KR101496546B1 - Musical instrument training system and method using haptic stimuli - Google Patents

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Abstract

햅틱 자극을 활용한 악기 교육 시스템, 햅틱 자극 피드백 장치 및 햅틱 자극 피드백 방법이 개시된다. 악기 교육 시스템은, 악기에서 발생한 음파에 기반하여 연주 오차를 검출하고 연주 오차에 따른 햅틱 데이터를 생성하여 송신하는 햅틱 자극 피드백 장치와, 수신된 햅틱 데이터에 기반하여 햅틱 자극을 발생시키는 햅틱 자극 발생 장치를 포함하여 구성된다. 햅틱 자극 피드백 장치는, 악기로부터 발생한 음파를 감지하는 음파 수신부와, 감지된 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부와, 연주 오차에 따른 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부와, 이에 따른 햅틱 데이터를 송신하는 햅틱 데이터 송신부를 포함하여 구성된다.An instrument training system utilizing a haptic stimulus, a haptic stimulation feedback device, and a haptic stimulation feedback method are disclosed. The musical instrument education system includes a haptic stimulation feedback device that detects a performance error based on a sound wave generated by a musical instrument and generates and transmits haptic data according to a performance error; a haptic stimulation feedback device that generates a haptic stimulation based on the received haptic data; . The haptic stimulation feedback apparatus includes a sound wave receiving unit for sensing a sound wave generated from a musical instrument, a sound wave computing unit for calculating a performance error between a frequency of a preset reference rate and a frequency of the sensed sound wave, a type of a haptic stimulus Or a haptic stimulus determination unit for determining the strength of the haptic data, and a haptic data transmission unit for transmitting the haptic data.

Description

햅틱 자극을 활용한 악기 교육 시스템 및 방법{MUSICAL INSTRUMENT TRAINING SYSTEM AND METHOD USING HAPTIC STIMULI}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a musical instrument training system and method using haptic stimulation,

본 발명은 햅틱(Haptic) 자극을 활용한 악기 교육에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 악기 연주시 올바른 음정을 내지 못했을 때에, 즉각적인 햅틱 자극 피드백(Feedback)을 제공하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to musical instrument education using haptic stimulation, and more particularly, to a technique for providing immediate haptic stimulation feedback when a musical instrument is not playing a correct pitch.

사람이 손가락으로 물체를 만질 때 느낄 수 있는 햅틱 피드백은 물체가 피부의 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile Feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic Force Feedback) 등이 있다.Haptic feedback, which can be felt when a person touches an object with his or her fingers, includes touch feedback (Tactile Feedback), which is felt when an object touches the surface of the skin, and kinesthetic force feedback, which is felt when movement of joints and muscles is disturbed. .

이러한 햅틱 피드백이 가장 많이, 그리고 먼저 활용된 곳은 의학 분야이다. 의학 분야, 특히 외과적 수술(Invasive Surgery) 분야의 특성상 피교육자가 시행착오(Trial and Error)를 통한 숙달 과정을 거치기가 어렵고, 고비용을 필요로 하기 때문에, 상대적으로 경제적인 수단인 햅틱 피드백이 활용되었다.These haptic feedbacks are the most common and used first in the medical field. Due to the nature of the medical field, especially the surgical surgical (invasive surgery) field, it is difficult for the trainee to master and master the procedure through trial and error, and the haptic feedback, which is a relatively economical means, is utilized .

즉, 컴퓨터 화면에 3차원 해부학적 구조를 보면서 가상의 환자를 대상으로 환부를 직접 시술할 수 있는 3차원 영상이 실시간으로 컴퓨터 화면에 표시된다. 여기에 압축 공기나 전기 등으로 움직이는 작은 핀과 같은 기계 수용기를 이용하여, 실제로 피부 조직 등을 만지는 듯한 촉감이 전달되어 실제 상황과 거의 비슷한 환경을 구현하게 된다.That is, a three-dimensional image that can directly perform a lesion on a virtual patient while viewing a three-dimensional anatomical structure on a computer screen is displayed on a computer screen in real time. By using a mechanical receptor such as a small pin that moves by compressed air or electricity, the tactile sensation actually touching the skin tissues is transmitted to realize an environment similar to the actual situation.

이러한 햅틱 자극은 물체를 문지르는 속도 및 힘, 물체의 물성에 따라 다르게 인지된다. 따라서, 동일한 사람이 종류가 다른 햅틱 자극을 인지하려면, 물체의 물성을 바꾸어야 한다. 이에 관한 기술로서, 손에 접촉되는 물체의 접촉면에 복수개의 미세돌기가 형성되어 있어, 그 길이를 변화시켜 미세돌기 간의 간격을 변화시키고, 미세돌기 진동의 변위 또는 주파수를 조절하여 사용자에게 다양한 햅틱 자극을 제공하는 기술 등이 제공되고 있다.These haptic stimuli are perceived differently depending on the speed and force of rubbing the object, and the physical properties of the object. Therefore, in order for a person to recognize a different type of haptic stimulus, the physical properties of the object must be changed. As a technique related to this, a plurality of microprojections are formed on the contact surface of an object to be brought into contact with the hand, and the length of the microprojections is changed to change the interval between the microprojections, and the displacement or frequency of the microprojection vibration is adjusted, And the like are provided.

한편, 음악 교육 분야에서는 강사나 교육자를 통한 학습이 주된 학습방법이었으나, 이는 상당한 고비용을 필요로 하기 때문에, 피교육자들은 강사나 교육자를 항상 대동할 수 없다. 따라서, 이들의 도움 없이 악기 연주에 숙달되는 과정에서, 많은 학습요소들을 하나씩 익히는 데 에는 많은 시간을 소비하여야 한다.On the other hand, in the field of music education, learning through lecturers or educators is the main learning method, but because it requires considerable high cost, the trainees can not always come up with lecturers or educators. Therefore, in the process of mastering the instrument without their help, it takes a lot of time to learn many learning elements one by one.

특히, 초보자들에게 음정이나 기법 등과 같은 것들은 본인이 올바르게 하고 있는지 여부를 판단하기가 대단히 어려우므로, 교육 효과가 극히 제한적이다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 음정의 경우 크로매틱 튜너(Chromatic Tuner)와 같은 제품들을 통하여 음정의 오차를 시각적 정보로 제공함으로써 피교육자가 올바른 음을 연주하도록 하는 데 도움을 준다.Especially, it is very difficult for beginners to judge whether they are doing correctly or not, such as pitch or technique, so the effect of education is very limited. In order to overcome this problem, pitches provide a visual information of the pitch error through products such as a chromatic tuner, which helps the instructor to play the correct note.

즉, 조율되는 악기로부터 진동전기신호를 수신하여, 수신된 신호의 주파수에 기반하여 디지털 신호를 유도하여 변환하고, 조율 기준율의 주파수를 나타내는 디지털 신호와 비교하여, 신호의 주파수와 조율 기준율의 주파수 사이의 관계를 디스플레이 장치를 통하여 나타내는 것이다.That is, a vibration electrical signal is received from the tuned musical instrument, and a digital signal is derived and converted based on the frequency of the received signal. The digital signal is compared with a digital signal representing the frequency of the tuning reference rate, Through the display device.

그러나 이러한 시각적인 정보의 제공은 피연주자가 악기를 조율하거나, 연주 후에 자신의 잘못된 점을 보정하는 정도에 그칠 뿐이고, 연주 도중 악보를 보지 못하거나, 연주 자세가 흐트러지게 되어 좋지 않은 영향을 끼칠 수도 있다. 이는 피교육자로 하여금 추가적인 시간과 노력을 들여 전문가에게 교정을 받아야 됨을 의미할 수도 있다.However, the provision of such visual information is limited only to the degree to which the pianist tunes the musical instrument or corrects his / her erroneous point after the performance, or may not be able to see the musical score during the performance, have. This may mean that the trainee needs to be given an additional amount of time and effort by the specialist.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서 시각 피드백을 사용하지 않고 다른 인지 경로(Sensory Channel)를 이용하여 피교육자에게 피드백을 제공하는 시스템이 개발되었다. 또는, 악기의 종류를 제한함으로써 상대적으로 고려해야 할 요소를 줄이는 방법이 고안되었으며, 실제로 피아노와 같은 건반 악기 교육의 경우 캐나다의 Adventus사의 MusIQ와 같은 시스템이 이미 상용화 되어 있다. 시각 피드백 대신 햅틱 피드백을 이용하는 경우로서, 현악기의 자세 흐트러짐 방지를 위한 피드백 시스템이 개발되기도 하였다.As a solution to this problem, a system has been developed that provides feedback to the trainee using a different sensory channel without using visual feedback. Or, by limiting the types of instruments, a method to reduce the relative factors to be considered has been devised. In fact, systems such as MusiQ of Adventus of Canada have already been commercialized in the case of keyboard musical instruments such as piano. A feedback system has been developed for avoiding posture disturbance of a stringed instrument when using haptic feedback instead of visual feedback.

악기 연주 기능 교육의 상당 부분을 차지하는 음정의 교정을 위한 피드백에 대하여, 특히 시각 피드백 등에 의해 주의가 방해받지 않도록 하는 방안에 대한 연구가 필요한 시점이다.It is necessary to study the feedback for the correction of the pitch that occupies a large part of the musical instrument performance training, especially the way to prevent the attention by the visual feedback.

본 발명의 목적은 악기로부터 발생한 음파에 기반하여, 피교육자에게 즉각적이고도 다양한 피드백을 줄 수 있는 악기 교육 시스템을 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to provide a musical instrument education system which can give immediate and diverse feedbacks to an instructor based on sound waves generated from musical instruments.

또한, 본 발명의 다른 목적은 악기로부터 발생한 음파의 연주 오차 정도에 따른 다양한 종류와 강도의 햅틱 자극을 제공할 수 있는 햅틱 자극 피드백 장치를 제공하는 것에 있다.It is another object of the present invention to provide a haptic stimulation feedback device capable of providing haptic stimulation of various types and strengths in accordance with the degree of error of a sound wave generated from a musical instrument.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 악기 교육 시스템에서 수행되는 햅틱 자극 피드백 방법을 제공하는 것에 있다.It is still another object of the present invention to provide a haptic stimulation feedback method performed in a musical instrument education system.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 악기 교육 시스템은, 악기에서 발생한 음파에 기반하여 연주 오차를 검출하고 연주 오차에 따른 햅틱 데이터를 생성하여 송신하는 햅틱 자극 피드백 장치와, 햅틱 자극 피드백 장치로부터 수신된 햅틱 데이터에 기반하여 햅틱 자극을 발생시키는 햅틱 자극 발생 장치를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a musical instrument education system including a haptic stimulation feedback device for detecting a performance error based on a sound wave generated by a musical instrument and generating and transmitting haptic data according to a performance error, And a haptic stimulus generator for generating a haptic stimulus based on the haptic data received from the feedback device.

여기에서, 상기 악기는 현악기 또는 관악기를 포함할 수 있다.Here, the musical instrument may include a string or wind instrument.

여기에서, 상기 햅틱 자극 피드백 장치는 악기로부터 발생한 음파를 감지하는 음파 수신부와, 음파 수신부가 감지한 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부와, 연주 오차를 기반으로 하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부와, 결정된 햅틱 자극의 종류 또는 강도에 따른 햅틱 데이터를 송신하는 햅틱 데이터 송신부를 포함할 수 있다.The haptic stimulation feedback device includes a sound wave receiving unit for sensing a sound wave generated from a musical instrument, a sound wave computing unit for analyzing a frequency of the sound wave sensed by the sound wave receiving unit and calculating a performance error between a preset reference frequency and a tuning reference rate, A haptic stimulus determination unit for determining the type or intensity of the haptic stimulus based on the haptic stimulus, and a haptic data transmission unit for transmitting the haptic data according to the type or intensity of the determined haptic stimulus.

나아가, 상기 음파 연산부는 악기가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터가 적용될 수 있다.Further, the sound wave computing unit may be applied with a filter based on the frequency spectrum and the noise level of the musical instrument.

또 나아가, 상기 음파 연산부는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 상기 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 연주 오차를 산출할 수 있다.Further, the sound wave computing unit may find a pitch of the sensed sound wave using Fast Fourier Transform (Fast Fourier Transform) and calculate a performance error based on the preset score data.

또 나아가, 상기 햅틱 자극 결정부는 연주 오차의 정도, 횟수, 및 악기의 종류에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수 있다.Furthermore, the haptic stimulation determination unit can determine the type or intensity of the haptic stimulus depending on the degree of performance error, the number of times, and the type of the musical instrument.

여기에서, 상기 햅틱 자극 발생 장치는 진동, 비틀림, 힘(Force) 중 적어도 하나 이상의 물리력으로 구성된 햅틱 자극을 발생시킬 수 있다.Here, the haptic stimulus generator may generate a haptic stimulus composed of at least one physical force among vibration, twist, and force.

또한, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 햅틱 자극 피드백 장치는, 악기로부터 발생한 음파를 감지하는 음파 수신부와, 음파 수신부가 감지한 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부와, 연주 오차에 따른 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부와, 결정된 햅틱 자극의 종류 또는 강도에 따른 햅틱 데이터를 송신하는 햅틱 데이터 송신부를 포함하여 구성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a haptic stimulation feedback apparatus including: a sound wave receiving unit for sensing a sound wave generated from a musical instrument; and a haptic stimulation feedback unit for analyzing a frequency of a sound wave sensed by the sound wave receiving unit, A haptic stimulus determination unit for determining a type or strength of the haptic stimulus according to the performance error, and a haptic data transmission unit for transmitting the haptic data according to the type or intensity of the determined haptic stimulus .

여기에서, 상기 음파 연산부는 악기가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터가 적용될 수 있다.Here, the sound wave computing unit may be applied with a filter based on the frequency spectrum and the noise level of the musical instrument.

여기에서, 상기 음파 연산부는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 연주 오차를 산출할 수 있다.Here, the sound wave computing unit may find a pitch of a sound wave detected by using a Fast Fourier Transform (FFT), and may calculate a performance error based on preset score data.

여기에서, 상기 햅틱 자극 결정부는 연주 오차의 정도, 횟수, 및 악기의 종류에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수 있다.Here, the haptic stimulus determination unit may determine the type or strength of the haptic stimulus depending on the degree of performance error, the number of times, and the type of the musical instrument.

또한, 상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 햅틱 자극 피드백 방법은, 악기로부터 발생한 음파를 감지하는 단계와, 감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따른 햅틱 데이터를 생성하는 단계와, 햅틱 데이터를 햅틱 자극을 발생시키는 장치에 전달하여 햅틱 자극을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a haptic stimulation feedback method comprising the steps of sensing a sound wave generated by a musical instrument, comparing a sensed sound wave with a predetermined reference frequency, Determining a type or strength of the haptic data and generating haptic data according to the generated haptic data; and transmitting the haptic data to the device generating the haptic stimulus to generate the haptic stimulus.

여기에서, 상기 감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따른 햅틱 데이터를 생성하는 단계는 악기가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터가 적용될 수 있다.Here, the step of comparing the sensed sound wave with the frequency of the predetermined reference ratio to determine the type or intensity of the haptic stimulus and generating the haptic data according to the frequency spectrum and the noise level of the musical instrument, .

나아가, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 연주 오차를 산출할 수 있다.Further, it is possible to find the pitch of the sound wave detected by using the Fast Fourier Transform (Fast Fourier Transform), and to calculate the performance error based on the preset score data.

또 나아가, 연주 오차의 정도 및 횟수, 악기의 종류에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수 있다.Furthermore, the type or intensity of the haptic stimulus can be determined according to the degree and frequency of the performance error, and the type of musical instrument.

상기와 같은 본 발명에 따른 악기 교육 시스템에 따르면, 건반악기에 제한되어 시각적인 피드백만을 제공하는 기존 악기 교육 시스템의 단점을 극복하여, 현악기, 관악기 등 다양한 악기에 적용 가능하면서도 시각 신호에서의 주의 분산 및 자세 흐트러짐을 방지할 수 있는 적절한 수단을 제공할 수 있다.According to the musical instrument education system of the present invention as described above, it is possible to apply to various musical instruments such as strings and wind musical instruments by overcoming the disadvantages of existing musical instrument education systems which are limited to keyboard musical instruments and provide only visual feedback, And an appropriate means for preventing posture disturbance can be provided.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 햅틱 자극 피드백 장치를 사용하면, 시각 피드백과 함께 추가 정보를 전달하기 위한 유용한 경로로 활용될 수 있다.In addition, using the haptic stimulation feedback apparatus according to the present invention as described above, it can be utilized as a useful path for transmitting additional information together with visual feedback.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 햅틱 자극 피드백 방법을 사용하게 되면, 잘못된 연주시에 즉각적인 햅틱 피드백의 제공으로 실수를 직관적으로 지각하고, 바로잡음으로써 올바른 연주를 할 수 있게 되는 데 필요한 시간과 비용을 절약할 수 있다는 장점이 있다.Further, by using the haptic stimulation feedback method according to the present invention as described above, it is possible to intuitively perceive a mistake by providing instantaneous haptic feedback at the time of erroneous playing, and to estimate the time and cost required for correct performance by correcting It has the advantage of saving.

결과적으로 본 발명은 악기 교육에 있어서, 피교육자에게 더 높은 교육 효율을 제공하고, 악기 연주에 대한 스킬(Skill)을 용이하게 습득할 수 있도록 한다는 장점이 있다.As a result, the present invention has an advantage in that it provides a higher education efficiency to the trainee in the training of the musical instrument, and can acquire a skill for playing the musical instrument with ease.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 악기 교육 시스템의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연주된 음과 조율 기준율의 주파수 정보를 비교하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연주된 음과 악보 데이터를 비교하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 자극 피드백 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 자극 피드백 장치의 음파 수신부와 음파 연산부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 악기별 주파수 스펙트럼을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 자극 피드백 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a conceptual view for explaining an operation of a musical instrument education system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining comparison of frequency information of a played note and a tuning reference rate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining comparison between played notes and music score data according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a haptic stimulation feedback apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram for explaining a sound wave receiving unit and a sound wave operating unit of a haptic stimulation feedback apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of an instrument according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
7 is a flowchart illustrating a haptic stimulation feedback method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

먼저, 본 출원에서 사용되는 용어를 간략히 설명하면 다음과 같다.First, the terms used in the present application will be briefly described as follows.

필터(Filter)는 음향필터를 가리킨다. 입력되는 음파의 스펙트럼에 따라 특정 파장 영역의 음파를 얻기 위한 것일 수도 있고, 입력되는 음파의 강도를 감쇄시키기 위한 것일 수도 있다.A filter refers to an acoustic filter. May be for obtaining a sound wave of a specific wavelength region according to a spectrum of an input sound wave or may be for attenuating the intensity of an input sound wave.

위와 같이 정해진 주파수에 따라 불필요한 부분을 잘라낼 수 있으므로, 저역을 잘라내는 저역 필터(Low Cut)와 고역을 잘라내는 고역 필터(High Cut), 특정한 주파수만 없애고 나머지 부분은 그대로 통과하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)로 구성하는 것이 가능하다. 또한, 특정 주파수만 선택하여 없애는 밴드 리젝트 필터(Band Reject Filter)로 구성하는 것도 가능하고, 이들을 조합하여 사용하는 것도 가능하다.Since it can cut unnecessary part according to the above-mentioned frequency, it is possible to use a low-cut filter (low cut) for cutting out a low frequency band, a high cut filter for cutting out a high frequency band, a band pass filter Pass filter). It is also possible to use a band reject filter that selects and removes only a specific frequency, or a combination thereof.

햅틱(Haptic) 기술이란 조이스틱, 마우스, 키보드, 터치스크린 등과 같은 각종 게임기나 컴퓨터의 입력장치를 조작하면서 사용자가 진동, 운동감, 힘 등을 느낄 수 있게 조작되어 사용자에게 정보를 전달하는 기술이다. 햅틱 자극이란 이러한 햅틱 기술을 이용하여 사용자에게 전달되는 진동, 운동감, 힘 등을 일컫는다.Haptic technology is a technology that allows a user to manipulate input devices of various game machines such as a joystick, a mouse, a keyboard, a touch screen, or the like and manipulate input devices of a computer, so that the user can feel vibration, movement feeling, Haptic stimulation refers to the vibration, movement feeling, and force transmitted to the user using this haptic technique.

음고(Pitch)란 음의 높낮이를 말한다. 물리적으로 소리의 진동수(Frequency) 차이를 뜻하고, 진동수가 많은 것은 높게 느껴지고 진동수가 적은 것은 낮게 느껴진다.Pitch refers to the pitch of the note. Physically, it refers to the difference in frequency of sound, and it is felt low when the frequency is high and when the frequency is low.

음악에서는 음이름을 사용해서 절대 음높이를 표시하게 되는데, 1834년 슈투트가르트회의에서 가온 라(A4) 음의 1초당 진동수를 440Hz로 조율하기로 결정하고 1939년 런던회의에서 이 음높이를 채택하였다. 음이름으로 표시하고 있는 음높이는 어떤 음을 기준으로 한 상대적 음높이이고, 이는 440Hz의 음인 가온 라(A4) 음을 기준으로 하여 산출된다. 즉, 가온 라(A4) 음의 음고란 진동수 440Hz를 갖는 음파의 음높이를 말하며, 서양 표준음계에서는 이 가온 라(A4)음의 진동수에 2의 1/12승(약 1.059)을 곱하여 인접한 반음들의 조율 기준율을 결정한다.In 1834, the Stuttgart conference decided to tune the frequency of the warmth of A4 (440 Hz) at 440 Hz, and adopted this pitch at the London meeting in 1939. The pitch displayed by the note name is the relative pitch based on a certain note, which is calculated based on the warm sound (A4) sound of 440 Hz. That is, the sound pitch of the warmth (A4) is the pitch of the sound wave having the frequency of 440 Hz. In the Western standard scale, the frequency of this warmth (A4) sound is multiplied by 1/12 (about 1.059) The tuning reference rate is determined.

주파수 스펙트럼(Frequency Spectrum)이란 광파, 전파, 음파 등 파동의 성분들을 묘사하는 방법이다. 주파수가 다른 성분의 결합으로 생기는 음파를 복합음이라고 하는데, 예를 들어, 규칙적인 것으로 들리는 악기의 소리도 주파수나 세기가 다른 성분들로 겹쳐져 있다.Frequency Spectrum is a method of describing wave components such as light waves, radio waves, and sound waves. Sound waves resulting from the combination of different components of frequency are called compound sounds. For example, the sound of a musical instrument that sounds regular is superimposed on components of different frequencies or strengths.

이를 파형의 특성 또는 푸리에 변환(Fourier Transform)의 결과를 주파수의 함수로 표시한 것으로서, 주파수를 나타내는 수평축 상에 조화음의 진폭을 나타내는 선의 높이(수직축)로 표시한다.
This is expressed as a function of frequency or a result of Fourier transform (Fourier transform), and is represented by the height (vertical axis) of the line representing the amplitude of the harmonic sound on the horizontal axis representing the frequency.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 악기 교육 시스템(10)의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 악기 교육 시스템(10)의 구성요소를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.1 is a conceptual diagram for explaining the operation of the musical instrument education system 10 according to an embodiment of the present invention. The components of the musical instrument education system 10 will be described with reference to FIG.

악기 교육 시스템(10)은, 악기(100)에서 발생한 음파에 기반하여 연주 오차를 검출하고 연주 오차에 따른 햅틱 데이터를 생성하여 송신하는 햅틱 자극 피드백 장치(200)와, 햅틱 자극 피드백 장치(200)로부터 수신된 햅틱 데이터에 기반하여 햅틱 자극을 발생시키는 햅틱 자극 발생 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다.The musical instrument education system 10 includes a haptic stimulation feedback apparatus 200 for detecting a performance error based on a sound wave generated by the musical instrument 100 and generating and transmitting haptic data according to a performance error, And a haptic stimulus generator 300 for generating a haptic stimulus based on the haptic data received from the haptic stimulus generator 300.

악기(100)는 현악기 또는 관악기를 포함할 수 있다.The musical instrument 100 may include a string or wind instrument.

악기(100)에는 음파를 발생시키는 악기가 포함될 수 있고, 바이올린, 첼로와 같은 현악기, 트럼펫, 플루트와 같은 관악기 등이 포함될 수 있다.The musical instrument 100 may include a musical instrument generating a sound wave, and may include a violin, a string instrument such as a cello, a trumpet, a wind instrument such as a flute, and the like.

햅틱 자극 피드백 장치(200)는, 악기(100)로부터 발생한 음파를 감지하는 음파 수신부(210)와, 음파 수신부(210)가 감지한 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부(220)와, 연주 오차를 기반으로 하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부(230)와, 결정된 햅틱 자극의 종류 또는 강도에 따른 햅틱 데이터를 송신하는 햅틱 데이터 송신부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.The haptic stimulation feedback apparatus 200 includes a sound wave receiving unit 210 that senses a sound wave generated from the musical instrument 100 and a sound source unit 210 that analyzes the frequency of the sound wave sensed by the sound wave receiving unit 210, A haptic stimulus determination unit 230 for determining the type or strength of the haptic stimulus on the basis of the performance error, a haptic stimulus determination unit 230 for determining the type or intensity of the haptic stimulus based on the performance error, And a transmitter 240.

음파 연산부(220)는 악기(100)가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터(221)가 적용될 수 있다. 악기(100)는 다양한 주파수를 가진 음파를 발생시키기 때문에, 이를 음향필터를 통하여 원하는 주파수 대역만을 선택적으로 필터링할 수 있다.The sound wave computing unit 220 can be applied to the filter 221 based on the frequency spectrum and the noise level of the musical instrument 100. Since the musical instrument 100 generates sound waves having various frequencies, it is possible to selectively filter only a desired frequency band through an acoustic filter.

또한 음파 연산부(220)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터 또는 조율 기준율을 기반으로 연주 오차를 산출할 수 있다.Also, the sound wave computing unit 220 can find the pitch of the sound wave detected by using the Fast Fourier Transform (Fast Fourier Transform), and can calculate the performance error based on the preset score data or the tuning reference rate.

음파 수신부(210)가 감지한 음파를 고속 푸리에 변환을 이용하여, 연주된 음의 정확한 음고를 찾아 낼 수 있다. 고속 푸리에 변환을 통하여, 연주된 악기음은 기본주파수 f와 그 주파수 성분이 함유된 비율로 분석될 수 있다.The sound wave detected by the sound wave receiving unit 210 can be detected using the fast Fourier transform to obtain the accurate sound of the played sound. Through the fast Fourier transform, the played musical instrument sounds can be analyzed at the ratio of the fundamental frequency f and its frequency components.

또한 음파 연산부(220)는 감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하기 위하여 미리 저장된 조율 기준율의 주파수 정보를 사용할 수 있다. 조율 기준율의 주파수 정보는 저장장치를 이용하여 미리 저장되어 있는 악보 데이터 또는 조율 기준율을 기반으로 추출될 수 있다. 사용자의 입력 등에 의하여 저장된 악보 데이터는 연주되는 음악의 음이름에 관한 정보를 가지고 있고, 이로부터 각 음이름의 정확한 음고인 조율 기준율의 주파수를 추출해 낼 수 있다.In addition, the sound wave computing unit 220 may use frequency information of a tuning reference rate stored in advance in order to compare frequencies of the sensed sound waves with a predetermined reference frequency. The frequency information of the tuning reference rate can be extracted based on the score data or the tuning reference rate stored in advance using the storage device. The score data stored by the user's input has information on the note name of the music being played, and the frequency of the reference pitch rate, which is the correct pitch of each note name, can be extracted from the score data.

햅틱 자극 결정부(230)는 연주 오차의 정도, 횟수, 및 악기(100)의 종류에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수 있다.The haptic stimulus determination unit 230 may determine the type or intensity of the haptic stimulus depending on the degree and frequency of the performance error, and the type of the musical instrument 100.

연주 오차의 정도는 완전히틀림, 다소틀림, 정상연주 등으로 분류될 수 있고, 연주 오차의 발생 횟수에 따른 누적된 햅틱 자극의 제공도 가능하다. 또한 악기(100) 종류의 특성을 고려하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수도 있다.The degree of the performance error can be classified into a completely incorrect, a little wrong, a normal performance, etc., and it is also possible to provide accumulated haptic stimulation according to the occurrence frequency of the performance error. Also, the type or intensity of the haptic stimulus may be determined in consideration of the characteristics of the musical instrument 100.

햅틱 자극 발생 장치(300)는 햅틱 자극 피드백 장치(200)로부터 수신된 햅틱 데이터에 기반하여 햅틱 자극을 발생시킬 수 있고, 햅틱 자극은 진동, 비틀림, 힘(Force) 중 적어도 하나 이상의 물리력으로 구성될 수 있다.The haptic stimulus generator 300 may generate a haptic stimulus based on the haptic data received from the haptic stimulus feedback apparatus 200, and the haptic stimulus may be composed of at least one physical force among vibration, twist, and force .

햅틱 자극 피드백 장치(200)로부터 햅틱 데이터를 수신하여 햅틱 자극을 재생함에 있어, 햅틱 데이터의 송수신은 일반적인 네트워크를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee)와 같은 무선 통신을 이용할 수 있다. In receiving the haptic data from the haptic stimulation feedback device 200 and reproducing the haptic stimulus, the transmission and reception of the haptic data may be implemented using a general network. For example, wireless communication such as Wi-Fi, Bluetooth, and Zigbee can be used.

햅틱 자극의 제공을 위하여 포스(Force) 피드백 장치, 비틀림 장치 또는 진동 피드백 장치 등이 필요하며, 이 햅틱 자극 전달 장치와 햅틱 자극 피드백 장치(200) 간에는 데이터를 송수신할 수 있는 무선통신 또는 오디오 출력단자와 같은 유선 연결이 필요하다.
A force feedback device, a twist device, or a vibration feedback device is required for providing a haptic stimulus. Between the haptic stimulation transmission device and the haptic stimulation feedback device 200, a wireless communication or audio output terminal A wired connection is required.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연주된 음과 조율 기준율의 주파수 정보를 비교하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연주된 음과 악보 데이터를 비교하는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 연주된 음과 조율 기준율의 주파수 비교방법을 도 2 내지 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.FIG. 2 is a view for explaining a comparison of frequency information of a played note and a tuning reference rate according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph illustrating comparison between played notes and score data according to an embodiment of the present invention. And FIG. A method of comparing the frequency of the played note and the tuning reference rate will be described with reference to FIG. 2 to FIG.

햅틱 자극 피드백 장치(200)는 악기(100)로부터 발생한 음파와 조율 기준율의 주파수를 비교하여 그 연주 오차를 계산할 수 있다. 햅틱 자극 피드백 장치(200)는 표준 조율법에 의한 음이름의 정확한 음고를 저장 장치를 이용하여 미리 가지고 있을 수 있다. 예를 들어, 가온 라(A4) 음의 정확한 음고는 440Hz 이며, 다른 음이름의 음고는 이를 기준으로 하여 정해질 수 있는데 이러한 정보를 미리 저장하여 가지고 있을 수 있다.The haptic stimulation feedback device 200 can compute the performance error by comparing the frequency of the tune reference rate with the sound wave generated from the musical instrument 100. The haptic stimulation feedback device 200 may have the correct pitch of the note name by the standard tuning method using a storage device in advance. For example, the correct pitch of the warmth (A4) sound is 440Hz, and the pitch of the other note names can be determined based on this, which may be stored in advance.

도 3을 참조하면, 조율 기준율의 주파수는 햅틱 자극 피드백 장치(200)의 저장 장치에 미리 가지고 있는 악보 데이터를 기반으로 하여 추출될 수 있다. 악보 데이터는 연주되는 음악의 음이름에 관한 정보를 가지고 있고, 이로부터 각 음이름의 정확한 음고인 조율 기준율의 주파수를 추출해 낼 수 있다.
Referring to FIG. 3, the frequency of the coarse reference rate can be extracted based on the score data previously stored in the storage device of the haptic stimulation feedback device 200. The score data has information on the note name of the music to be played, and the frequency of the reference pitch rate, which is the correct pitch of each note name, can be extracted from the score data.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 자극 피드백 장치(200)를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 자극 피드백 장치(200)의 음파 수신부(210)와 음파 연산부(220)를 설명하기 위한 블록도이다. 그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 악기별 주파수 스펙트럼을 설명하기 위한 예시도이다. 햅틱 자극 피드백 장치(200)를 도 4 내지 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a haptic stimulation feedback apparatus 200 according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a sound wave receiving unit 210 of a haptic stimulation feedback apparatus 200 according to an embodiment of the present invention. And a sound wave computing unit 220 according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of an instrument according to an embodiment of the present invention. The haptic stimulation feedback device 200 will now be described with reference to FIGS. 4 through 6. FIG.

햅틱 자극 피드백 장치(200)는, 악기(100)로부터 발생한 음파를 감지하는 음파 수신부(210)와, 음파 수신부(210)가 감지한 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부(220)와, 연주 오차에 따른 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부(230)와, 결정된 햅틱 자극의 종류 또는 강도에 따른 햅틱 데이터를 송신하는 햅틱 데이터 송신부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.The haptic stimulation feedback apparatus 200 includes a sound wave receiving unit 210 that senses a sound wave generated from the musical instrument 100 and a sound source unit 210 that analyzes the frequency of the sound wave sensed by the sound wave receiving unit 210, A haptic stimulus determination unit 230 for determining the type or intensity of the haptic stimulus according to the performance error, a haptic data transmission unit 230 for transmitting the haptic data according to the type or intensity of the determined haptic stimulus, 240).

도 5를 참조하면, 음파 수신부(210)는 악기(100)로부터 발생한 음파를 감지하기 위하여 태블릿 PC 또는 PC용 마이크로폰(MIC)을 이용하여 사용자가 연주한 음을 읽어 들일 수 있다.5, the sound wave receiver 210 can read a sound played by a user using a tablet PC or a PC microphone (MIC) to sense a sound wave generated from the musical instrument 100. FIG.

음파 연산부(220)는 악기(100)가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터(221)가 적용될 수 있다.The sound wave computing unit 220 can be applied to the filter 221 based on the frequency spectrum and the noise level of the musical instrument 100.

도 6을 참조하면, 악기는 그 종류별로 고유한 음색과 소리를 낼 수 있는 주파수 영역대를 가진다. 즉, 악기 별로 서로 어느 주파수 이상은 소리가 나지 않는 영역이 있다. 그렇다고 하여 악기들이 어느 주파수만을 차지해서 연주하는 것은 아니고, 악기들의 음역은 타악기, 관악기, 현악기 모두 상당히 넓지만 편곡으로 정해 놓은 고역, 저역이 있을 수 있다.Referring to FIG. 6, the musical instrument has a frequency region band that can emit a distinctive tone and sound for each type of musical instrument. In other words, there is a region where no sound is emitted by any musical instrument more than a certain frequency. However, it is not that the musical instruments occupy only one frequency, and the range of the musical instruments is considerably wide in percussion, wind and strings, but there may be a high frequency band and a low frequency band.

예를 들어, 저역의 콘트라베이스부터 중음역의 첼로, 비올라와 고음역을 담당하는 바이올린이 있을 수 있다. 따라서 악기별 주파수 스펙트럼은 그 분포가 상이하고 다양할 수 있다.For example, there may be a violin from the low-level contrabass to mid-range cello, viola and high-frequency. Therefore, the frequency spectrum of each musical instrument may be different and varied in its distribution.

도 5를 참조하면, 위와 같이 다양한 악기별 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 음향필터를 사용, 입력되는 음파의 스펙트럼에 따라 특정 파장 영역의 음파를 얻을 수도 있고, 입력되는 음파의 강도를 감쇠시킬 수도 있다. 필요에 따라 높거나 낮은 음역대를 잘라낼 수도 있고(High Cut, Low Cut), 특정한 음역대만을 통과시키거나, 반대로 제거하는 것도 가능하다(Band Pass Filter, Band Reject Filter).5, based on the frequency spectra and the noise level of various musical instruments as described above, it is possible to obtain a sound wave of a specific wavelength region according to a spectrum of an input sound wave using an acoustic filter, It is possible. It is possible to cut high or low frequency band (High Cut, Low Cut) according to need, pass only specific band, or remove Band Pass Filter, Band Reject Filter.

따라서, 음향필터는 측정하고자 하는 음고를 기준으로, 다른 음이름 영역의 노이즈(Noise)를 걸러내는 데 사용할 수 있다.Therefore, the acoustic filter can be used to filter out noise in other sound name regions based on the tone to be measured.

또한, 음파 연산부(220)는 특정한 주파수 대역에 대하여 가중치를 적용함으로써 연주된 음과 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차에 대하여 민감하거나 혹은 둔감한 햅틱 자극을 발생하게 할 수 있다.In addition, the sound wave computing unit 220 can generate a haptic stimulus that is sensitive or insensitive to a performance error between the played note and the frequency of the coarse reference rate by applying a weight to a specific frequency band.

예를 들어, 연주자가 가온 라(A4) 음을 연주한 경우, 표준 조율법에 의한 조율 기준율의 주파수 440Hz 전후의 주파수 대역에 가중치를 적용하여, 미세한 음고의 차이에도 햅틱 자극을 발생시킬 수 있도록 할 수 있다.For example, when a player plays a warm sound (A4), a weight is applied to a frequency band around the frequency of 440 Hz, which is a reference ratio by the standard tuning method, so that a haptic stimulus .

음파 연산부(220)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 음파 수신부(210)가 감지한 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터 또는 조율 기준율의 주파수를 기반으로 상기 연주 오차를 산출할 수 있다.The sound wave computing unit 220 finds the pitch of a sound wave sensed by the sound wave receiver 210 using a Fast Fourier Transform and generates a pitch error signal based on the frequency of the preset score data or the tuning reference rate, Can be calculated.

이를 위하여 음파 연산부(220)는 하나 이상의 프로세서(222)를 포함할 수 있다. 음파 연산부(220)는 고속 푸리에 변환을 통하여, 연주된 악기음을 기본주파수 f와 그 주파수 성분이 함유된 비율로 분석할 수 있다.For this purpose, the sound wave computing unit 220 may include one or more processors 222. The sound wave computing unit 220 can perform the fast Fourier transform to analyze the sound of the played instrument as a ratio of the fundamental frequency f and its frequency components.

또한 음파 연산부(220)는 음파 수신부(210)가 감지한 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하기 위하여 미리 저장된 조율 기준율의 주파수 정보를 사용할 수 있는데, 예를 들어, 가온 라(A4) 음의 정확한 음고는 440Hz 이며, 다른 음이름의 음고는 이를 기준으로 하여 정해질 수 있다.In addition, the sound wave computing unit 220 may use frequency information of a tuning reference rate stored in advance in order to compare the frequency of the sound wave sensed by the sound wave receiver 210 with a predetermined reference frequency. For example, The correct pitch is 440Hz, and the pitch of the other pitch names can be set based on this.

또한, 조율 기준율의 주파수 정보는 햅틱 자극 피드백 장치(200)의 저장 장치에 미리 저장되어 있는 악보 데이터를 기반으로 하여 추출될 수 있다. 사용자의 입력 등에 의하여 저장된 악보 데이터는 연주되는 음악의 음이름에 관한 정보를 가지고 있고, 이로부터 각 음이름의 정확한 음고인 조율 기준율의 주파수를 추출해 낼 수 있다.The frequency information of the tuning reference rate may be extracted based on the score data stored in advance in the storage device of the haptic stimulation feedback device 200. [ The score data stored by the user's input has information on the note name of the music being played, and the frequency of the reference pitch rate, which is the correct pitch of each note name, can be extracted from the score data.

상기한 악보 데이터는 MIDI, XML 또는 기타 데이터 형식을 통하여 사용자 입력 등의 방법으로 이미 시스템에 내장하고 있는 악보 또는 외부의 악보 파일을 읽어 들여 시간에 따라 연주되어야 하는 음의 주파수와, 사용자가 연주하는 음의 음고를 비교할 수 있다.The musical score data may be a musical score or an external musical score file already stored in the system by way of user input or the like through MIDI, XML or other data format, You can compare the pitch of a sound.

결론적으로 음파 연산부(220)가 산출하는 연주 오차란 표준 조율법상의 가장 이상적인 주파수와 고속 푸리에 변환을 통하여 찾아낸 악기(100)로부터 발생한 음파의 음고와의 차이가 된다.As a result, the performance error calculated by the sound wave computing unit 220 is the difference between the most ideal frequency on the standard tuning law and the tone of the sound wave generated from the musical instrument 100 found through the fast Fourier transform.

햅틱 자극 결정부(230)는 음파 연산부(220)가 산출한 연주 오차의 정도, 횟수, 및 악기(100)의 종류에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수 있다.The haptic stimulus determination unit 230 may determine the type or intensity of the haptic stimulus depending on the degree and frequency of the performance error calculated by the sound wave computing unit 220 and the type of the musical instrument 100.

연주 오차가 일정 수준 이상 발생할 경우, 햅틱 자극을 발생시킬 수 있다. 만약 연주 오차의 정도가 심하여, 두 음 사이의 경계 영역에 해당하는 음, 또는 전혀 다른 음이 연주될 경우에는 햅틱 자극을 통하여 완전히 틀렸음을 알려줄 수 있다. 이와 달리 연주하는 음이 정상 영역 내에 있을 경우에는 정상적으로 연주되는 것으로 간주하여 햅틱 자극을 발생시키지 않을 수 있다.If the performance error occurs over a certain level, haptic stimulation can be generated. If the degree of the performance error is so severe that a sound corresponding to the boundary between the two notes or a completely different note is played, it can be noticed that the haptic stimulus is completely wrong. In contrast, when the note to be played is within the normal region, the haptic stimulus may be regarded as being played normally, and the haptic stimulus may not be generated.

햅틱 자극 발생의 기준이 되는 경계 영역과 정상 영역은 사용자에 의하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 가온 라(A4) 음의 경우 440Hz를 기준으로 하여, 434Hz 내지 446Hz는 정상 영역, 즉 정상적인 연주음으로 설정될 수 있다. 또한, 428Hz 내지 434Hz 또는 446Hz 내지 453Hz는 약간 차이 나는 영역으로 설정될 수 있고, 428Hz 이하이거나 453Hz 이상은 경계영역으로 설정될 수 있다.The boundary region and the normal region which are bases for the generation of the haptic stimulus can be set by the user. For example, in the case of warmer (A4) sound, 440 Hz may be used as a reference, and 434 Hz to 446 Hz may be set as a normal sound, that is, a normal sound. Also, 428 Hz to 434 Hz or 446 Hz to 453 Hz may be set as a slightly different region, and 428 Hz or less or 453 Hz or more may be set as a boundary region.

연주되는 음이 경계 영역, 다소 차이 나는 영역, 정상 영역에 있는지 여부에 따라 각각 다른 종류와 강도의 햅틱 자극을 발생시킬 수 있다.Haptic stimuli of different kinds and strength can be generated depending on whether the notes to be played are in the boundary region, the slightly different region, or the normal region.

위와 같이 연주되는 음이 경계 영역, 다소 차이 나는 영역, 정상 영역에 있는지에 따라 크게 완전히틀림, 다소틀림, 정상연주 등 각기 다른 피드백을 제공하는 것을 생각할 수 있으며, 제공되는 햅틱 피드백의 종류와 강도 또한 2가지 혹은 3가지 레벨 이상 설정하는 것이 가능할 것이다.It is conceivable to provide different feedbacks, such as completely wrong, somewhat wrong, normal playing depending on whether the notes played in the above manner are in the boundary region, the slightly different region, and the normal region, and the type and intensity of the provided haptic feedback It will be possible to set more than two or three levels.

햅틱 자극의 강도 및 종류는 악기 교육의 목적과 악기 종류 등에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들면, 초보자의 정확한 음정을 도와주기 위해서는 햅틱 피드백의 강도를 음정의 연주 오차 정도와 매핑시킬 수 있을 것이고, 전문가의 트레이닝과 같은 경우에는 미세한 연주 오차에도 강한 자극을 발생시킴으로써 효과를 기대할 수 있다.The intensity and type of the haptic stimulus may vary depending on the purpose of the instrument training and the type of the instrument. For example, in order to help the beginner's correct pitch, the strength of the haptic feedback may be mapped to the pitch error of the pitch, The effect can be expected by generating a strong stimulus even in the case of a slight error in performance.

악보 데이터로부터 조율 기준율의 주파수를 추출하는 경우에는 악보에서의 음을 완전히 잘못 연주하고 있는 경우, 강한 자극을 줄 수도 있으며, 얼마나 많이 잘못 잡았는지에 따라 햅틱 자극의 종류 및 세기를 다르게 매핑할 수도 있다. 예를 들면, 한 음을 틀릴 경우에는 100Hz, 두 음을 틀릴 경우에는 60Hz, 세 음을 틀릴 경우에는 20Hz의 진동을 주는 방법을 채택할 수도 있고, 잘못 연주할 때 마다 매우 강한 중첩 진동을 제시할 수도 있다.
In the case of extracting the frequency of the tuning reference rate from the score data, it is possible to give a strong stimulus when the note in the score is completely erroneously played, and to differently map the type and strength of the haptic stimulus depending on how many errors are caught . For example, you can choose to apply a vibration of 100 Hz for a wrong note, 60 Hz for a wrong note, and 20 Hz for a wrong note. It is possible.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 자극 피드백 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 햅틱 자극 피드백 방법을 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.7 is a flowchart illustrating a haptic stimulation feedback method according to an embodiment of the present invention. The haptic stimulation feedback method will be described with reference to FIG.

햅틱 자극 피드백 방법은, 악기(100)로부터 발생한 음파를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 감지하는 단계(S710)와, 감지된 음파와 조율 기준율 또는 악보 데이터로부터 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 연주 오차를 산출하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따른 햅틱 데이터를 생성하는 단계(S720)와, 햅틱 데이터를 햅틱 자극을 발생시키는 장치에 전달하여 햅틱 자극을 발생시키는 단계(S730)를 포함하여 구성될 수 있다.The haptic stimulation feedback method includes a step S710 of detecting a sound wave generated from the musical instrument 100 using Fast Fourier Transform (S710), a step S710 of detecting a frequency of a tuning reference rate preset from the sensed sound wave, (Step S720) of determining the type or strength of the haptic stimulus by calculating the performance error, calculating haptic stimulus (step S720), transmitting the haptic data to the device generating the haptic stimulus to generate haptic stimulation (step S730) As shown in FIG.

감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따른 햅틱 데이터를 생성하는 단계(S720)는 악기(100)가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터(221)가 적용될 수 있다.The step S720 of determining the type or intensity of the haptic stimulus by comparing the sensed sound wave with the frequency of the predetermined tuning reference rate and generating the haptic data according to the determined frequency and frequency is based on the frequency spectrum and the noise level of the musical instrument 100, (221) may be applied.

악기(100)는 다양한 주파수를 가진 음파를 발생시키기 때문에, 이를 음향필터를 통하여 원하는 주파수 대역만을 선택적으로 필터링할 수 있다. 따라서, 음향필터는 측정하고자 하는 음고를 기준으로, 다른 음이름 영역의 노이즈(Noise)를 걸러내는 데 사용할 수 있다.Since the musical instrument 100 generates sound waves having various frequencies, it is possible to selectively filter only a desired frequency band through an acoustic filter. Therefore, the acoustic filter can be used to filter out noise in other sound name regions based on the tone to be measured.

또한, 햅틱 자극 피드백 방법에 있어, 정상 범위로 설정하는 주파수 대역의 폭을 좁거나 넓게 조절함으로써 연주된 음과 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차에 대하여 민감하거나 혹은 둔감하게 반응하여 햅틱 자극을 발생하게 할 수 있으며, 햅틱 자극에 오차에 따른 가중치를 적용함으로써 더 강하거나 약한 자극을 발생하게 할 수 있다.In addition, in the haptic stimulation feedback method, haptic stimulation is generated by sensitively or insensitively responding to the performance error between the played note and the tuning reference rate by adjusting the width of the frequency band set in the normal range narrowly or broadly And applying a weight according to the error to the haptic stimulus can cause stronger or weaker stimulation.

감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교함에 있어, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 연주된 악기음은 기본주파수 f와 그 주파수 성분이 함유된 비율로 분석될 수 있다. 이 때, 감지된 음파의 음고(Pitch)와 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 연주 오차를 산출할 수 있다.In comparing the frequency of the sensed sound wave with the preset reference tuning reference rate, a pitch of the sensed sound is detected using Fast Fourier Transform, and the played instrument sound has a fundamental frequency f and its frequency component Can be analyzed in the contained ratio. At this time, the performance error can be calculated based on the pitch of the sensed sound wave and the preset score data.

감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하는 과정은 햅틱 자극 피드백 장치(200)의 저장 장치에 미리 저장된 조율 기준율의 주파수 정보를 사용할 수 있다.The process of comparing the frequency of the sensed sound wave with the frequency of the predetermined tuning reference rate may use the frequency information of the tuning reference rate stored in advance in the storage device of the haptic stimulation feedback device 200. [

또한, 조율 기준율의 주파수 정보는 햅틱 자극 피드백 장치(200)의 데이터베이스에 미리 저장되어 있는 악보 데이터를 기반으로 하여 추출될 수 있다. 사용자의 입력 등에 의하여 저장된 악보 데이터는 연주되는 음악의 음이름에 관한 정보를 가지고 있고, 이로부터 각 음이름의 정확한 음고인 조율 기준율의 주파수를 추출해 낼 수 있다.The frequency information of the tuning reference rate may be extracted based on the score data stored in advance in the database of the haptic stimulation feedback apparatus 200. [ The score data stored by the user's input has information on the note name of the music being played, and the frequency of the reference pitch rate, which is the correct pitch of each note name, can be extracted from the score data.

결론적으로 위와 같이 추출된 표준 조율법상의 가장 이상적인 주파수와 고속 푸리에 변환을 통하여 찾아낸 악기(100)로부터 발생한 감지된 음파의 정확한 음고와의 차이를 산출할 수 있다.As a result, it is possible to calculate the difference between the most ideal frequency on the extracted standard tuning rule and the exact pitch of the sensed sound wave generated from the musical instrument 100 found through the fast Fourier transform.

또한, 감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따른 햅틱 데이터를 생성하는 단계(S720)는 연주 오차의 정도 및 횟수, 악기(100)의 종류에 따라 상기 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정할 수 있다.The step S720 of determining the type or strength of the haptic stimulus by comparing the sensed sound waves with the frequency of the predetermined tuning reference rate and generating the haptic data according to the determined type may include the degree and frequency of the performance error, The type or strength of the haptic stimulus can be determined.

햅틱 자극의 강도 및 종류는 악기 교육의 목적과 악기 종류 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 초보자의 정확한 음정을 도와주기 위해서는 햅틱 피드백의 강도를 음정의 연주 오차 정도와 매핑시킬 수 있을 것이고, 전문가의 트레이닝과 같은 경우에는 미세한 연주 오차에도 강한 자극을 발생시킴으로써 효과를 기대할 수 있다.The intensity and type of the haptic stimulus may vary depending on the purpose of the instrument training and the type of the instrument. For example, in order to help the beginner's correct pitch, the intensity of the haptic feedback can be mapped to the pitch error of the pitch, and in the case of the training of the expert, the effect can be expected by generating a strong stimulus .

악보 데이터로부터 조율 기준율의 주파수를 추출하는 경우에는 악보에서의 음을 완전히 잘못 연주하고 있는 경우, 강한 자극을 줄 수도 있으며, 얼마나 많이 잘못 잡았는지에 따라 햅틱 자극의 종류 및 세기를 다르게 매핑할 수도 있다. 예를 들면, 한 음을 틀릴 경우에는 100Hz, 두 음을 틀릴 경우에는 60Hz, 세 음을 틀릴 경우에는 20Hz의 진동을 주는 방법을 채택할 수도 있고, 잘못 연주할 때 마다 매우 강한 중첩 진동을 제시할 수도 있다.In the case of extracting the frequency of the tuning reference rate from the score data, it is possible to give a strong stimulus when the note in the score is completely erroneously played, and to differently map the type and strength of the haptic stimulus depending on how many errors are caught . For example, you can choose to apply a vibration of 100 Hz for a wrong note, 60 Hz for a wrong note, and 20 Hz for a wrong note. It is possible.

햅틱 데이터를 햅틱 자극을 발생시키는 장치에 전달하여 햅틱 자극을 발생시키는 단계(S730)는 진동, 비틀림, 힘(Force) 중 적어도 하나 이상의 물리력으로 구성된 햅틱 자극을 발생시킬 수 있다.The step of generating the haptic stimulus by transmitting the haptic data to the device generating the haptic stimulus may generate the haptic stimulus composed of at least one physical force of vibration, twist, and force.

감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따라 생성된 햅틱 데이터를 햅틱 자극을 발생시키는 장치에 전달함에 있어, 햅틱 데이터의 송신은 일반적인 네트워크를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee)와 같은 무선 통신을 이용할 수 있다. The frequency of the sensed sound wave is compared with a frequency of a predetermined tuning reference rate to determine the type or intensity of the haptic stimulus and the generated haptic data is transmitted to the device generating the haptic stimulus. Can be implemented. For example, wireless communication such as Wi-Fi, Bluetooth, and Zigbee can be used.

이 기술은 피교육자의 연주 음을 실시간으로 분석하여 즉각적인 피드백을 제공해야 하므로, 마이크로폰 기능이 내장된 모바일 기기 또는 컴퓨터 어플리케이션으로 구성되어 사용될 수 있다. 또, 햅틱 자극의 제공을 위하여 포스 피드백 장치, 비틀림 장치 또는 진동 피드백 장치 등이 필요하며, 이 햅틱 전달 장치와 어플리케이션 간에는 데이터를 송수신할 수 있는 무선통신 또는 오디오 출력단자와 같은 유선 연결이 필요하다.This technique needs to provide real-time analysis of the music played by the instructor in real time, so it can be used as a mobile device or a computer application with built-in microphone function. In order to provide the haptic stimulus, a force feedback device, a twist device, or a vibration feedback device is required, and a wired connection is required between the haptic transmission device and the application, such as a wireless communication or audio output terminal capable of transmitting and receiving data.

10: 악기 교육 시스템 100: 악기
200: 햅틱 자극 피드백 장치 210: 음파 수신부
211: 마이크로폰 220: 음파 연산부
221: 필터 222: 프로세서
230: 햅틱 자극 결정부 240: 햅틱 데이터 송신부
300: 햅틱 자극 발생 장치
10: instrument training system 100: instrument
200: haptic stimulation feedback device 210: sound wave receiver
211: microphone 220: sound wave computing unit
221: filter 222: processor
230: Haptic stimulus determination unit 240: Haptic data transmission unit
300: Haptic stimulation generator

Claims (16)

사용자의 악기 연주 시 악기에서 발생한 음파에 기반하여 연주 오차를 검출하고, 상기 연주 오차에 따른 햅틱 데이터를 생성하여 송신하는 햅틱 자극 피드백 장치; 및
상기 햅틱 자극 피드백 장치로부터 수신된 상기 햅틱 데이터에 기반하여 상기 사용자에게 햅틱 자극을 발생시키는 햅틱 자극 발생 장치;
를 포함하되,
상기 햅틱 자극 피드백 장치는,
상기 악기로부터 발생한 상기 악기 연주에 대한 음파를 감지하는 음파 수신부;
상기 음파 수신부가 감지한 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부;
상기 음파가 정상 영역, 차이가 나는 영역, 또는 경계 영역에 있는지에 대한 상기 연주 오차에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부;
상기 결정된 햅틱 자극의 종류 또는 강도에 따른 햅틱 데이터를 상기 햅틱 자극 발생 장치로 전달하는 햅틱 데이터 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 악기 교육 시스템.
A haptic stimulation feedback device that detects a performance error based on a sound wave generated by a musical instrument when a user plays a musical instrument and generates and transmits haptic data according to the performance error; And
A haptic stimulus generator for generating a haptic stimulus to the user based on the haptic data received from the haptic stimulation feedback device;
, ≪ / RTI &
The haptic stimulation feedback device includes:
A sound wave receiver for sensing a sound wave of the musical instrument performance generated by the musical instrument;
A sound wave computing unit for analyzing a frequency of a sound wave sensed by the sound wave receiver and calculating a performance error with a predetermined reference rate;
A haptic stimulus determining unit that determines the type or strength of the haptic stimulus according to the performance error of whether the sound wave is in a normal region, a region where difference occurs, or a boundary region;
And a haptic data transmission unit for transmitting haptic data according to the type or strength of the determined haptic stimulus to the haptic stimulation generator.
청구항 1에 있어서,
상기 악기는
현악기 또는 관악기임을 특징으로 하는 악기 교육 시스템.
The method according to claim 1,
The musical instrument
A string or a wind instrument.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 음파 연산부는
상기 악기가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터가 적용되는 것을 특징으로 하는 악기 교육 시스템
The method according to claim 1,
The sound wave computing unit
Characterized in that a filter is applied based on a frequency spectrum and a noise level of the musical instrument
청구항 1에 있어서,
상기 음파 연산부는
고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 상기 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 상기 연주 오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 악기 교육 시스템.
The method according to claim 1,
The sound wave computing unit
Wherein a pitch of the sensed sound wave is detected using a Fast Fourier Transform (Fast Fourier Transform), and the performance error is calculated based on preset score data.
청구항 1에 있어서,
상기 햅틱 자극 결정부는,
상기 음파가 정상 영역, 차이가 나는 영역, 또는 경계 영역에 있는지에 더하여 상기 연주 오차의 횟수 및 악기의 종류에 따라 상기 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 악기 교육 시스템.
The method according to claim 1,
The haptic stimulation determination unit may determine,
Wherein the type or strength of the haptic stimulus is determined according to whether the sound wave is in the normal region, the difference region, or the boundary region, in addition to the number of times of the performance error and the type of the musical instrument.
청구항 1에 있어서,
상기 햅틱 자극 발생 장치는
진동, 비틀림, 힘(Force) 중 적어도 하나 이상의 물리력으로 구성된 상기 햅틱 자극을 발생시키는 것을 특징으로 하는 악기 교육 시스템.
The method according to claim 1,
The haptic stimulation generator
Wherein the haptic stimulus comprises at least one physical force selected from the group consisting of a vibration, a twist, and a force.
악기 교육 시스템에 포함되는 햅틱 자극 피드백 장치로서,
사용자의 악기 연주 시 악기로부터 발생한 상기 악기 연주에 대한 음파를 감지하는 음파 수신부;
상기 음파 수신부가 감지한 상기 음파의 주파수를 분석하여 미리 설정된 조율 기준율의 주파수와의 연주 오차를 산출하는 음파 연산부;
상기 음파가 정상 영역, 차이가 나는 영역, 또는 경계 영역에 있는지에 대한 상기 연주 오차에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 햅틱 자극 결정부; 및
상기 사용자에게 햅틱 자극 피드백을 제공하기 위하여 상기 결정된 상기 햅틱 자극의 종류 또는 강도에 따른 햅틱 데이터를 상기 악기 교육 시스템의 햅틱 자극 발생 장치로 전달하는 햅틱 데이터 송신부를 포함하는 햅틱 자극 피드백 장치.
A haptic stimulation feedback device included in an instrument training system,
A sound wave receiver for sensing a sound wave of the musical instrument performance generated by the user when the user plays the musical instrument;
A sound wave operating unit for analyzing a frequency of the sound wave sensed by the sound wave receiving unit and calculating a performance error with a predetermined tuning reference rate;
A haptic stimulus determining unit that determines the type or strength of the haptic stimulus according to the performance error of whether the sound wave is in a normal region, a region where difference occurs, or a boundary region; And
And a haptic data transmitter for transmitting haptic data according to the determined type or intensity of the haptic stimulus to the haptic stimulation generator of the musical instrument education system to provide haptic stimulation feedback to the user.
청구항 8에 있어서,
상기 음파 연산부는
상기 악기가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터가 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 장치.
The method of claim 8,
The sound wave computing unit
Wherein a filter can be applied based on a frequency spectrum and a noise level of the musical instrument.
청구항 8에 있어서,
상기 음파 연산부는
고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 상기 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 상기 연주 오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 장치.
The method of claim 8,
The sound wave computing unit
Wherein a pitch of the sensed sound wave is detected using a Fast Fourier Transform (FFT), and the performance error is calculated based on preset score data.
청구항 8에 있어서,
상기 햅틱 자극 결정부는,
상기 음파가 정상 영역, 차이가 나는 영역, 또는 경계 영역에 있는지에 더하여 상기 연주 오차의 횟수 및 악기의 종류에 따라 상기 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 장치.
The method of claim 8,
The haptic stimulation determination unit may determine,
Wherein the type or strength of the haptic stimulus is determined according to whether the sound wave is in the normal region, the difference region, or the boundary region, in addition to the number of times of the performance error and the type of the musical instrument.
악기 교육 시스템의 햅틱 자극 피드백 장치에서 사용자의 악기 연주 시 악기로부터 발생한 상기 악기 연주에 대한 음파를 감지하는 단계;
상기 햅틱 자극 피드백 장치에서 상기 감지된 음파와 미리 설정된 조율 기준율의 주파수를 비교하여 연주 오차를 산출하고, 상기 음파가 정상 영역, 차이가 나는 영역, 또는 경계 영역에 있는지에 대한 상기 연주 오차에 따라 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하고 이에 따른 햅틱 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 사용자에게 햅틱 자극을 발생시키는 상기 악기 교육 시스템의 햅틱 자극 발생 장치에 상기 햅틱 데이터를 전달하여 상기 햅틱 데이터 기반의 햅틱 자극을 발생시키는 단계를 포함하는 햅틱 자극 피드백 방법.
Detecting a sound wave for the musical instrument performance generated by the user in playing the musical instrument in the haptic stimulation feedback apparatus of the musical instrument education system;
Wherein the haptic stimulation feedback device calculates a performance error by comparing the sensed sound wave with a preset reference frequency of a coarse reference rate and determines a haptic response based on the performance error of whether the sound wave is in a normal region, Determining a type or strength of the stimulus and generating haptic data according to the determined type; And
And transmitting the haptic data to a haptic stimulation generator of the musical instrument education system for generating a haptic stimulus to the user to generate the haptic stimulus based on the haptic data.
청구항 12에 있어서,
상기 햅틱 데이터를 생성하는 단계는,
상기 악기가 갖는 주파수 스펙트럼 및 노이즈 레벨에 기반하여, 필터가 적용되는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of generating the haptic data comprises:
Wherein a filter is applied based on a frequency spectrum and a noise level of the musical instrument.
청구항 12에 있어서,
상기 햅틱 데이터를 생성하는 단계는,
고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 상기 감지된 음파의 음고(Pitch)를 찾아 내고, 미리 설정된 악보 데이터를 기반으로 상기 연주 오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of generating the haptic data comprises:
A pitch of the sensed sound wave is detected using a Fast Fourier Transform (FFT), and the performance error is calculated based on preset score data.
청구항 12에 있어서,
상기 햅틱 데이터를 생성하는 단계는,
상기 음파가 정상 영역, 차이가 나는 영역, 또는 경계 영역에 있는지에 더하여 연주 오차의 횟수 및 악기의 종류에 따라 상기 햅틱 자극의 종류 또는 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of generating the haptic data comprises:
Wherein the type or intensity of the haptic stimulus is determined according to whether the sound wave is in the normal region, the difference region, or the boundary region, in addition to the number of the play errors and the type of the musical instrument.
청구항 12에 있어서,
상기 햅틱 데이터 기반의 햅틱 자극을 발생시키는 단계는,
상기 햅틱 자극 발생 장치에서 진동, 비틀림, 힘(Force) 중 적어도 하나 이상의 물리력으로 구성된 상기 햅틱 자극을 발생시키는 것을 특징으로 하는 햅틱 자극 피드백 방법.
The method of claim 12,
Wherein generating the haptic data based haptic stimulus comprises:
Wherein the haptic stimulation generator generates the haptic stimulus composed of at least one physical force of vibration, twisting, and force.
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