as j existentes.

Figura 30 - Arquitetura do software.

A Figura 30 ilustra os componentes abordados nesta seo, assim como as bibliotecas envolvidas. Pode-se ver que h um menu principal o qual guia o usurio entre os diferentes mdulos da aplicao. Quando o usurio deseja visualizar ou treinar

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uma das prticas criadas, ele utiliza o visualizador (Podium do Regente) o qual recebe os arquivos XML de prticas como entrada. Todos os mdulos fazem uso de uma biblioteca com funes e classes (objetos) de uso comum entre os mdulos, alm das bibliotecas nativas do Kinect e do XNA para realizar, respectivamente, a captura das coordenadas corporais do corpo do usurio e a exibio de tais informaes na tela.

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Captulo 5: Concluso

5.1 Resultados Obtidos

Foram comparadas notas de 5 alunos de graduao em regncia coral que realizaram 10 treinamentos consecutivos de uma mesma prtica sinttica onde todos os planos de profundidade eram explorados.

Figura 31 - Prtica sinttica utilizada para treinamento.

Pde-se observar que ao trmino do dcimo treinamento, houve uma significativa melhora na execuo dos movimentos por parte dos estudantes, como pode ser visto na Tabela 4 a seguir:

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Treinamento Cresc. 1-10 Cresc. 6-10

Estudante 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 % %

1 64 66 69 70 75 74 76 80 79 78 21.9 5.41

2 25 29 26 28 27 29 32 40 42 43 72 48.28

3 58 63 67 69 72 74 71 75 73 74 27.6 0

4 49 47 45 52 50 49 53 55 54 56 14.3 14.29

5 36 42 45 47 49 58 52 53 59 55 52.8 -5.17

Mdia 46.4 49.4 50.4 53.2 54.6 56.8 56.8 60.6 61.4 61.2 31.9 7.75

Tabela 4 - Resultado de 10 treinamentos consecutivos para 5 usurios.

Atravs da Tabela 4, observamos um avano de 31.9% entre a mdia das primeiras e das ltimas notas dos estudantes. Entretanto, esse percentual deve ser compreendido com cautela, j que nos treinamentos iniciais o usurio, embora no em todos os casos, ainda no estava familiarizado com o software, justificando assim as notas baixas iniciais. Portanto, de modo a obter uma taxa de crescimento mais prxima da real, outro percentual foi obtido considerando os treinamentos do sexto em diante, o qual restou em uma mdia de 7.75%, o que parece refletir melhor a realidade, j que mais difcil aprimorar a tcnica a partir quando se domina a ferramenta, neste caso, caso o software.

Figura 32 - Anlise do resultado dos treinamentos.

De qualquer modo, pode-se concluir que o software ajudou no aprimoramento do movimento realizado pelo estudante durantes a execuo da prtica. Um ponto

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

No

ta

Treinamento

Estudante 1

Estudante 2

Estudante 3

Estudante 4

Estudante 5

Mdia da Nota dos

Estudantes

52

importante a ser observado que pode-se dizer que nenhum estudante conseguiu obter uma nota superior a 80, o que indica que o critrio de avaliao utilizado talvez esteja muito rgido e precise de alguns ajustes.

5.2 Principais Desafios

O tempo de implementao do software foi de aproximadamente 708 horas, extrapolando o planejado no cronograma exibido durante o exame e documento de qualificao. As principais causas para isto ter ocorrido foram:

Desafios tcnicos maiores do que o esperado: o Dificuldade na realizao do mapeamento de juntas corporais ao modelo

tridimensional exibido; o Esforo excessivo para a gerao de dados interpolados a partir de

configurao da prtica sinttica; o Adaptaes arquiteturais para suportar funcionalidades; o Estudo dos algoritmos aplicados.

Ajustes para refletir corretamente conceitos da regncia coral; Estudo sobre usabilidade e experincia do usurio.

5.3 Contribuies

Este trabalho, embora seja focado para o ensino da regncia coral, pode ser utilizado como base de expanso para outras reas como:

Reabilitao de movimentos, entre outras reas da fisioterapia;

Treinamentos esportivos, onde movimentos precisam ser aprimorados;

reas correlatas da regncia e msica. Alm das reas supracitadas, qualquer outra que utilize movimentos corporais

para um determinado objetivo poder ser beneficiada, j que o software apresentado pode ser compreendido como uma plataforma de comparao de movimentos corporais.

53

5.4 Prximos Passos

Observou-se que as interfaces ainda precisam ser melhoradas. O Podium do Regente, por exemplo, poderia fornecer informaes sobre os movimentos executados pelo usurio em tempo de execuo, indicando por exemplo:

Quanto que o movimento est sendo realizado corretamente por exemplo, indicar atravs de cores (gradiente d