FR2963689A1 - Digital music listening device for use at time of sporting practice i.e. race, has audio headset/ear-phones reproducing selected bit of music from music file database, and accelerometer capturing movement signal of runner - Google Patents

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Abstract

The device has an audio headset or ear-phones (8) reproducing a selected bit of music (7) from a music file database (6). An accelerometer (1) captures movement signal of a runner (9) and a sound restitution system, where calculation of running stride tempo (3) is carried by digital signal processing after conversion of the signal of the accelerometer using an analog-to-digital converter (2). A running tempo value block (4) stores multiple running tempo values.

Description

L'invention ci-dessous concerne de façon générale l'écoute de la musique par des lecteurs portatifs de musique à support numérique, type lecteur MP3 ou analogue, lors de la pratique sportive. The invention below relates generally to listen to music through portable digital players support music, MP3 player or similar type during the sport. En particulier l'invention peut être avantageusement utilisée lors de l'écoute de musique lors de la course à pied. In particular the invention may advantageously be used when listening to music while running. La pratique peut être effectuée en extérieur comme en intérieur sur des tapis roulants. The practice can be performed outdoors and indoors on treadmills.

L'invention concerne donc deux domaines, le domaine sportif, et le domaine de l'écoute de morceaux musicaux numériques à l'aide d'un lecteur adéquat. The invention thus relates to two areas, the sports field, and the field listening to digital music tracks using a suitable player. Lors de la pratique sportive, en particulier de la course à pied, il existe de nombreux systèmes électroniques permettant au coureur de connaître en temps réel sa vitesse, la distance qu'il a parcourue. In sport, especially running, there are many electronic systems allowing the rider to know in real-time speed, the distance driven. Il existe également des systèmes permettant de connaître les battements du rythme cardiaque afin de ne pas courir de risque d'effort dangereux. There are also systems to show the beating heart rhythm in order not to run the risk of dangerous effort. Ces systèmes peuvent être réalisés à partir d'un capteur externe et l'affichage est transmis sur la montre du coureur via une transmission sans-fil. These systems can be made from an external sensor and the display is transmitted over the clock of the rider via a wireless transmission. Lors de la pratique de la course à pied, le coureur và poser le pied sur le sol à intervalles régulier, c'est ce que l'on appelle communément la foulée. When the practice of running, runner và foot on the ground at regular intervals, this is what is commonly called the stride. La foulée dépend de nombreux paramètres du coureur, sa physionomie : sa taille, son poids, la longueur des jambes, de sa vitesse de course, de l'environnement de course : en descente, en côte, sur du plat). Stride depends on many parameters of the runner, his features: height, weight, leg length, its running speed, the running environment: downhill, uphill, on flat). La foulée dépend donc du coureur mais également des conditions extérieures. Stride depends runner but also the external conditions. Cependant, il n'est pas restrictif de considérer que dans un temps relativement faible, la foulée va être périodique. However, it is not restrictive to consider that in a relatively short time, the wake will be periodic. C'est-à-dire que le temps entre deux impulsions successives du pied du coureur sur le sol de course va être constant à un écart près. That is to say that the time between two successive pulses of the riders foot racing the soil will be constant at a gap near. Ce temps peut être mesuré par différents moyens. This time can be measured by different means. L'impact du pied sur le sol se caractérise par un choc au niveau du pied, selon le principe physique de l'action et de la réaction. The impact of the foot on the floor is characterized by a shock in the foot, depending on the physical principle of action and reaction. Le pied arrive sur le sol avec une vitesse non nul, le percute, la vitesse du pied lors du contact ponctuel est nul, puis, après rebond, le pied reprend de la vitesse et ainsi de suite. The foot hits the ground with a non-zero speed, strikes, foot speed at the point contact is zero, then after rebound, the foot gets speed and so on. La variation de la vitesse est l'accélération. The change in speed is accelerating. L'un des moyens qui peut être utilisé est de -2- placer un accéléromètre sur l'une des chaussures du coureur par exemple. One of the ways that can be used is an accelerometer -2- place on one of the shoes of the rider, for example. Un accéléromètre est un composant électronique qui permet de mesurer des accélérations très fines. An accelerometer is an electronic component for measuring very thin accelerations. Il existe des accéléromètres mesurant les variations dans une direction de l'espace donné, dans deux directions, ou dans trois directions. There are accelerometers measuring changes in a direction of the given space, in two directions, or in three directions. L'accélération est maximale au niveau du pied de la chaussure, mais elle est ressentie dans tout le corps, ainsi l'accéléromètre peut être placé à n'importe quel endroit du corps, la variation de vitesse sera mesurable. The maximum acceleration at the foot of the shoe, but it is felt throughout the body, the accelerometer may be placed at any location of the body, the rate of change will be measurable. De la même manière qu'il existe une variation de vitesse au niveau de l'impact (du pied), dû au choc, il existe également une variation de vitesse des jambes, où la vitesse devient nulle lorsque l'extension du pied est maximale. In the same way that there is a change in velocity at impact (of the foot), due to the shock, there is also a leg speed change where the speed becomes zero when the extension of the foot is maximum . Le même mécanisme existe pour les bras. The same mechanism exists for the arms. Lors de la pratique de la course à pied, les bras et les jambes du coureur sont en général synchronisés. When the practice of running, the arms and legs of the rider are usually synchronized. La périodicité des valeurs d'accélération mesurées, quel que soit le point de fixation du capteur sur l'accéléromètre, et quelle que soit la direction choisie, est généralement identique. The frequency of the measured acceleration values, regardless of the point of attachment of the sensor on the accelerometer, and irrespective of the selected direction is generally the same.

L'écoute de musique lors de la pratique sportive est fréquente chez les coureurs. Listening to music during sports practice is common among runners. Depuis l'apparition de la musique sur des supports numériques, les lecteurs musicaux qui en permettent l'écoute ont une taille peu encombrante, ne gênant donc pas le coureur dans son effort. Since the advent of music on digital media, music players that allow listening have a compact size, so do not awkward runner in his effort. Bien que fréquente, il a été prouvé que cette utilisation peut être dangereuse. Although common, it has been proven that this use can be dangerous. La musique peut en effet empêcher la personne de faire attention aux indicateurs de danger. Music can indeed prevent the person to pay attention to the hazard indicators. L'effet euphorisant qu'apporte la musique annihile tout ou partie des signaux qui sont envoyés par le cerveau au corps pour réguler l'effort. The euphoric effect brings music destroys all or part of signals sent by the brain to the body to regulate the effort. La musique agit comme un élément perturbateur sur le fonctionnement du corps du coureur et les conséquences peuvent être plus ou moins graves en fonction de l'état du coureur. The music is as disruptive to the functioning of the body of the rider and the consequences can be more or less serious depending on the rider's condition. L'écoute de lecteurs musicaux est d'ailleurs proscrite lors de certaines compétitions de course à pied officielles, autant pour les vertus stimulantes et donc jugées dopantes que pour les dangers que cela présente. Listening to music players is also prohibited in certain racing competitions in official foot, for both stimulant and therefore considered as doping for the dangers it presents. L'athlète Jennifer Goebel, vainqueur féminin du marathon Milwaukee's Lakefront (Etats-Unis) en octobre 2009, -3- a été destituée de son titre pour avoir écouté de la musique durant la course. The athlete Jennifer Goebel, female marathon winner Milwaukee's Lakefront (USA) in October 2009 -3- was destitute of his title for listening to music during the race. En musique, un morceau est caractérisé par son tempo. In music, a song is characterized by its tempo. Il correspond au mouvement dans lequel il doit être joué (rapidité, rythme, caractère). It corresponds to the movement in which it should be played (speed, rhythm, character). Une unité de mesure pour exprimer le tempo est le battement par minute (BPM). A measuring unit for expressing the tempo is the beat per minute (BPM). Cette unité peut également être utilisée pour mesurer le rythme cardiaque, elle correspond au nombre de battements du coeur par minute. This unit can also be used to measure the heart rate, it is the number of heart beats per minute. Dans la musique classique traditionnelle le tempo est souvent lo indiqué par un terme italien (Lento,...Allegro,...), qui ne représente pas explicitement de valeurs. In classical traditional music tempo is often lo indicated by an Italian term (Lento, Allegro ... ...), which does not explicitly represent values. Dans les morceaux de musique contemporaine, le BPM est parfois indiqué, et il correspond au nombre de « temps fort » en une minute. In the pieces of contemporary music, BPM is sometimes indicated, and it is the number of "event" in a minute. Il existe différentes méthodes pour détecter en temps réel le 15 BPM. There are different methods to detect in real time the 15 BPM. Ces méthodes qui peuvent être complexes sont communément employées dans les consoles de mixages des disk-jockey (personne choisissant les morceaux joués) afin de réaliser un enchaînement de deux morceaux de musique. These methods can be complex are commonly used in mixing consoles disk jockey (who chooses the songs played) to perform a sequence of two songs. Le calcul par traitement différé, c'est-à-dire non en temps réel est 20 en général plus aisé puisque l'on connaît l'intégralité du morceau de musique. The calculation of the deferred treatment, that is to say, not in real time is 20 in general easier because we know the entire song.

Le principe de base de l'invention consiste à choisir automatiquement les morceaux de musique dont le tempo (en 25 BPM), préalablement calculé, soit fonction du nombre d'appuis au sol du coureur par minute. The basic principle of the invention is to automatically select the pieces of music with a tempo (25 BPM), previously calculated, or the number of ground support of the rider per minute. Avantageusement, le tempo des morceaux de musique choisis de manière à ce que pourra être un multiple ou un sous-multiple entier du nombre d'appuis au sol du coureur. Advantageously, the tempo of the pieces of selected music so that may be a multiple or integral submultiple of the number of ground support of the rider. Dans ce cas le coureur est assuré que la 30 musique qu'il est en train d'écouter est en phase avec son rythme de course, que la musique agit donc comme un divertissement et non comme un effet de stimuli. In this case the rider is assured that the 30 music he is listening is in tune with his race pace, therefore the music as entertainment and not as a stimulus effect. Plusieurs modes d'écoute sont disponibles. Many listening modes are available. Ainsi par défaut le lecteur musical est sur synchrone. Thus the default music player is on synchronous. Dans ce mode, les morceaux de 35 musique choisis dans la base des morceaux ont un tempo multiple ou sous multiple du tempo de course. In this mode, the 35 pieces of music selected from the basis of the pieces have a tempo multiple or submultiple of the stroke tempo. Un mode dit de détente correspond à des morceaux de musique dont le tempo est inférieur au rythme de course, un mode de -4- perfectionnement où le tempo des morceaux de musique choisis est supérieur au rythme de course. A mode called relaxation corresponds to pieces of music whose tempo is less than the race pace, a fashion -4- development where the tempo selected music pieces is greater than the race pace.

Le schéma annexé Figure 1 illustre l'invention. Scheme annexed Figure 1 illustrates the invention. En référence à ce schéma, le dispositif comporte Referring to this drawing, the device comprises

(1) L'élément correspond à un capteur accélérométrique capable de mesurer lo l'accélération suivant au moins un axe. (1) The element corresponds to an acceleration sensor capable of measuring lo the acceleration in at least one axis. Le capteur utilisé pour l'invention doit avoir une résolution d'au moins 1g. The sensor used for the invention should have a resolution of at least 1g. (2) La numérisation du signal provenant de l'accéléromètre permet de réaliser un traitement 15 numérique des données. (2) digitizing the signal from the accelerometer 15 allows a complete digital data processing. L'impact du pied sur le sol lors de la pratique de la course à pied, crée une variation importante de l'accélération au niveau de l'accéléromètre (1). The impact of the foot on the ground when the practice of running, creates a large change in acceleration at the accelerometer (1). Le convertisseur analogique numérique permet de rendre numérique les valeurs 20 analogiques du capteur accélérométrique. The analog-digital converter allows to make digital the analog values ​​20 of the accelerometric sensor. (3) Le calcul du temps entre deux pics consécutifs sur l'accéléromètre permet de connaître le tempo de la foulée du coureur. (3) The calculation of the time between two consecutive peaks of the accelerometer allows to know the tempo of the stride of the runner. La manière dont est calculé le tempo est le 25 suivant. How is calculated the tempo is the following 25. Le signal d'accéléromètre est échantillonné à la fréquence d'échantillonnage Fs pendant un intervalle de temps suffisamment grand. The accelerometer signal is sampled at the sampling frequency Fs for a sufficiently large time interval. Nous obtenons un vecteur des échantillons du signal d'accéléromètre [X(n) X(n-1) ... X(n-L+1)], 30 où L représente le nombre d'échantillons dans le vecteur, et où X(n) représente la valeur numérique de l'accéléromètre pour l'échantillon n. We get a vector of samples of the accelerometer signal [X (n) X (n-1) ... X (n-L + 1)] 30 where L is the number of samples in the vector, and wherein X (n) represents the digital value of the accelerometer to sample n. Nous supposons que nous puissions trouver le tempo entre deux valeurs seuil, Tempo_min, qui 35 représente le tempo minimal de course et Tempo_max, qui correspond au tempo maximal de course. We assume that we can find the tempo between two threshold values, Tempo_min that 35 is the minimum tempo running and Tempo_max, which is the maximum tempo race. Nous notons P la précision avec laquelle nous voulons trouver le tempo, le nombre total de -5- Tempos possibles est Nombre total (Tempo_max-Tempo_min)/P. We note P the precision with which we want to find the tempo, the total number of possible Tempos is -5 Total (Tempo_max-Tempo_min) / P. Nous avons vu précédemment que l'unité du tempo est le BPM. We have seen that the tempo of the unit is BPM. Pour un tempo de course à pied donné, le temps entre deux impacts sur le sol est de 60/Tempo course secondes, soit 60/Tempo_course*Fs échantillons. For a given running tempo, the time between impacts on the ground is 60 / Tempo running seconds, 60 / Tempo_course * Fs samples. La valeur d'échantillonnage de l'accéléromètre lors de l'impact est très élevée, alors que pour les moments où il n'y a pas d'impact la valeur est faible. The sample value of the accelerometer when the impact is very high, whereas for times when there is no impact value is low. Supposons que l'impact est lieu pour l'échantillon n, le nouvel impact aura lieu à l'échantillon n+ 60/Tempo_course*Fs, et le produit X(n)*X(n+ 60/Tempo_course*Fs) aura une valeur grande. Suppose that the impact is to place the sample n, the new impact will take place at sample n + 60 / Tempo_course * Fs, and the product X (n) * X (n + 60 / Tempo_course * Fs) will have a large value . Pour pouvoir trouver cette valeur Tempo_course qui nous est inconnue, nous allons faire le produit du vecteur des échantillons d'accéléromètre, avec le vecteur des échantillons d'accéléromètre décalé de 60/Tempo possible *Fs. To find this value Tempo_course unknown to us, we will make the product of the vector of accelerometer samples with the vector of accelerometer samples shifted 60 / Tempo possible * Fs. Ainsi Nous calculons les Nombre total possibles valeurs : Thus we calculate the total number possible values:

n-L+1 EX(k)*X(k+60/Tempo*Fs) (1) k=n pour chaque tempo_i susceptible d'être le vrai tempo de course. n-L + 1 EX (k) X * (k + 60 / Tempo * Fs) (1) k = n for each tempo_i likely to be the true running tempo. Une fois l'opération réalisée sur les Nombre total valeurs possibles, le tempo retenu est celui pour lequel le résultat de l'opération (1) est le plus élevé. Once the operation performed on the Total possible values, the selected tempo is one for which the result of the operation (1) is the highest. Nous pouvons par exemple prendre une fréquence d'échantillonnage Fs=1000 Hz, et un intervalle de 3 secondes, soit une valeur de L=3000 échantillons, Tempo_min=40, Tempo_max=120 ; For example we can take a sampling frequency Fs = 1000 Hz and an interval of 3 seconds, a value of L = 3000 samples, Tempo_min = 40, Tempo_max = 120;

35 (4) Une fois le tempo de la foulée connue (2) le bloc de l'invention (4) va reconnaître dans la 10 15 20 25 30 base de données des tempos des chansons (5), une chanson ayant un tempo égal à celui du tempo du coureur (2). 35 (4) Once the tempo of the known wake (2) the block of the invention (4) will recognize in the 10 15 20 25 30 tempos of songs database (5), a song having a tempo equal to that of the tempo of the runner (2). (5) Système de bases de données dans lequel la référence principale est le tempo et créant un lien vers la base de données de musique principale. (5) database system in which the main reference is the tempo and creating a link to the main music database. (6) Système de base de données contenant les fichiers de musique. (6) database system containing music files. lo (56) La base de données de musique (6) peut être modifiée par l'utilisateur, la base de données (5) contenant les valeurs de BPM doit être synchronisée avec la base de données de musique principale (6). lo (56) The basic music data (6) can be changed by the user, the database (5) containing the BPM values ​​must be synchronized with the main music database (6). La synchronisation peut être facile à 15 réaliser, si le fichier numérique contient déjà l'information de BPM. Synchronization can be easy to achieve 15 if the digital file already contains BPM information. Si ce n'est pas le cas, l'utilisateur peut récupérer l'information au moyen de logiciels dédiés. If this is not the case, the user can retrieve the information using dedicated software.

20 (7) Lorsqu'une chanson est identifiée comme éligible elle est sélectionnée, puis jouée. 20 (7) When a song is identified as eligible is selected and played. (8) L'écoute du morceau de musique choisi est diffusée sur les oreilles du coureur au moyen d'écouteurs intra-auriculaires ou d'un casque. (8) Listening to the piece of music selected is broadcast on the rider's ears through headphones or in-ear headphones.

25 L'invention pourra être facilement intégrée dans les lecteurs 30 de musique. 25 The invention can be easily integrated into 30 music players. Elle pourra également être avantageusement dans les salles de sport équipées de tapis de course à pied et diffusant de la musique. It may also be advantageously in gyms equipped with treadmill walking and playing music. L'invention peut également être utilisé de manière logicielle, de type application téléchargeable, pour les lecteurs de musique possédant un accéléromètre et permettant le 35 téléchargement d'applications. The invention can also be used in software, downloadable application type for music players with an accelerometer 35 and allowing downloading applications.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'écoute de musique numérique, caractérisé en ce qu'il comprend le calcul du tempo de foulée de course à pied (3) d'un coureur à pied (9), la création d'une base de données des chansons (3), l'accès à la valeur de tempo des chansons de la base de musique (5), le choix automatique des chansons ayant une valeur de tempo égale ou multiple de la lo valeur du tempo de course à pied (4), et d'un casque audio ou d'écouteurs (8) pour reproduire le morceau de musique choisi (7). Device for digital music listening, characterized in that it comprises the calculation of the running stride of walking tempo (3) of a runner (9), creating a database of songs (3 ), access to the tempo of the songs of the basic music (5), the automatic choice of songs having a tempo equal to or multiple value of the lo value of the stroke tempo foot (4), and a headset or earphones (8) to reproduce the piece of music selected (7).
  2. 2. Dispositif selon la revendication n°1, caractérisé en ce que le calcul du tempo de foulée de la course à pied (3) soit réalisé à 15 l'aide de l'un procédé de traitement numérique du signal après conversion du signal de l'accéléromètre (1) à l'aide d'un convertisseur analogique numérique (2). 2. Device according to Claim 1, characterized in that the calculation of the stride tempo running (3) is carried out at 15 using the digital processing process of the signal after signal conversion of the accelerometer (1) using an analog-digital converter (2).
  3. 3. Dispositif selon la revendication n°2, caractérisé en ce que le procédé de traitement du signal numérique des signaux de 20 l'accéléromètre (1) comporte les étapes suivantes : Evaluation de la somme produit des échantillons d'accéléromètre et de ces mêmes échantillons décalés d'un nombre correspondant au tempo de course possible, Analyse des différentes valeurs du calcul précédent 25 conservation de la valeur la plus grande. 3. Device according to Claim 2, characterized in that the processing method of the digital signal 20 of accelerometer signals (1) comprises the following steps: Evaluating the product sum of accelerometer samples and these samples shifted by a number corresponding to the possible stroke of tempo, Analysis of different values ​​from the preceding calculation 25 conservation of the largest value. Déduction de la valeur de tempo de course. Deduction of racing tempo. 30 30
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