KR101746216B1 - 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 1 측면은, 일상에서 사용하는 제 1 스틱에 부착된 제 1 가속도 센서; 일상에서 사용하는 제 2 스틱에 부착된 제 2 가속도 센서; 일상에서 사용하는 슬리퍼에 부착된 조도 센서; 및 착탈식 모듈 타입 센서인 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서와 연결된 뒤, 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서 중 측정값을 생성한 적어도 하나 이상의 센서로부터 상기 측정값을 수신한 뒤, 상기 측정값을 이용해 MIDI 신호로의 변환을 수행하여 스피커를 통해 출력하도록 제어하는 아두이노 기반 보드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 제 1 스틱에 부착된 제 1 가속도 센서, 제 2 스틱에 부착된 제 2 가속도 센서, 슬리퍼에 부착된 조도 센서 중 적어도 하나 이상의 센서가 측정값을 생성하는 제 1 단계; 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서 중 측정값을 생성한 각 센서가 측정값과 매칭되는 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터로의 변환을 위한 아두이노 기반 보드로 음향 데이터 생성 요청을 생성된 측정값과 함께 전달하는 제 2 단계; 및 상기 아두이노 기반 보드가 수신된 측정값을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈과 시리얼 통신에 의해 전달하여 상기 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈에 의해 측정값과 매칭되어 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하도록 제어하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법을 제공함에 있다.
이에 의해, 실제 드럼 세트를 구입하지 않더라도 드럼 세트의 연주가 가능하여 비싼 수강료나 드럼 세트 구입비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 일상생활에서 사용하는 기구인 스틱과 슬리퍼에 착탈식 모듈 타입 센서를 부착하여, 마치 실제의 드럼 연주를 하는 것과 같은 효과를 제공하면서도 실제 드럼 세트를 사용시 드럼 세트를 구성하는 톰톰(tom-tom), 심벌(cymbal), 하이해트 심벌(high-hat cymbal), 작은북(snare drum), 플로어 탐/테너 드럼(tenor drum), 큰북(bass drum) 등과 같은 각 구성요소의 고장 염려가 없으며, 이로 인해 유지비용 및 관리 비용이 들지 않는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 드럼 세트뿐만 아니라, 에어 피아노 장치 등과 같이 다른 악기에 응용하여 제공함으로써, 음악 밴드를 결성하는데 활용하도록 확장할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 제 1 스틱에 부착된 제 1 가속도 센서, 제 2 스틱에 부착된 제 2 가속도 센서, 슬리퍼에 부착된 조도 센서 중 적어도 하나 이상의 센서가 측정값을 생성하는 제 1 단계; 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서 중 측정값을 생성한 각 센서가 측정값과 매칭되는 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터로의 변환을 위한 아두이노 기반 보드로 음향 데이터 생성 요청을 생성된 측정값과 함께 전달하는 제 2 단계; 및 상기 아두이노 기반 보드가 수신된 측정값을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈과 시리얼 통신에 의해 전달하여 상기 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈에 의해 측정값과 매칭되어 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하도록 제어하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법을 제공함에 있다.
이에 의해, 실제 드럼 세트를 구입하지 않더라도 드럼 세트의 연주가 가능하여 비싼 수강료나 드럼 세트 구입비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은, 일상생활에서 사용하는 기구인 스틱과 슬리퍼에 착탈식 모듈 타입 센서를 부착하여, 마치 실제의 드럼 연주를 하는 것과 같은 효과를 제공하면서도 실제 드럼 세트를 사용시 드럼 세트를 구성하는 톰톰(tom-tom), 심벌(cymbal), 하이해트 심벌(high-hat cymbal), 작은북(snare drum), 플로어 탐/테너 드럼(tenor drum), 큰북(bass drum) 등과 같은 각 구성요소의 고장 염려가 없으며, 이로 인해 유지비용 및 관리 비용이 들지 않는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 드럼 세트뿐만 아니라, 에어 피아노 장치 등과 같이 다른 악기에 응용하여 제공함으로써, 음악 밴드를 결성하는데 활용하도록 확장할 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 아두이노 기반의 착탈식 모듈 타입 센서들을 일상생활에서 사용하는 스틱과 슬리퍼에 부착하여 드럼을 연주할 수 있도록 하기 위한 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
음악 연주를 위한 악기는 플룻, 클라리넷, 트럼펫, 트럼본, 피콜로, 색소폰, 오보에, 호른, 튜바, 바리톤, 바순 등과 같은 '관악기', 바이올린, 첼로, 콘트라베이스, 비올라 등과 같은 '현악기', 마림바, 팀파니, 챠임벨, 드럼, 심벌, 공 등과 같은 '타악기' 등으로 분류할 수 있다.
이런 악기들은 일반적으로 부피와 무게가 대체로 어느 정도 차지하는 것들이 대다수로 옮기기 불편할 뿐만 아니라, 대체적으로 악기를 하나 구입하는 경우에도 어느 정도의 비용을 지불하여야 하므로, 일반인들이 접근하기가 어려운 실정이다.
이에 따라 일반인들이 다양한 악기에 대한 연습을 위해 디지털 피아노에서 다양한 악기 음향 데이터를 저장한 뒤, 각 건반의 음에 맞춰서 출력하는 기능을 제공하고 있으나, 디지털 피아노의 건반을 기반으로 제공되는 음향 데이터로는 실제 다른 악기를 연습하는 효과를 얻기는 어려운 한계점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 악기 중 드럼을 배우고 싶은데 수강료나 드럼이 비싸서 배우지 못하는 사람들을 위해서 비교적으로 제작비가 싸며, 드럼과 비슷한 소리가 나도록 하기 위한 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 오픈 소스를 지향하는 마이크로 컨트롤러(micro controller)를 내장한 기기 제어용 기판인 아두이노 기반 보드의 편리성을 활용하여, 드럼 연주뿐만 아니라, 일상생활에서 사용하는 스틱, 슬리퍼 등의 잡화에 착탈식 모듈 타입 센서를 부착하거나, 사용자의 신체에 착탈식 모듈 타입 센서를 부착한 뒤, 소프트웨어만의 변경으로도 무거워서 이동이 어려운 다양한 종류의 악기 연주를 수행할 수 있도록 하기 위한 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치는, 일상에서 사용하는 제 1 스틱에 부착된 제 1 가속도 센서; 일상에서 사용하는 제 2 스틱에 부착된 제 2 가속도 센서; 일상에서 사용하는 슬리퍼에 부착된 조도 센서; 및 착탈식 모듈 타입 센서인 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서와 연결된 뒤, 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서 중 측정값을 생성한 적어도 하나 이상의 센서로부터 상기 측정값을 수신한 뒤, 상기 측정값을 이용해 MIDI 신호로의 변환을 수행하여 스피커를 통해 출력하도록 제어하는 아두이노 기반 보드; 를 포함한다.
이때, 본 발명은, 상기 아두이노 기반 보드로부터 상기 측정값과 음향 데이터 생성 요청을 시리얼 통신에 의해 전달받아 각 측정값과 매칭되어 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하여 상기 MIDI 신호로 변환하여 상기 스피커를 통해 출력하도록 제어하는 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈; 을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법은, 제 1 스틱에 부착된 제 1 가속도 센서, 제 2 스틱에 부착된 제 2 가속도 센서, 슬리퍼에 부착된 조도 센서 중 적어도 하나 이상의 센서가 측정값을 생성하는 제 1 단계; 상기 제 1 가속도 센서, 상기 제 2 가속도 센서 및 상기 조도 센서 중 측정값을 생성한 각 센서가 측정값과 매칭되는 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터로의 변환을 위한 아두이노 기반 보드로 음향 데이터 생성 요청을 생성된 측정값과 함께 전달하는 제 2 단계; 및 상기 아두이노 기반 보드가 수신된 측정값을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈과 시리얼 통신에 의해 전달하여 상기 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈에 의해 측정값과 매칭되어 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하도록 제어하는 제 3 단계; 를 포함한다.
이때, 상기 제 3 단계 이후, 상기 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈이 추출된 음향 데이터를 스피커를 통해 출력하도록 제어하는 제 4 단계; 가 더 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계는, 상기 제 1 가속도 센서가 상기 제 1 스틱을 잡은 사용자의 왼손 스윙에 따른 3축 방향(X,Y,Z)의 가속도 측정값, 상기 제 2 가속도 센서가 상기 제 2 스틱을 잡은 사용자의 오른손 스윙에 따른 3축 방향(X,Y,Z)의 가속도 측정값, 상기 조도 센서가 사용자의 발에 의한 바닥과의 간격 유지에 따른 상기 슬리퍼의 바닥을 기준으로 한 조도 측정값을 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법은, 실제 드럼 세트를 구입하지 않더라도 드럼 세트의 연주가 가능하여 비싼 수강료나 드럼 세트 구입비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법은, 일상생활에서 사용하는 기구인 스틱과 슬리퍼에 착탈식 모듈 타입 센서를 부착하여, 마치 실제의 드럼 연주를 하는 것과 같은 효과를 제공하면서도 드럼 세트를 구성하는 톰톰(tom-tom), 심벌(cymbal), 하이해트 심벌(high-hat cymbal), 작은북(snare drum), 플로어 탐/테너 드럼(tenor drum), 큰북(bass drum) 등과 같은 각 구성요소의 고장 염려가 없으며, 이로 인해 유지비용 및 관리 비용이 들지 않는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 및 이의 제어 방법은, 드럼 세트뿐만 아니라, 에어 피아노 장치 등과 같이 다른 악기에 응용하여 제공함으로써, 음악 밴드를 결성하는데 활용하도록 확장할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 전체적인 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 도 1의 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 중 스틱에 부착된 가속도 센서를 중심으로 동작하는 구성을 나타내는 블록도.
도 3 도 1의 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 중 슬리퍼에 부착된 조도 센서를 중심으로 동작하는 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 프로토타입 제작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 7은 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 중 아두이노 기반 보드에 형성되는 프로그램 소스코드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 도 1의 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 중 스틱에 부착된 가속도 센서를 중심으로 동작하는 구성을 나타내는 블록도.
도 3 도 1의 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 중 슬리퍼에 부착된 조도 센서를 중심으로 동작하는 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 프로토타입 제작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 7은 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치 중 아두이노 기반 보드에 형성되는 프로그램 소스코드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100)의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100)는 제 1 및 제 2 스틱(1a 및 1b)로 이루어진 스틱 세트(1), 슬리퍼(2), 스피커(3), 센서모듈(110), 아두이노 기반 보드(120), 그리고 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)을 포함한다. 그리고 센서모듈(110)은 제 1 가속도 센서(110a), 제 2 가속도 센서(110b), 조도 센서(110c) 및 제 3 가속도 센서(110d)로 이루어짐으로써, 각각이 착탈식 모듈 타입 센서인 가속도 센서 및 조도 센서만을 이용하여 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100)를 제작할 수 있도록 한다.
스틱(1)을 구성하는 제 1 스틱(왼쪽 스틱)(1a) 및 제 2 스틱(오른쪽 스틱)(1b)에 각각 제 1 가속도 센서(110a) 및 제 2 가속도 센서(110b)를 부착하여 제 1 스틱(1a) 및 제 2 스틱(1b)의 각 이동 방향에 따른 이동 방향 및 거리를 연산하기 위한 가속도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)에 전달해 준다.
또한, 슬리퍼(2) 바닥에 조도 센서(110c)와 제 3 가속도 센서(110d)를 부착하여 제 3 가속도 센서(110d)에 의한 슬리퍼(2)의 이동방향이 상향인지 하향인지를 판단하고, 하향 인식에 따라 구동된 조도 센서(110c)는 미리 설정된 조도 임계치 이하로 빛이 들어오는 경우, 아두이노 기반 보드(120)에 조도 측정값을 전달할 수 있다.
아두이노 기반 보드(120), 그리고 센서모듈(110)을 구성하는 각 센서인 제 1 가속도 센서(110a), 제 2 가속도 센서(110b), 조도 센서(110c) 및 제 3 가속도 센서(110d)는 점프선 또는 블루투스 통신방식을 통해 연결될 수 있으며, 사용자가 실제로 드럼세트가 아닌 스틱(1) 및 슬리퍼(2)만 있어서 드럼 연주를 언제 어디서나 쉽게 하도록 할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 점프선 방식을 기준으로 설명하나 각 구성요소 간에 블루투스 통신으로 데이터 송수신을 수행할 수 있도록 변경가능하다.
센서모듈(110)을 구성하는 각 센서 중 아두이노 기반 보드(120)에 연결되어 있는 제 1 가속도 센서(110a), 제 2 가속도 센서(110b) 및 제 3 가속도 센서(110c)는 3축 방향(X,Y,Z)으로의 가속도 측정값, 그리고 조도 센서(110c)는 조도 측정값을 생성한 뒤, 각 측정값과 매칭되는 음향 데이터로의 변환을 위한 음향 데이터 생성 요청을 측정값과 함께 아두이노 기반 보드(120)로 전달한다.
이에 따라, 아두이노 기반 보드(120)에서는 측정값을 S2 MIDI(Musical Instrument Digital Interface)와 같은 프로그램에 해당하는 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)과 시리얼 통신에 의해 가속도 측정값 및/또는 조도 측정값과 매칭되어 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130) 내에 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터의 추출을 명령함으로써, 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)은 추출된 음향 데이터를 MIDI 신호로 변환하여 스피커(3)를 통해 출력하도록 제어한다.
도 2는 도 1의 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100) 중 제 1 스틱(1a)에 부착된 제 1 가속도 센서(110a)와, 제 2 스틱(1b)에 부착된 제 2 가속도 센서(110b)를 중심으로 동작하는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 제 1 스틱(1a)에 부착된 제 1 가속도 센서(110a)와, 제 2 스틱(1b)에 부착된 제 2 가속도 센서(110b)는 동일한 프로세스에 의해 동작하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제 1 가속도 센서(110a)를 중심으로 구체적으로 살펴보도록 한다.
사용자가 일상생활에서 사용하는 스틱(1a)을 사용하여 미리 설정된 가상의 3차원 입체 공간상에 구성된 심벌(cymbal), 하이해트 심벌(high-hat cymbal), 작은북(snare drum), 플로어 탐/테너 드럼(tenor drum), 그 밖의 드럼 스틱으로 타격을 가하는 드럼 세트의 구성요소 중 하나의 위치로 타격을 위한 스윙을 하는 경우, 제 1 가속도 센서(110a)는 제 1 스틱(1a)의 이동 방향(X,Y,Z) 및 거리를 연산하기 위한 가속도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)로 전달한다.
이에 따라, 아두이노 기반 보드(120)는 가속도 측정값을 수신한 뒤, 이동 방향(X,Y,Z) 및 거리를 연산한 뒤, 디폴트(default) 값에 해당하는 제 1 스틱(1a)의 위치로부터 미리 설정된 가상의 3차원 입체 공간상에 구성된 심벌(cymbal), 하이해트 심벌(high-hat cymbal), 작은북(snare drum), 플로어 탐/테너 드럼(tenor drum), 그 밖의 드럼 스틱으로 타격을 가하는 드럼 세트의 구성요소 중 타격된 위치를 분석한 뒤, 타격된 위치에 해당하는 드럼 세트 구성요소와 매칭되는 제 1 MIDI 신호로의 변환을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)로의 데이터 전송을 통해 수행되도록 제어한다.
이후, 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)은 변환이 수행된 제 1 MIDI 신호를 이용해 스피커(3)를 통해 타격된 위치에 해당하는 드럼 세트 구성요소와 매칭되는 음향신호가 출력되도록 한다.
한편, 사용자가 제 1 스틱(1a)을 사용하는 경우 제 1 가속도 센서(110a)는 예상하지 못한 가속도 측정값에 해당하는 가속도 임계치 미만이 측정되는 경우, 아두이노 기반 보드(120)로 가속도 측정값을 전달할 수 있는데, 이 경우 아두이노 기반 보드(120)에서는 상술한 방식에 의해 제 MIDI 신호로는 변환시키지 않는다.
도 3 도 1의 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100) 중 슬리퍼(2)에 부착된 조도 센서(110c)를 중심으로 동작하는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 사용자가 일상생활에서 사용하는 슬리퍼(2) 바닥에 조도 센서(110c)와 제 3 가속도 센서(110d)를 부착한 뒤, 제 3 가속도 센서(110d)에 의한 슬리퍼(2)의 이동방향이 상향인지 하향인지를 판단하고, 제 3 가속도 센서(110d)에 의한 하향 인식시 조도 센서(110c)는 구동되어 조도 측정을 수행한다.
즉, 조도 센서(110c)는 슬리퍼(2)를 들어서 미리 설정된 조도 임계치를 초과하는 조도 측정값을 생성하는 경우, MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터 생성 요청 및 조도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)로 전달하지 않는다.
반대로, 조도 센서(110c)는 슬리퍼(2)를 내려서 미리 설정된 조도 임계치 이하의 조도 측정값을 생성하는 경우, MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터 생성 요청 및 조도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)로 전달하여, 아두이노 기반 보드(120)에 의해 조도 측정값에 따른 제 2 MIDI 음향신호로의 변환을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)로의 데이터 전송을 통해 수행되도록 제어한다.
여기서 아두이노 기반 보드(120)는 미리 설정된 가상의 3차원 입체 공간상에 구성된 큰북(bass drum), 톰톰(tom-tom), 작은북(snare drum), 그 밖의 드럼 세트의 페달에 의해 타격되는 구성요소 중 하나의 타격된 위치를 분석한 뒤, 타격된 위치에 해당하는 드럼 세트 구성요소와 매칭되는 제 2 MIDI 신호로의 변환을 수행한다. 이때, 제 2 MIDI 신호는 미리 설정된 조도 임계치와 조도 센서(110c)에 의해 생성된 조도 측정값과의 차이와 비례하는 음향 크기 정보를 포함하여 아두이노 기반 보드(120)에 의해 변환된다.
또한, 아두이노 기반 보드(120)는 큰북(bass drum), 톰톰(tom-tom), 작은북(snare drum), 그 밖의 드럼 세트의 페달에 의해 타격되는 구성요소 중 타격된 위치를 분석시 제 1 가속도 센서(110a) 및 제 2 가속도 센서(110b)에 대한 제어시와 동일한 방식으로 제 3 가속도 센서(110d)를 활용하는 것이 바람직하다.
한편, 슬리퍼(2)를 사용자가 다리를 이용해 내렸는데, 제 3 가속도 센서(110d)의 가속도 측정값과 무관하게, 조도 센서(110c)에 의해 미리 설정된 조도 임계치를 초과한 조도 측정값을 생성하여 아두이노 기반 보드(120)로 전달시, 아두이노 기반 보드(120)에서는 제 2 MIDI 신호를 변환하지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100)의 프로토타입(prototype) 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다. 스틱(1a, 1b)에 가속도 센서(110a, 110b)를 연결을 함으로써, 3축(X,Y,Z)을 기준으로 가속도 측정값을 측정하도록 한다. 조도 센서(110c)를 가속도 센서(110d)와 납땜을 한 뒤 슬리퍼(2)에 부착한다. 한편, 각 센서(110a, 110b, 110c, 110d)에 점프선을 연결 시켜서 왼쪽 스틱에 해당하는 제 1 스틱(1a)을 'A0 핀(pin)', 오른쪽 스틱에 해당하는 제 2 스틱(1b)을 'A1 핀', 슬리퍼(3)를 'A3 핀'으로 아두이노 기반 보드(120)에 연결할 수 있다.
이하에서 각 제작 과정을 구체적으로 살펴보면, 도 4a를 참조하면, 스틱(1a, 1b)의 하단 부분에 가속도 센서(110a, 110b)를 부착하고, 가속도 센서(110a, 110b)의 축(X,Y,Z) 정보 핀(pin)과 VCC 핀, GND 핀에 점프선을 납땜하여 연결한다. 이 경우 VCC 핀과 GND 핀을 각각 검정과 빨강 점프선으로 연결을 시키고, 아두이노 기반 보드(120)의 A0 핀 및 A1 핀과 연결시킬 점프선을 흰색으로 구분하여 연결한다.
도 4b를 참조하면, 조도 센서(110c)를 제 3 가속도 센서(110d)와 묶어서 연결하며, 점프선을 다시 조도 센서(110c) 및 제 3 가속도 센서(110d)와 납땜 등으로 연결한다. 이 경우 아두이노 기반 보드(120)와 연결시 검정색을 VCC 핀으로 흰색을 A3번 핀으로 구분하여 연결하며, 최종적으로 슬리퍼(3) 바닥에 조도 센서(110c) 및 제 3 가속도 센서(110d)를 부착한다.
도 4c를 참조하면, 가속도 센서(110a, 110b, 110d)와 조도 센서(110c)에 연결 되어 있는 점프선을 아두이노 기반 보드(120)에 해당하는 브레드 보드(Bread Board)에 연결하며, 각 센서에 연결되어 있는 점프선 중 검정색을 아두이노 기반 보드(120)의 VCC 핀에 연결, 각 센서에 연결되어 있는 점프선 중 빨간색을 아두이노 기반 보드(120)의 GND 핀에 연결한다. 흰색의 점프 선 중 스틱(1a, 1b)은 아두이노 기반 보드(120)의 A0 핀과 A1 핀에 연결을 시키고, 슬리퍼(2)는 아두이노 기반 보드(120)의 A3 핀에 연결한다.
이를 위해, 왼쪽 스틱인 제 1 스틱(1a)은 A0 핀, 오른쪽 스틱인 제 2 스틱(1b)은 A1 핀, 슬리퍼(2)는 A3 핀으로 아두이노 기반 보드(120) 상에 설정한다.
이와 같은 프로토타입을 활용하여, 스틱(1a, 1b)을 흔들면 가속도 센서(110a, 110b)는 스틱의 흔들리는 방향을 인식하여 아두이노 기반 보드(120)에 전달하며, 슬리퍼(2)에 조도 센서(110c)가 부착되어 있어 미리 설정된 조도 임계치를 초과한 빛이 들어오면 아두이노 기반 보드(120)로 조도 측정값의 전달이 되지 않고, 미리 설정된 조도 임계치 이하로 빛이 들어오면 아두이노 기반 보드(120)로 조도 측정값의 전달이 수행된다.
도 5 내지 도 7은 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100) 중 아두이노 기반 보드(120)에 형성되는 프로그램 소스코드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 6에 표시된 프로그램 소스코드는 아두이노 기반 보드(120)와 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)에 해당하는 S2 MIDI 프로그램과의 시리얼 통신을 하게 해주는 부분의 프로그램 소스코드를 나타낸다. 여기서 note On(9,55,120)은 아두이노 기반 보드(120)에서 보내주는 값이고, 내부 파라미터 9는 S2 MIDI 프로그램에 미리 저장된 악기 종류를 나타내고, 내부 파라미터 55는 음계를 나타내는 부분이며, 내부 파라미터 120은 소리의 크기를 나타내는데 최대 크기가 128로 설정된다.
다음으로 도 7을 참조하면, analog Read(변수)는 아두이노 기반 보드(120)에서의 아날로그 핀(변수 번호)을 사용할 수 있다. 여기서 Left Stick은 왼쪽 스틱으로 analogRead Pin A0을 사용하며, 제 1 가속도 센서(110a)와 연결된 것을 의미한다. 동일하게 Right Stick은 오른쪽 스틱으로 analogRead Pin A1을 사용하며, 제 2 가속도 센서(110b)와 연결된 것을 의미한다.
한편, RightFoot은 오른쪽 발 부분으로 analogRead Pin A3을 사용하며, 조도 센서(110c)와 연결된 것을 의미하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 제 1 스틱(1a)에 부착된 제 1 가속도 센서(110a), 제 2 스틱(1b)에 부착된 제 2 가속도 센서(110b), 슬리퍼(3)에 부착된 조도 센서(110c) 중 적어도 하나 이상의 센서는 외부 환경 변화시 측정값을 생성한다(S10).
단계(S10) 이후, 제 1 가속도 센서(110a), 제 2 가속도 센서(110b) 및 조도 센서(110c) 중 측정값을 생성한 각 센서는 측정값과 매칭되는 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터로의 변환을 위한 아두이노 기반 보드(120)로 음향 데이터 생성 요청을 단계(S10)에서 생성된 측정값과 함께 전달한다(S20).
단계(S20) 이후, 아두이노 기반 보드(120)는 단계(S20)에서 수신된 측정값을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)과 시리얼 통신에 의해 전달하여 측정값과 매칭되어 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130) 내에 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하도록 제어한다(S30). 여기서 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)은 음향 데이터에 대한 전자악기 데이터 포맷에 해당하는 MIDI 신호로의 변환도 함께 수행하는 것이 바람직하다.
단계(S30) 이후, 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)은 단계(S30)에서 추출된 음향 데이터를 스피커를 통해 출력함으로써(S40), 가상의 드럼 연주가 수행되도록 한다.
한편, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치(100)를 이용한 드럼 연주를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은, 에어 피아노 장치 등과 같이 다른 악기에 응용하여, 음악 밴드를 결성하는데 활용하도록 확장할 수 있다.
또한, 스틱(1) 및 슬리퍼(2)에 센서를 연결하지 않고 사용자의 손과 발바닥에 센서를 연결시켜서 사용하도록 변경할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1a : 제 1 스틱 1b : 제 2 스틱
2 : 슬리퍼 3 : 스피커
100 : 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치
110 : 센서모듈 110a : 제 1 가속도 센서
110b : 제 2 가속도 센서 110c : 조도 센서
110d : 제 3 가속도 센서 120 : 아두이노 기반 보드
130 : 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈
2 : 슬리퍼 3 : 스피커
100 : 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치
110 : 센서모듈 110a : 제 1 가속도 센서
110b : 제 2 가속도 센서 110c : 조도 센서
110d : 제 3 가속도 센서 120 : 아두이노 기반 보드
130 : 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈
Claims (5)
- 일상에서 사용하는 제 1 스틱(1a)에 부착된 제 1 가속도 센서(110a);
일상에서 사용하는 제 2 스틱(1b)에 부착된 제 2 가속도 센서(110b);
일상에서 사용하는 슬리퍼(2)에 부착되는 제 3 가속도 센서(110d);
상기 슬리퍼(2)에 부착되어 슬리퍼(2)의 제 3 가속도 센서(110d)의 측정값으로 슬리퍼(2)의 이동방향이 하향으로 인식되는 경우 조도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)에 전달하는 조도 센서(110c);
착탈식 모듈 타입 센서인 상기 제 1 가속도 센서(110a), 상기 제 2 가속도 센서(110b) 및 상기 조도 센서(110c)와 연결된 뒤, 상기 제 1 가속도 센서(110a), 상기 제 2 가속도 센서(110b) 및 상기 조도 센서(110c) 중 측정값을 생성한 적어도 하나 이상의 센서로부터 상기 측정값을 수신한 뒤, 상기 측정값을 이용해 MIDI 신호로의 변환을 수행하여 스피커(3)를 통해 출력하도록 제어하는 아두이노 기반 보드(120); 및
상기 아두이노 기반 보드(120)로부터 상기 측정값과 음향 데이터 생성 요청을 시리얼 통신에 의해 전달받아 각 측정값과 매칭되어 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하여 상기 MIDI 신호로 변환하여 상기 스피커(3)를 통해 출력하도록 제어하는 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130); 을 포함하되,
상기 아두이노 기반 보드(120)는 제 1 가속도 센서(110a) 및 제 2 가속도 센서(110a)가 측정한 가속도 측정값이 미리 설정된 임계치 미만인 경우 MIDI 신호로 변환하지 않으며,
상기 조도 센서(110c)는 미리 설정된 조도 임계치를 초과하는 조도 측정값을 측정한 경우 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터 생성 요청 및 조도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)로 전달하지 않는 것을 특징으로 하는 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치.
- 삭제
- 제 1 스틱(1a)에 부착된 제 1 가속도 센서(110a), 제 2 스틱(1b)에 부착된 제 2 가속도 센서(110b), 슬리퍼(2)에 부착된 제 3 가속도 센서(110d) 및 슬리퍼(2)에 부착된 조도 센서(110c) 중 적어도 하나 이상의 센서가 측정값을 생성하되, 상기 제 1 가속도 센서(110a)가 상기 제 1 스틱(1a)을 잡은 사용자의 왼손 스윙에 따른 3축 방향(X,Y,Z)의 가속도 측정값, 상기 제 2 가속도 센서(110b)가 상기 제 2 스틱(1b)을 잡은 사용자의 오른손 스윙에 따른 3축 방향(X,Y,Z)의 가속도 측정값, 상기 조도 센서(110c)가 제 3 가속도 센서(110d)의 측정값으로 슬리퍼(2)의 이동방향을 하향으로 인식하는 경우 사용자의 발에 의한 바닥과의 간격 유지에 따른 상기 슬리퍼(2)의 바닥을 기준으로 한 조도 측정값을 생성하는 제 1 단계;
상기 제 1 가속도 센서(110a), 상기 제 2 가속도 센서(110b) 및 상기 조도 센서(110c) 중 측정값을 생성한 각 센서가 측정값과 매칭되는 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터로의 변환을 위한 아두이노 기반 보드(120)로 음향 데이터 생성 요청을 생성된 측정값과 함께 전달하되, 상기 조도 센서(110c)는 미리 설정된 조도 임계치를 초과하는 조도 측정값을 측정한 경우 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터 생성 요청 및 조도 측정값을 아두이노 기반 보드(120)로 전달하지 않는 제 2 단계;
상기 아두이노 기반 보드(120)가 수신된 측정값을 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)과 시리얼 통신에 의해 전달하여 상기 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)에 의해 측정값과 매칭되어 미리 저장된 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터를 추출하도록 제어하되, 상기 아두이노 기반 보드(120)는 제 1 가속도 센서(110a) 및 제 2 가속도 센서(110a)가 측정한 가속도 측정값이 미리 설정된 임계치 미만인 경우 제 1 가속도 센서(110a) 및 제 2 가속도 센서(110a)가 측정한 가속도 측정값을 MIDI 데이터 포맷의 음향 데이터로 추출하지 않는 제 3 단계; 및
상기 드럼음향 출력 소프트웨어 모듈(130)이 추출된 음향 데이터를 스피커(3)를 통해 출력하도록 제어하는 제 4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 아두이노를 이용한 에어 드럼 연주장치의 제어 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101970973B1 (ko) * | 2017-12-12 | 2019-04-22 | 동국대학교 산학협력단 | 드럼 연습 장치 및 이의 동작 방법 |
| KR20210125812A (ko) | 2020-04-09 | 2021-10-19 | 주식회사 비전21테크 | 아두이노를 활용한 소형 피아노 |
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| JP2004252149A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Yamaha Corp | 仮想打楽器演奏システム |
| JP2013190663A (ja) | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Casio Comput Co Ltd | 演奏装置及びプログラム |
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