高感度光センサ MAX30105 で心拍数と音楽を同期

おもしろいセンサを手に入れたので心拍数を測って曲のBPMを変えてみました♪

MAX30105搭載粒子センサモジュール - スイッチサイエンス

スイッチサイエンス

ArduinoをUSB-MIDIコントローラ化して心拍数と曲のBPMをリンクさせるリアルタイムヒューマン同期システムです!w

構成

部品

マイコンArduino UNO
　ファームウェア書き換えてUSB-MIDIデバイス化してます。

MAX30105搭載粒子センサモジュール

　赤外線で指先の血流みて心拍数導出してるっぽい。
　前に長男くんが気管支炎で入院したときも同じようなセンサを
　足の指につけて心拍数と血流酸素濃度測ってたなぁ。。。

Arduino用ライブラリは以下
　https://github.com/sparkfun/SparkFun_MAX3010x_Sensor_Library

Arduino USB-MIDIデバイス化

ArduinoをUSB-MIDIデバイス化してDAWでLED目ん玉コントロール

上記の作品と同様に以下のサイトのとおりにArduinoのファームウェアを書き換えてMIDIデバイス化しました。

https://webmusicdevelopers.appspot.com/codelabs/arduino-mocolufa/index.html?ja-jp

webmusicdevelopers.appspot.com

これにセンサを接続し測定した心拍数をMIDI信号に変換して送信するコントローラが実現します！

Arduino IDEコード

MAX30105のライブラリExampleのExample5_HeartRate.inoをベースに作成

#include <Wire.h>
#include "MAX30105.h"

#include "heartRate.h"

#include <MIDI.h>

MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE();
MAX30105 particleSensor;

const byte RATE_SIZE = 4; //Increase this for more averaging. 4 is good.
byte rates[RATE_SIZE]; //Array of heart rates
byte rateSpot = 0;
long lastBeat = 0; //Time at which the last beat occurred

float beatsPerMinute;
int beatAvg;

void setup() {
  MIDI.begin();

  // Initialize sensor
  if (!particleSensor.begin(Wire, I2C_SPEED_FAST)) //Use default I2C port, 400kHz speed
  {
    while (1);
  }

  particleSensor.setup(); //Configure sensor with default settings
  particleSensor.setPulseAmplitudeRed(0x0A); //Turn Red LED to low to indicate sensor is running
  particleSensor.setPulseAmplitudeGreen(0); //Turn off Green LED
}
 
void loop() {
    long irValue = particleSensor.getIR();

  if (checkForBeat(irValue) == true)
  {
    //We sensed a beat!
    long delta = millis() - lastBeat;
    lastBeat = millis();

    beatsPerMinute = 60 / (delta / 1000.0);

    if (beatsPerMinute < 255 && beatsPerMinute > 20)
    {
      rates[rateSpot++] = (byte)beatsPerMinute; //Store this reading in the array
      rateSpot %= RATE_SIZE; //Wrap variable

      //Take average of readings
      beatAvg = 0;
      for (byte x = 0 ; x < RATE_SIZE ; x++)
        beatAvg += rates[x];
      beatAvg /= RATE_SIZE;
    }
  }

  //心拍数の平均値をControlChangeとしてMIDI送信
  int bpm = map(beatAvg, 1, 999, 0, 127); 
  MIDI.sendControlChange(0, bpm, 1); // inControlNumber, inControlValue, inChannel
}

#include <Wire.h>

#include "MAX30105.h"

#include "heartRate.h"

#include <MIDI.h>

MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE();

MAX30105 particleSensor;

const byte RATE_SIZE = 4; //Increase this for more averaging. 4 is good.

byte rates[RATE_SIZE]; //Array of heart rates

byte rateSpot = 0;

long lastBeat = 0; //Time at which the last beat occurred

float beatsPerMinute;

int beatAvg;

void setup() {

MIDI.begin();

// Initialize sensor

if (!particleSensor.begin(Wire, I2C_SPEED_FAST)) //Use default I2C port, 400kHz speed

{

while (1);

}

particleSensor.setup(); //Configure sensor with default settings

particleSensor.setPulseAmplitudeRed(0x0A); //Turn Red LED to low to indicate sensor is running

particleSensor.setPulseAmplitudeGreen(0); //Turn off Green LED

}

void loop() {

long irValue = particleSensor.getIR();

if (checkForBeat(irValue) == true)

{

//We sensed a beat!

long delta = millis() - lastBeat;

lastBeat = millis();

beatsPerMinute = 60 / (delta / 1000.0);

if (beatsPerMinute < 255 && beatsPerMinute > 20)

{

rates[rateSpot++] = (byte)beatsPerMinute; //Store this reading in the array

rateSpot %= RATE_SIZE; //Wrap variable

//Take average of readings

beatAvg = 0;

for (byte x = 0 ; x < RATE_SIZE ; x++)

beatAvg += rates[x];

beatAvg /= RATE_SIZE;

}

//心拍数の平均値をControlChangeとしてMIDI送信

int bpm = map(beatAvg, 1, 999, 0, 127);

MIDI.sendControlChange(0, bpm, 1); // inControlNumber, inControlValue, inChannel

}

DAWソフトReasonの設定

DAWソフトにはReasonを使用しました。

コントローラ設定(手動)

[Reason] -> [環境設定] -> [コントローラ]タブ -> [追加]で以下設定

　メーカー：<Other>
　モデル：MIDI Control Surface
　MIDI入力：MocoLUFA

DAWテンポとコントローラをリンク

テンポ表示部を右クリック -> [リモートオーバーライドマップを編集]で以下設定

　コントローラ：<Other> MIDI Control Surface
　コントロール：CC 00

以上で心拍数とDAWのテンポがリンクできます。

動作

リアルタイムヒューマン同期システム #arduino #midi

Home Made Garbageさん(@homemadegarbage)が投稿した動画 – 2017 1月 16 4:14午前 PST

このセンサは瞬きもセンシングできるらしいので色々試してみます！！

参考