Beat-Analyzer

Moin. In diesem Thema möchte ich mal diskutieren, wie man sich einen ,,Beat-Analyzer" bauen könnte.
Auf die Idee bin ich gekommen, als ich neulich in einem eigentlich ziemlich großen und gut ausgestatteten Fachgeschäft war und nach einem (kleinen) Gerät suchte, welches den Takt von einem gespielten Lied erkennen und anzeigen kann.
Man konnte mir zwar z.B. kleine Geräte zeigen, an welchen man die Geschwindigkeit und den Takt einstellen und sich dann anzeigen lassen kann. Und man sagte mir auch, dass es sicherlich Software gäbe, welche ein Lied entsprechend analysieren könne.

Doch zu meinem Erstaunen konnte ich kein Gerät bekommen, welches meinen Wünschen entsprach und die Verkäufer wussten auch nicht, ob es sowas geben würde.

Auch Internetrecherche hat mich nicht weitergebracht. Also möchte ich gerne mal herausfinden, ob und wie man das von mir gesuchte Gerät bauen könnte.

Wonach genau suche ich nun, welche Anforderungen soll das Gerät erfüllen?
Das gesuchte Gerät soll vor allem in der Lage sein, die Taktart eines über Lautsprecher oder live gespielten Liedes zu erkennen und über Kopfhörer diesen Takt wiederzugeben, natürlich in Echtzeit. Als maximale Größe sollen ungefähr die Maße eines modernen, größeren Handies gelten.

Was für Hard- und Software benötigt man dazu, wo kann man sich entsprechende Bestandteile besorgen, was müsste komplett neu entwickelt werden, welche handwerklichen und eventuell programmiertechnischen Fähigkeiten müssten eingebracht werden?

Wohlgemerkt: ich mache hier noch absolut keine Vorgaben, was für eine Art Technik oder was für Kombinationen von verschiedener Hardware oder auch Software gemacht werden können.
Wenn jemand z.B. die Idee hat, dass man einfach nur ein kleines Handyprogramm schreiben und ein Mikro und Kopfhörer an einem Smartphone anschließen müsse, damit die gewünschte Aufgabe erfüllt werden kann, ist das genau so okay, wie die Idee, ein völlig neues Gerät zu bauen.

Ziel ist lediglich, dass ein Gerät herauskommt, welches die gestellte Aufgabe erfüllt, die Taktart eines gespielten Liedes möglichst in Echtzeit zu bestimmen und genauso über Kopfhörer wieder zu geben.
Falls dies weiterhilft: es soll insbesondere zu Liedern aus dem lateinamerikanischen Raum einsetzbar sein, vielleicht sollten wir das auch noch genauer definieren.

Ja, dies soll die Grundlage der Diskussion sein, wie kann man sowas realisieren?
Spielt eure Kenntnisse aus über Akustik, Musik, Technik, Programmieren und was weiss ich, was noch alles nützlich sein kann :-)

Mikrofon --> Filter ( Tief oder Bandpass ) --> Schmittrigger ->Verarbeitungslogik

Mit dem Mikrofon nihmt man den Ton auf, mit dem Filter isoliert man die Basslinie oder die Trommeln, der Schmittrigger isoliert die Peaks und die Verarbeitungslogik verrechnet das mit der Zeit.

Theoretisch ein simples Konzept insbesondere unter Laborbedingungen.

Da aber Räume und Umgebungen Klänge verändern bin ich mir nicht so sicher ob das in der Freien Wildbahn auch funktioniert...

@Kc
Funktionieren nach dem Prinzip nicht auch Shazam und Co. für ihre Songerkennung? Funktioniert ja auch wenn man was vorsummt, also muss es ja was mit dem Takt zu tun haben?

Kc schrieb:welches den Takt von einem gespielten Lied erkennen und anzeigen kann.

Jedes DJ-Programm analysiert in Sekundenbruchteilen den BPM des Songs. Auch normale Musiksoftware wie Ableton oder FL-Studio ist dazu in der Lage!

Darf ich dich fragen, für was du es brauchst?

BPM, das wisst du sicherlich, heisst Beats per Minutes! Wenn du also ein Lied mit 140 BPM hast, dann sind es 60s /140B = 0,43 s/B, wobei B ein Takt ist, und s die Sekunden!

@Mindslaver

Klar - es geht für mich persönlich darum, so ein Gerät zu bauen, zu beschaffen, irgendwas in der Art, da ich sehr gerne Tanzen gehe.
Ich kann ohne weiteres mit etwas Übung Bewegungen lernen. Auch Melodien hören. Aufgrund einer Hörschwäche ist es aber sehr schwierig für mich, einen Takt zu hören, auch deshalb, weil mir noch niemand so richtig sagen konnte, worauf ich denn achten muss.
Das sind dann immer nur so Sprüche von wegen ,,du musst auf die Schläge achten und zählen" und so weiter. Aber das hilft mir nicht so richtig weiter, vielleicht nehme ich auch einfach ein Element nicht wahr, das andere hören.

Jetzt mal zu deinen Ideen mit den Programmen - hm...

Funktionieren diese Programme denn dahingehend, dass ein Lied über ein Mikrofon von dem Gerät, auf dem diese Programme laufen, ,,gehört" werden kann und sie meinetwegen nach 10-15 Sekunden Song da den Takt erkennen können?

Oder muss man dafür die Musikdatei extra auf einem Pc einlesen, weisst du das?

Haben die auch entsprechende Ausgabefunktion und gibt es sowas z.B. für`s Handy, kannst du das vielleicht sagen?

@Comguard2

Ich weiß leider nicht, wie diese Songerkennungsprogramme funktionieren, vermute aber, dass sie sich wohl eher an die Melodie halten und diese dann mit bekannten Liedern vergleichen.

Jedoch hast du da eine gute Idee, wenn so ein Programm das Lied erkennen würde, dann könnte immerhin festgehalten werden:,,Song XY hat einen 4/4-Takt".
Die Schwierigkeit, die ich sehe, ist aber, dass viele von den Liedern, an deren Stil ich interessiert bin, wahrscheinlich nicht in irgendwelchen großen Datenbanken gespeichert sind, da die Künstler alle keine gefeierten Popstars sind. Ein bloßes Vergleichen wird also nicht ausreichen.

Grundsätzlich aber könnte das vielleicht in die richtige Richtung gehen...

@interpreter

Hi, danke für deine Idee.

Also es ist normalerweise auf Tanzveranstaltungen die ich kenne so, dass die Musik schon so laut ist, dass eigentlich Gerede usw. übertönt wird und man nur die Melodie hört. Und eben den Takt, wenn man es kann :D

Käme auf einen Versuch an, aber ich denke, an der bloßen Lautstärke dürfte es nicht scheitern.

Dass man ein Mikrofon braucht, war mir schon klar, ist ja naheliegend.

Aber kannst du vielleicht die anderen Sachen erklären? Wie muss man sich Filter, Schmittrigger und Verarbeitungslogik genau vorstellen?
Ist der Filter was physisches oder Software? Was genau ist ein Schmittrigger und ist die Verarbeitungslogik was Programmiertes oder sind das Schaltkreise?

Im Prinzip hört sich das schon gut an, was du vorschlägst.
Ich würde aber noch einen Output hinzufügen, am besten so einen 3,5mm Klinke.

@Kc

Kc schrieb:Ich weiß leider nicht, wie diese Songerkennungsprogramme funktionieren, vermute aber, dass sie sich wohl eher an die Melodie halten und diese dann mit bekannten Liedern vergleichen.

Ja so in etwa erkennt es die Melodie wenn es den gegebenfalls unregelmäßigen Takt aller Frequenzen im Song scant.

Jetzt wo du so sagst. Also bei Drum n Bass z.B. oder melodisch lineares Dupstep wäre so ein rein auf Beat-takt abgestimmtes Prog nicht verkehrt. Müsste dann aber dennoch eigendlich genauso wie Shazam ect funktionieren.

@Kc


Den Filter realisiert man durch einen Verstellbaren Kondensator und einen Festwiderstand... Er dient dazu ( hardwaremäßig ) die Melodie und das restliche ungewollte Zeug rauszufiltern. Oder vom Pegel zumindest merklich zu reduzieren.

An dieser Stelle würde ich auch den Kopfhörer einklinken um sozusagen das gefilterte Signal zu hören.

Ein Schmittrigger ist ein sogenannter Schwell-Wert-Schalter... dh er schaltet, wenn ein Signal einen bestimmten Pegel überschreitet. In unserem Fall wären diese Peaks zu den Beats. Mit einem weiteren Verstellbaren Kondensator könnte man den Trigger an die Geschwindigkeit des Signals anpassen.

Dadurch wird aus dem unregelmäßigen Analog-Signal ein Digitales.

Die Verarbeitungslogik hängt davon ab, was exakt du von dem Gerät erwartest... soll es einfach nur den Takt blinken oder soll es gar verschiedene Muster erkennen. Davon ist es abhängig ob man das mit eine paar einfachen Schaltkreisen machen kann oder mit nem Microcomputer ran muss. Mustererkennung ist natürlich sehr kompliziert und darüber könnte man einen eigenen Thread füllen mit Diskussionen über die verschiedenen Methoden und so.

@interpreter

Danke für die Erklärungen!
Dann schaue ich mich mal ein wenig im Web um, wo und ob ich passende Bestandteile bekommen kann.

Es genügt mir übrigens, dass es den Takt eines Liedes erkennt und direkt wiedergeben kann.

das erkennen und wiedergeben, wie stellst du dir das eigentlich konkret vor :D

@interpreter

Ich stell mir vor, dass man ein Gerät hat, welches das gespielte Lied ,,hört", den Takt bestimmen und dann über einen kleinen Ohrkopfhörer direkt akustisch ausgeben kann.

Wenn ein Lied also den Takt ,,Bumm...Bumm...BummBumm" hätte, möchte ich über den an das kleine Gerät angeschlossenen Kopfhörer ,,Bumm...Bumm...BummBumm" hören. Also den Takt, so wie er auch grade im Lied gespielt wird.


Mir fällt übrigens grade etwas ein, wo du von Filter sprichst - könnte man vielleicht auch einen Filter und einen kleinen Verstärker benutzen, woran ein Kopfhörer angeschlossen ist?

Also vielleicht ein Gerät, eine Hardware, wo einfach die Melodie möglichst rausgefiltert wird und nur der Takt noch zu hören ist oder der Takt einfach verstärkt wird?

Quasi so:

https://www.allmystery.de/static/upics/s65Ir7_Mu.bmp

Das wäre dann halt eine noch einfachere Idee, die vielleicht komplett ohne Digitaltechnik auskäme.
Keine Ahnung, ob es aber so funktionieren könnte :D

@Kc

Ja das ginge. Genau so, also ein Bandpass zum einstellen, denn du auf die Frequenz deines Bumm-Bumm einstellst und ein nachgeschalteter Verstärker....

Garnicht dumm die Idee :) Als Tanzhilfe

@interpreter

... Was ist ein Bandpass? :D

Ja ich hab mir halt gedacht, dass sowas hilft, besser Tanzen zu können.
Deshalb will ich mir sowas bauen oder beschaffen.

@Kc

Ein Bandpass ist ein Filter der alle tieferen und alle höheren Frequenzen als eine bestimmte Frequenz abschwächt...

Wikipedia: Bandpass

@interpreter

Gut. Ich denk, ich werd mich mal auf den Weg zu einem Fachgeschäft für Bauteile machen, das es hier zufällig gibt.
Mal gucken, ob ich da schon ein paar passende Teile oder auch alles passende finden.

Ich denke, ich probiere es zunächst mal damit, einen Bandpass mit Regler und eventuell Verstärker zu bauen, mal schauen, ob dies schon genügt. Wenn ja, dann stelle ich hier auch Pläne und sowas rein.

http://www.conrad.de/ce/de/category/SHOP_B2C_TAB_COMPONENTS/Bauelemente (Archiv-Version vom 19.04.2012)

@Kc

Viel Erfolg :)

@Kc
Hast du ein iPhone? Dann schau mal in den Appstore. Dort gibt es hunderte solcher Programme. Auch andere Smartphone Apps sollten inzwischen diese Funktionen haben.

@interpreter

Also die notwendigen Bauteile bekomme ich vermutlich alle dort, hab mich mal umgesehen.
Platine, Bauteile, Lötgerät - nun muss ich noch rausfinden, was genau ich brauche und wie ich es verbinden muss.

Also irgendwas wie einen Bauplan suchen.

@Celladoor

Nein, besitze leider kein iPhone.

@Kc

Du brauchst ein Gehäuse, Den Filter ( mit einstellbaren Kondensatoren und Spulen ) .

Ein Verstärker ( am besten in einem IC ) und vielleicht ein eingebautes Mikrofon, sowie einen Ausgang für den Kopfhörer...

Der Filter muss so dimensioniert sein, das er auf die Frequenzen in denen sich normalerweise der Takt abspielt eingestellt wird...

In dem Artikel zum Bandpass findest du ganz unten einen Link zu einem Programm, das dir dabei helfen könnte... Aber keine Ahnung, was das wirklich taugt.

@interpreter

Damit sollte ich mich mal befassen.
Hast du auch schon mal was ähnliches gebaut oder woher dein Wissen?