KR100361023B1

KR100361023B1 - The way of reproducing a sound of a bell by harmonics waveform synthesis in a model EMILLE bell

Info

Publication number: KR100361023B1
Application number: KR1019990019377A
Authority: KR
Inventors: 배명진
Original assignee: 배명진
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2002-11-18
Also published as: KR20000075047A

Abstract

본 발명은 종소리의 재현방법에 관한 것으로, 특히 에밀레 종소리가 갖는 시간영역에서의 맥놀이 현상과 함께 주파수영역에서 갖는 기본주파수의 고조파들을 주파수 합성방식으로 성분분리 및 합성하여 에밀레 종소리를 완벽하게 재현하도록 한 고조파 파형 합성에 의한 종소리의 재현방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of reproducing a bell, and in particular, the harmonics of fundamental frequencies in the frequency domain, together with the beat phenomenon in the time domain of the Emile bell, are separated and synthesized by frequency synthesis to completely reproduce the Emile bell. The present invention relates to a method for reproducing a bell by combining harmonic waveforms.

본 발명에 적용되는 에밀레 종소리는 주파수성분이 약 160Hz를 기본으로 10개이상의 고조파로 이루어지고, 맥놀이 주기가 약 2.7초로 반복된다. 그리고 1초에 10번 이상의 윙윙거리는 진동음이 조합되어 있으므로 애끊는 듯이 심금을 울리는 특징을 지니고 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 특성을 범용의 마이크로프로세서나 디지탈신호처리칩 등의 하드웨어를 통해 160Hz의 기본주파수의 고조파를 파형 합성방식으로 재현한 것이 특징이다. 그리고 타종 후 진동센서에서 진동을 감지하면 마이크로프로세스의 제어를 통해 합성된 에밀레 종소리 합성파형을 아날로그 신호로 변환하여 스피커를 통해서 재생한다.The Emile bell applied to the present invention is composed of 10 or more harmonics based on a frequency component of about 160 Hz, and the beat cycle is repeated at about 2.7 seconds. And since more than 10 buzzing vibration sounds per second is combined, it has a characteristic ringing heart. Therefore, the present invention is characterized by reproducing the harmonics of the fundamental frequency of 160Hz by the waveform synthesis method through hardware such as a general-purpose microprocessor or a digital signal processing chip. When the vibration sensor detects the vibration after the end of the bell, the synthesized wave of the Emile bell synthesized through the control of the microprocess is converted into an analog signal and reproduced through the speaker.

Description

The method of reproducing a sound of a bell by harmonics waveform synthesis in a model EMILLE bell}

본 발명은 종소리의 재현방법에 관한 것으로, 특히 에밀레 종소리가 갖는 시간영역에서의 맥놀이 현상과 함께 주파수영역에서 갖는 기본주파수의 고조파들을 주파수 합성방식으로 성분분리 및 합성하여 에밀레 종소리를 완벽하게 재현하도록 한 고조파 파형 합성에 의한 종소리의 재현방법에 관한 것이다.서양의 종은 주둥이가 벌어지고, 고조파를 발생시키며 날카로운 쇳소리가 섞여 있는 반면, 동양의 종은 서양의 종 제작방법과 다르다. 에밀레종은 납형법으로 제작되었으며, 중국과 일본 종이 만형법, 또는 회전형법으로 제작된 것과는 커다란 차이로서 소리와 형태에서 모두 큰 차이가 나게 된다. 납형법이 아니고서는 종 몸체에 그와 같이 아름다운 문양을 새기는것이 불가능하고, 긴 여운을 낼 수도 없다. 이러한 한국 종들 중에서도 대표적인 것으로 에밀레종이라고 하는 성덕대왕신종이다.The present invention relates to a method of reproducing a bell, and in particular, the harmonics of fundamental frequencies in the frequency domain, together with the beat phenomenon in the time domain of the Emile bell, are separated and synthesized by frequency synthesis to completely reproduce the Emile bell. The Western bells are related to the method of reproducing the bells by combining harmonic waveforms. The western bells are spouted, generate harmonics, and are mixed with sharp whistles, while the eastern bells differ from the western bells. Emile is made by lead method, and it is a big difference from Chinese and Japanese paper type or rotation type method, and there is a big difference in both sound and form. Without the lead law, it is impossible to engrave such a beautiful pattern on the body of the bell, and it cannot produce long aftertaste. The most representative of these Korean species is the King Seongdeokdae, a new species called Emile.

지금까지 에밀레종의 제조비법이나 종소리의 신비를 밝히려고 많은 노력을 기울였지만, 아직까지는 그 실체를 명확히 밝히지 못하고 있을 뿐만 아니라, 학자나 전문가들 중에서는 그 종소리를 재현하기 위해 그 모양과 성분을 분석하는 연구를계속하고 있다. 일부는 종의 구조를 분석하여 맥놀이 현상을 시뮬레이션하기도 하고 채집되는 종소리의 특성을 파악하기도 한다.Although much effort has been made to clarify the secrets of the production of Emile Bells and the mysteries of the bells, it has not yet been clearly identified. I'm continuing my research. Some analyze the structure of the bell to simulate the rhythm of beats and to identify the characteristics of the bells being collected.

그리고 초기의 제조법과 동일하게 쇳물(구리)의 성분비를 조절하여 신비스러운 에밀레 종소리를 재현하려는 큰 사업도 진행 중에 있다. 이 방법은 쇳물의 성분비뿐만 아니라 주물 제조법의 신비를 벗겨야하는 등의 어려운 문제점이 내재하고 있다.And in the same way as in the earlier manufacturing process, a large project is under way to reproduce the mysterious Emile bell by adjusting the composition ratio of copper (copper). This method inherent in difficult problems such as not only the composition ratio of the molten metal but also the mystery of the casting method.

한편 에밀레종의 외형이 화려하고 신비스러운 자태를 포함하고 있기 때문에 이 종의 모형을 축조하여 관광상품으로 판매되고 있다. 외형적인 모양은 원래의 모양을 얼마나 유추시키느냐에 따라서 그 가치가 있지만, 에밀레 종소리는 재현할 수가 없다. 종소리를 좀더 듣기 좋게 하기 위해 모형 종의 합금비율이나 두께 등을 고려하고 있지만 서양 종과 같은 '땡'소리를 낼 수밖에 없었다.On the other hand, because the appearance of the Emile species contains a colorful and mysterious appearance, it is constructed as a model and sold as a tourist product. The outward shape is of value depending on how much the original shape is inferred, but the Emile bell cannot be reproduced. In order to make the bell more audible, the alloy ratio and thickness of the model bell are being considered.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에밀레 모형 종의 주물성분 배합비가 아닌 전자신호처리 사운드 IC칩에 의해 에밀레 종소리를 그대로 재현하도록 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to reproduce the Emile bell as it is by the electronic signal processing sound IC chip, not the casting component blending ratio of the Emile model species.

즉, 현재 발달되어 있는 신호처리기법을 사용하여 에밀레종의 맥놀이 현상과 고조파성분에 의해 발생하는 신비로운 소리를 재현하고자 한다.In other words, using the signal processing techniques that are currently developed to reproduce the mysterious sound generated by the beat phenomenon and harmonic components of Emile species.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명하고자 한다.[그림 1]은 에밀레 종소리의 맥놀이 파형을 나타낸다. 이 그림에서 가로축은 시간을 의미하고 세로축은 파형의 진폭을 나타내고 있으며 시간진행에 따른 파형 진폭의 전반적인 변화특성을 맥놀이 현상이라고 한다. 에밀레 종소리에서 맥놀이 현상의 특징은 타종 시에 첫 5.4초 정도의 시간동안에는 소리가 복합적으로 나타나면서 점차 감소하다가 그 이상에서부터는 약 2.7초의 간격으로 끊어질 듯 이어지는 맥놀리 현상이 30초이상 계속된다.에밀레 종소리에서는 계속되는 약 2.7초 주기의 맥놀이 현상 중에서도 서로 다른 특성의 소리성분이 교대로 반복되어 종이 들숨과 날숨을 교대로 반복하는데, 좀더 엄밀하게 이야기하면 총 약 5.4초의 맥놀이가 반복되는 아주 신비로운 소리로 들리기도 한다. 2.7초 정도의 들숨과 2.7초 정도의 날숨의 반복은 인간이 가장 편안한 상태에서 호흡하는 간격과도 일치하는 종소리의 신비감이 스며져 있다.따라서 에밀레 종소리는 첫 타종 시에 나타나는 5.4초간의 강렬한 소리에 정신을 집중하고, 이어지는 2.7초 주기의 반복된 맥놀이로 호흡을 가다듬게 되는 우리민족의 숨결을 느낄 수 있는 고유의 문화유산이다.또한 [그림 1]을 살펴보면 파형의 전반적인 진폭변화를 나타내는 맥놀이 현상 이외에도 약 0.1초의 간격으로 좀더 세세한진폭변화를 나타낸다. 이 진폭의 변화는 1초에 약 10번 정도로 떨림이 나타나기 때문에 윙윙대면서 우리의 가슴을 흔들어주는 독특한 특성을 나타낸다.[그림 1] 에밀레 종소리의 파형의 일예[그림 2]에는 에밀레 종소리의 주파수 진폭스펙트럼을 나타내었다. 이 그림에서 가로축은 주파수를 나타내고 세로축은 진폭의 크기를 나타내는데 대수진폭비(데시벨 단위)로 나타낸 것이다. 에밀레 종소리는 제1 기본주파수가 약 160Hz정도이고제3 고조파인 약 477Hz를 기점으로 하여 스펙트럼의 포락이 감쇠하는 특성을 갖는다. 또한 기본주파수에서 부터 10개 이상의 고조파가 합쳐져서 신비스러운 소리가 나게된다. 특히 에밀레 종소리에서 아기가 엄마를 찾는 듯한 애절한 소리가나는 것은 제3 고조파를 중심으로 하여 심금을 울리는 소리로 들리기 때문인 것으로 알려져 있다.[그림 2] 에밀레 종소리의 진폭스펙트럼의 일예[그림 3]은 에밀레 종소리 재현시스템의 구성도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. [Figure 1] shows the beat waveform of the Emile bell. In this figure, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the amplitude of the waveform, and the overall variation of the waveform amplitude over time is called the beat phenomenon. The characteristic of the beat phenomenon in the Emile bell is that the sound gradually decreases during the first 5.4 seconds at the end of the bell and gradually decreases at intervals of about 2.7 seconds. In the Emile bell, the sound phenomena of different characteristics are alternately repeated among the continuous 2.7 seconds of beating phenomena, and the paper exhales and exhales are alternately repeated. It can also be heard. The repetition of 2.7 seconds of exhalation and 2.7 seconds of exhalation exudes the mystery of the bell, which coincides with the interval at which humans breathe in their most comfortable state. This is a unique cultural heritage that allows us to concentrate on our mind and feel the breath of our nation as we continue to breathe with repeated 2.7 second cycles. In addition to the beat phenomenon, which shows the overall amplitude change of the waveform, More detailed amplitude changes are shown at intervals of about 0.1 seconds. This change in amplitude is about 10 times a second, so the hum is a unique characteristic of shaking our chests. Figure 1 shows an example of the waveform of the Emile bell. Figure 2 shows the frequency amplitude spectrum of the Emile bell. In this figure, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude magnitude, expressed in logarithmic amplitude ratios (in decibels). The Emile bell has the characteristic that the envelope of the spectrum attenuates from the first fundamental frequency of about 160 Hz and the third harmonic of about 477 Hz. In addition, more than 10 harmonics from the fundamental frequency are combined to create a mysterious sound. In particular, it is known that the sound of sadness that a baby looks for a mother in the Emile bell is caused by the sound of heartbeat centering on the third harmonic. [Figure 2] An example of the amplitude spectrum of the Emile bell [Figure 3] is a block diagram of the Emile bell reproduction system.

에밀레 모형 종에서 종소리를 재현하는 하드웨어 시스템은 통상의 마이크로프로세서를 사용하여 구성할수 있다. 마이크로프로세서에는 판독전용 메모리(ROM)와 읽고 쓰기를 하는 램(RAM)이 갖추어져 있다. 판독전용 메모리에는 이 종소리를 합성을 실행하기 위한 프로그램영역과 종소리 파형의 기본형태를 담고있는 데이터영역이 있다. 또한 종소리를 합성하는 과정은 마이크로프로세서의 프로그램에 의해 이루어지지만 처리된 결과를 아날로그로 변환하기 위해 래치된 출력포트를 갖추고 있다. 그리고 타종시의 상태와 다른 선택상황을 외부로부터 받아들이기 위해 입력포트도 갖추고 있다.Hardware systems that reproduce bells in the Emile model bells can be constructed using conventional microprocessors. The microprocessor is equipped with read only memory (ROM) and RAM for reading and writing. The read-only memory has a program area for synthesizing the bells and a data area containing the basic shape of the bell waveform. The process of synthesizing the bells is also done by a microprocessor program, but with a latched output port to convert the processed result to analog. It is also equipped with an input port to accept other types of conditions and other selections from the outside.

[그림 3] 에밀레 종소리 재현시스템의 하드웨어 구성도의 일예[Figure 3] An example of the hardware configuration of the Emile Bell reproduction system

에밀레 종소리 재현시스템의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the Emile Bell Reproduction System is as follows.

에밀레 종소리를 재현하기 위한 하드웨어시스템의 처리과정을 단계적으로 열거하면 ① 전원을 넣으면 마이크로프로세서가각 주변 칩의 상태와 메모리상태를 점검하고 나서 타종을 기다리기 위해 입력포트의 스위치 상태를 파악하게 된다. 타종이 감지되면 입력포트의 상태가 '1'인 상태로 유지된다.Step by step the process of the hardware system to reproduce the Emile bell: ① When the power is turned on, the microprocessor checks the state of each peripheral chip and memory, and then checks the state of the input port switch to wait for the other species. If another type is detected, the status of the input port will remain '1'.

② 입력포트로 타종이 감지되면 판독전용의 데이터 메모리에서 기본파형을 불러내어 고조파 단위로 각각의 합성을 수행한다음에 각 고조파파형을 더하여 일 예로 약 0.1초간의 합성을 수행한다. 합성된 파형은 진폭테이블에서 파형의 진폭 값을취하여 곱하게 되고, 이때 입력포트를 통해 볼륨의 상태를 읽어서 이득 값에 반영하게 된다.② When other type is detected by input port, basic waveform is read from read-only data memory, and each synthesis is performed by harmonic unit. Then, each harmonic waveform is added. The synthesized waveform is multiplied by taking the amplitude value of the waveform from the amplitude table and reading the state of the volume through the input port to reflect the gain value.

③ 이렇게 합성된 파형은 시간의 경과에 따라 각각의 이득 값이 진폭테이블에서 취해져 진폭 값으로 곱하게 된다. 즉, 진폭테이블의 값은 시간영역의 맥놀이 현상을 시간에 따른 진폭 값으로 변환하여 놓은 것이다. 그리고 입력포트의 지속시간스위치상태에 따라 맥놀이 지속시간을 결정하게 된다. 일 예로 10초간, 20초간, 30초간 등으로 종소리의 지속시간을 선택할 때에는 진폭테이블에서 100개, 200개, 300개 등의 이득을 취하게 된다.③ In this synthesized waveform, each gain value is taken from the amplitude table and multiplied by the amplitude value over time. In other words, the amplitude table value is obtained by converting the beat phenomenon in the time domain into an amplitude value over time. The duration of the beat is determined by the duration switch of the input port. For example, when the duration of the bell is selected for 10 seconds, 20 seconds, 30 seconds, etc., gains of 100, 200, 300, etc. are taken from the amplitude table.

④ 합성된 종소리 파형은 매 표본주기마다 마이크로프로세서의 출력포트에 전달되고 앨리어징 효과(aliasing effect)를제거하기 위해 아날로그 파형의 재구성용 저역필터에 통과된다.(4) The synthesized bell waveform is sent to the microprocessor's output port every sample period and passed through a low pass filter for reconstruction of the analog waveform to eliminate aliasing effects.

⑤ 아날로그 신호로 변환된 종소리 파형은 저역특성이 우수한 아날로그 전력증폭단에서 증폭되어 스피커를 울리게 된다.⑤ A bell waveform converted into an analog signal is amplified in the analog power amplifier with excellent low-frequency characteristics to ring the speaker.

마지막으로 이 IC칩은 최소의 단위로 집적화 하여 독립 모듈 화한 다음에 상품용 에밀레 모형 종에 부착한다. 에밀레 모형에 부착한 경우의 일례를 [그림 4]에 나타내었다.Finally, the IC chip is integrated into a minimum number of units, independently modularized, and then attached to a commodity Emile model. An example of attachment to the Emile model is shown in Figure 4.

[그림 4] 에밀레 모형 종에 종소리 모듈을 부착한 모형의 일예이와같이 본 발명에서는 에밀레 모형 종에서 신호처리용 IC칩을 사용하여 에밀레 종소리가 갖는 시간영역에서의 맥놀이 현상과 함께 주파수영역에서 갖는 기본주파수의 고조파들을 주파수 합성방식으로 성분분리 및 합성하여 에밀레 종소리를 완벽하게 재현하게 된다.[Figure 4] As shown in the example of the model in which the bell module is attached to the Emile model bell, the present invention uses the IC chip for signal processing in the Emile model bell and has a fundamental frequency in the frequency domain with the beat phenomenon in the time domain of the Emile bell. The harmonics of the component are separated and synthesized by the frequency synthesis method to perfectly reproduce the Emile bell.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은, 에밀레 종소리는 주파수성분이 약 160Hz를 기본으로 10개 이상의 고조파로 구성되고, 맥놀이 주기가 약 2.7초로 반복되며 1초에 10번 이상의 윙윙거리는 진동음이 조합되어 있으므로서 애끊는 듯이 심금을 울리는 효과를 가져오게 된다.As described above, in the present invention, the Emile bell is composed of 10 or more harmonics based on a frequency component of about 160 Hz, the beat cycle is repeated at about 2.7 seconds, and at least 10 buzzing vibration sounds are combined. The heartbreaking effect will sound like a heartbreak.

Claims

Harmonic waveforms characterized by combining at least 10 harmonics based on a harmonic of about 160 Hz in waveform units, adding them together, and repeating the beat cycle in about 2.7 seconds to reproduce the bell by combining more than 10 vibration sounds per second. How to reproduce the bell by synthesis.