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Summarization of
  Scratch Input
      Yuki Anai
Introduction
[ 背景 ]

1. コンピュータが持ち運び可能になってきた

2. しかし、少し距離を置いただけで触れなくなるのは不便である



[ 提案 ]

1. 既存な机や壁を入力装置に

2. 表面を指のツメでなぞった時になる音を入力にする

3. 新しいコンピュータと人間とのインタラクション
Sensing
[ 入力検知 ]

?ツメで木材や壁をなぞった時には、高い周波数がなるのを応用(大体
3000Hz 以上)

?人間の声は 90-300Hz 、歌で 800-1200Hz 、冷蔵庫や照明のノイズはせいぜ
い 50-60Hz



ちなみに、人間の可聴領域は、下は 20Hz 程度から、上は(個人差がある
が) 15,000Hz ないし 20,000Hz.
Sensing(2)
[ デバイス ]

?特殊な聴診器

 増幅音や、高周波ノイズの検出に適しているため

 聴診器を電気信号にするため、これに一般的なマイクをとりつけ



?信号は、オーディオ端子を通して PC に接続

 大量生産する場合 1 ドル以下になる ( らしい )
Sensing(3)
[ 制限事項 ]

1. 入力の空間的な位置を把握できない

 巧妙な音響指紋アプローチ ( ? ) をすれば可能 [8]

 関連研究としては、複数マイクを用いて位置検出を行っていた [10]

 汎用性重視なので、そこは無視

2. 表面の材質が、きめ細かいものである必要がある

 材質が細かいものの方が、音を効率よく生成しやすい

 硬い材質というのは前提条件
Sensing(4)
[ やりたいこと ]

?壁、ドア、服、机、カウンター、キャビネット等、多くの表面に使用可能
したい

?貼付けるだけでセンシング可能に ( 設置が簡単 )



[ その他 ]

?また、二つの別々のテーブルは隣接されていも競合しない

 それぞれが独立したタスクをこなせる

?尖ったものであれば、ツメでなくてもいける可能性がある
Gesture Recognition
?一番シンプルな認識方法

   指を動かす加速度による検知

   具体的には、高周波、振幅 ( 音量 ) を用いる

?もうちょっと複雑な方法 ※ M/W 、 V/L 、 X/T は難しい

   ユニークな信号を元に認識
Gesture Recognition(2)
[ アルゴリズム ]

初期はダイナミック時間と、単純ベイズ分類器を用いた。

最終的には、ピークカウントと、振幅の変化に基づいた决定木を用いた。



モバイルデバイスで簡単に動き、リアルタイムに処理可能。



他には、ジェスチャー除去、ノイズ低減、振幅に依存しないピーク検出の手
法をいくつか使っている。
Gesture Recognition(3)
[ 検出できるもの ]

1. タップ

 高周波と高強度の短い音のバーストによって特徴づけられる。

  ( ただ、どんなシステムでも出て来るが環境騒音がネックになる )

 でも、なんか上手くいってるみたい ( 何故 !?)

2. スクラッチ入力

  3kHZ 以上で動作させる事により、多くの問題 ( ノイズ等 ) を回避する。
Testing
[ テーブルに携帯を置いて実験 ]

木は緻密な素材なため、音を出しやすい

色んなテーブル (13 メートル、幅 1 ? 2 メートルの深さまで ) 、色んな場所
でテストしたけど、結果は良かった

ただし、二つ例外があり、ガラスと高光沢の木製テーブルは検出される信号
が弱すぎた
Testing(2)
[ テーブルに携帯を置いて実験 ]

センサはテーブルに置き、その上に適切な圧力がかかるように携帯を置いた
。

携帯が鳴ったときの応答として、ノーマルモード?サイレントモード ( 拒
否 ) ?アンサーモード ( 受け答える ) の 3 つをやったが、機械学習ベースの
エンジンはちゃんと反応した。

シンプルだけど、この実験は良かった。



机にデバイスが複数ある場合、ジェスチャーをブロードキャストしてみたい
とか考えていた。
Testing(3)
[ 壁をなぞる実験 ]

一般的な壁は乾式壁で、センサは 8m 感知できた。一つのセンサで、床から
天井までの 16m 、約 40 平方メートルの面積を認識できる。

コーナーによく届き、ドアの開口部は信号は弱くなるが一応届いた。



壁をダブルタップで再生 / 停止、ダブルスワイプでボリューム切り替えを行
った。

※ 適切な表面処理をせずにスクラッチを繰り返すと、傷がつく。
Testing(4)
[ 覆われたデバイスの実験 ]

多くのデバイスはプラスチック等で覆われている



Macbook Air を使って実験

1 個目 : タップすると、パワポのスライドをすすめたり

2 個目 : シングルタップでファイルやディレクトリを選び、ダブルタップで
開く

( ここの実験は、良くわからなかった )
Testing(5)
[ 布を使った実験 ]

モバイルはしばしばポケットにある。

シンプルなアクションのために一々取り出すのめんどくさいので、足を触っ
たら検知できるか実験した。



ポケットにセンサを入れて、左足にジェスチャーした場合、膝からベルトの
ラインまで検知できた。人間の抗生物質は多くが水なため、伝送特性が高い
ためだと考えられる。

ただ、右足や手は検知しなかった。あと歩いてるときのノイズ凄そう。
Evaluation
15 人 ( 女性 9 人 ) 、平均年齢 31 歳。 現実世界の入力面で実験するため、参
加者の家やオフィスで行った。 参加料として、 10 ドル払ったよ。

実験内容は、 6 つのシンプルなジェスチャーを選択してもらった

だいたい 89.5% の成功率 ( 後者 4 つは難しかった ) 。
Conclusion
ツメのなぞりを用いたスクラッチ入力実験を行った

色んなものに使え、安くて、持ち運び可能
ふろく
ピークカウント
决定木
単純ベイズ分類器 (naive bayes)


?文書の出現確率を、単語の出現確率の積で近似する

 語順を考慮しない

 単語間の相関関係を考慮しない

 だいたん



?教師あり学習とか、だったはず。。。

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