KR102571326B1 - 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치 - Google Patents

타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치는, 전자 악보를 출력하는 디스플레이 및 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하는 센서부를 구비한 본체; 복수의 페이지와 상기 페이지에 기록된 음표 및 쉼표를 포함하는 구성요소를 포함하는 전자 악보를 저장한 악보 DB와, 상기 진동을 기반으로 상기 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하는 연주 위치 추적 모듈과, 상기 연주 위치와 상기 페이지에서 연주되지 않은 잔여 음표의 수에 따라 상기 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 자동 넘김 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치에 따르면, 건반악기의 타격을 인식하여 연주된 음표의 수를 연산하여 이를 기반으로 전자 악보 상에서 현재 연주 위치를 추적하고, 해당 전자 악보의 페이지 상에서 연주되지 않은 음표의 수를 기반으로 페이지의 자동 넘김을 가능케 하여 연주자가 별도의 조작 없이도 페이지를 넘길 수 있어 끊김없는 연주를 가능케 할 수 있다.

Description

타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치{Electronic score automatic turning device through vibration recognition based on hitting}
본 발명은 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 건반악기에 대한 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하여 연주 상태를 인식하고, 이를 기반으로 전자 악보의 페이지를 자동으로 넘겨 연주자의 편의성을 극대화한, 신규하고 진보한 전자 악보 자동 넘김 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종이악보의 경우 여러 악보책에서 발췌하여 연습하거나 연주할 때는 여러 권의 악보책을 가지고 다녀야 하므로 대단히 무겁고 불편하였으며, 연주 중에는 악보를 매번 넘기면서 연주를 진행해야 하므로 매우 불편하였다.
즉, 대부분의 악기가 두 손을 모두 사용해야 하는데 악보를 넘기기 위해 잠깐이라도 한 손을 사용하게 되면 곧 연주가 중단되는 것을 의미하므로 연주자 입장에서는 악보를 넘겨야 한다는 부담감 때문에 연주에 전념할 수 없다는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 컴퓨터, 노트북 등을 이용한 전자악보를 생각해 볼 수 있는 데, 최근에는 인터넷의 보급이 크게 확산되면서 출판물을 데이터의 형태로 인터넷을 통하여 보급하는 전자출판이 부각되고 있으며, 이러한 추세는 음악이나 악보에도 확산되는 추세이다.
이러한 전자악보를 보다 편하게 이용하기 위한 선행기술로서, 대한민국 공개특허공보 제 10-2000-0013438호에 ‘전자악보 시스템 및 그 제어방법’이 개시되어 있다.
상기 선행기술은 연주자가 데이터화된 악보를 손을 사용하지 않는 대신 발(페달)을 이용하여 악보를 넘기고 페이지를 검색하는 전자악보 시스템 및 그 제어방법을 개시하고 있다.
그러나 이러한 장치에서도 연주자는 여전히 신체의 일부를 사용하여 악보를 넘겨야 하므로 연주에 집중하기가 곤란하고 더구나, 연주를 위해 발을 사용하여야 하는 악기, 예를 들면, 피아노, 파이프올겐 등과 같은 건반악기의 경우나 마칭밴드(marching band) 연주 시에는 상기한 시스템을 사용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 신체적 조작 없이도 자동으로 연주를 인식하여 전자 악보의 페이지를 넘길 수 있는, 신규하고 진보한 전자 악보 자동 넘김 장치를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
한국 공개특허 제 10-2000-0013438호
본 발명은 건반악기의 타격을 인식하여 연주 상태를 파악하고, 이를 통해 전자 악보의 페이지를 자동으로 넘김 처리하는 전자 악보 자동 넘김 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 진동 발생 기반의 연주 위치 추적의 정확도를 높이는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 본체에 대한 보호성을 높임과 동시에 건반에서 발생한 진동 이외의 타 진동이나 소음을 차음, 흡음할 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치는, 전자 악보를 출력하는 디스플레이 및 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하는 센서부를 구비한 본체; 복수의 페이지와 상기 페이지에 기록된 음표 및 쉼표를 포함하는 구성요소를 포함하는 전자 악보를 저장한 악보 DB와, 상기 진동을 기반으로 상기 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하는 연주 위치 추적 모듈과, 상기 연주 위치와 상기 페이지에서 연주되지 않은 잔여 음표의 수에 따라 상기 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 자동 넘김 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 컨트롤러는, 건반악기의 타격에 의해 발생하는 연주 음의 기준 주파수 대역을 설정하는 기준 주파수 설정부와, 상기 센서부를 통해 감지된 진동에서 상기 기준 주파수 대역을 벗어나는 주파수 대역을 제거하도록 필터 처리하는 필터링 수행부를 포함하는 필터링 수행 모듈을 포함하며, 상기 연주 위치 추적 모듈은, 상기 필터 처리된 진동을 기반으로 상기 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 장치는, 입구가 개방된 상태에서 측면과 바닥면으로 둘러싸여 상기 입구 측으로 상기 본체를 수용하는 케이스;를 포함하 한다.
또한, 상기 본체와 접촉되는 상기 케이스의 측면에는, 발포성 재질의 발포 베이스 90 내지 99 중량부와, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane)를 포함하는 차음성 강화제 1 내지 10 중량부를 포함하는 흡음 레이어가 적층된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치에 따르면,
1) 건반악기의 타격을 인식하여 연주된 음표의 수를 연산하여 이를 기반으로 전자 악보 상에서 현재 연주 위치를 추적하고, 해당 전자 악보의 페이지 상에서 연주되지 않은 음표의 수를 기반으로 페이지의 자동 넘김을 가능케 하여 연주자가 별도의 조작 없이도 페이지를 넘길 수 있어 끊김없는 연주를 가능케 하며,
2) 기준 주파수 대역을 벗어난 진동을 필터 처리하고 이를 기반으로 진동을 인식하도록 함으로써 진동 발생 1회를 하나의 음표로 정확하게 인식하고 연주 위치 추적을 수행하게 되어 연주 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있으며,
3) 본체를 보호하는 케이스의 측면에 흡음 레이어를 적층하여 외부 충격으로부터 본체, 그중에서도 특히 손상이 가해지기 쉬운 본체의 측면을 보호하며, 나아가 첨가된 차음성 강화제를 통해 차음성을 향상시키는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 전자 악보 자동 넘김 장치를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 전자 악보의 본체의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 전자 악보에 연주 위치를 표시한 개념도.
도 5는 본 발명의 주파수 대역의 예시를 나타낸 그래프.
도 6은 시계열적으로 발생하는 진동의 파형을 나타낸 그래프.
도 7은 케이스의 구조를 나타낸 개념도.
도 8은 흡음 레이어의 적층 구조를 나타낸 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
가장 먼저 본 발명의 전자 악보 자동 넘김 장치는 타격에 의해 연주가 수행되는 건반악기와 연동되어 전자 악보의 페이지를 넘김 처리하는 것을 기본으로 하는데, 이는 건반악기의 경우 각각의 건반에 대한 타격이 이루어짐에 따라 연주가 수행되고,
도 1은 본 발명의 전자 악보 자동 넘김 장치를 도시한 개념도이며, 도 2는 본 발명의 전자 악보의 본체의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1, 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 전자 악보 자동 넘김 장치는 본체(100) 및 컨트롤러(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 본체(100)는 디스플레이(110)를 포함하여 전자 악보를 출력할 수 있는 것으로, 바람직하게는 태블릿PC나 소형 넷북, PDA, 노트북과 유사한 무선이동단말기일 수 있으며, 본체(100)는 디지털 형태로 저장된 전자 악보를 출력할 수 있는 것이라면 제한을 두지 않는다.
이때 본체(100)의 일 측에는 센서부(120)가 구비되는데, 여기서 센서부(120)는 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하는 것으로 바람직하게 본체(100)의 경우 건반악기의 보면대에 놓아지는 만큼, 센서부(120)는 디스플레이(110)의 대향 측, 즉 본체(100)의 후면 측에 구비되어 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하게 된다. 이때 센서부(120)는 진동을 인식할 수 있는 것으로, 종래의 피에조(piezo) 효과 방식의 압전 센서로 구성될 수 있다.
나아가 이와 같은 본체(100)의 디스플레이(110)를 통해 출력되는 전자 악보는 복수의 페이지를 포함하여 페이지 넘김이 필요한 것이며, 각각의 페이지에는 음표 및 쉼표를 포함하는 악보의 구성요소가 포함되어 있다. 더불어 바람직하게 악보의 구성요소는 음자리표, 조표, 박자표, 템포 기호, 셈여림 기호 등을 포함할 수 있어, 악보를 구성하는 오선지에 음자리표, 조표, 박자표, 음표, 쉼표, 템포 기호, 셈여림 기호 등이 표시된 것이라 할 수 있다.
컨트롤러(200)는 본체(100)를 통해 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하여, 해당 진동을 기반으로 전자 악보 상에서 연주자가 현재 연주 중인 위치인 연주 위치를 추적하고, 특정 페이지에 대한 연주가 완료되기 전에 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 기능을 제공한다.
즉 본 발명의 전자 악보 자동 넘김 장치에 있어 전자 악보에 대한 자동 넘김 기능을 수행하는 것이 곧 컨트롤러(200)라 할 수 있으며, 이러한 컨트롤러(200)는 바람직하게 본체(100)의 일 측, 바람직하게는 본체(100)를 구성하는 하우징 내부에 탑재되는 것이라 할 수 있다.
나아가 컨트롤러(200)는 본체(100)에 대한 on/off 제어, 디스플레이(110)의 밝기 제어, 마이크의 볼륨 제어 등을 수행하도록 본체(100)에 포함된 다양한 구성 요소 및 기능에 대한 제어 역할을 수행할 수 있는 제어부의 역할을 겸할 수도 있다.
이러한 컨트롤러(200)는 서버PC 및 네트워크 통신망 등을 함께 포함할 수 있는 것으로, 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '파트' 등의 구성단위로써 후술할 예정이다.
이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스' 또는 ‘파트’ 등 의 구성은 컨트롤러(200)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다.
이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는'모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
더불어, 컨트롤러(200)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다.
이하, 이러한 구성을 기반으로 본 발명의 사운드 인식 기반의 전자 악보 자동 넘김 장치에 포함된 컨트롤러(200)의 구성을 보다 세부적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 전자 악보에 연주 위치를 표시한 개념도이다.
도 3, 4를 참조하여 설명하면 본 발명의 컨트롤러(200)는 악보 DB(210), 연주 위치 추적 모듈(220), 딜레이 타임 설정 모듈(240), 자동 넘김 모듈(230)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
악보 DB(210)는 전자 악보를 저장한 것으로, 상술한 바와 같이 음표, 쉼표, 음자리표, 조표, 박자표, 템포 기호, 셈여림 기호를 포함하는 악보의 구성요소를 포함한 전자 악보를 저장하는 것이다. 나아가 악보 DB(210)에 저장되는 전자 악보의 형식은 Finale, Niff, SMDL, MIDI, ScoreML 또는 MusicXML 등 종래의 다양한 전자 악보의 형식을 취할 수 있으며 어떠한 제한도 두지 않는다.
연주 위치 추적 모듈(220)은 진동을 기반으로 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하는 기능을 수행한다. 건반악기에 포함된 각 건반에 대한 타격에 의해 진동이 발생하면, 타격이 일어난 순간 가장 큰 진폭으로 진동이 발생하게 된다. 따라서 임계치 이상의 진폭으로 진동이 발생한 경우 건반악기에 대한 타격이 1회 가해진 것으로 판단하는 것이며, 이를 통해 전자 악보의 특정 페이지에 기재된 음표의 개수 중 몇 번째 음표가 연주되었는지, 다시 말해 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적할 수 있다.
예를 들어 진동이 5번 발생한 것으로 간주된 경우 해당 전자 악보의 연주 중인 페이지 중 5번째 음표에 대한 연주가 일어난 것으로 파악될 수 있는 것이며, 이를 위해서는 전자 악보의 각 페이지에 기재된 음표의 개수에 대한 파악이 이루어져야 함은 물론이다.
나아가 반복적으로 일어나는 건반악기의 각 건반에 대한 타격 사이의 간격, 즉 임계치 이상의 진폭으로 발생한 진동 사이의 간격을 기반으로 해당 건반악기가 연주되는 박자 역시 파악할 수 있어, 전자 악보의 페이지에 기재된 음표 및 쉼표와 건반악기가 연주되는 박자를 대응시켜 보다 정밀한 연주 위치 추적이 이루어질 수 있다.
예를 들어‘도도솔솔라라솔’이 연주되어야 하는 전자 악보의 음표이며, 현재 4번의 진동이 발생한 것으로 파악된 경우 추적된 현재의 연주 위치는 ‘라’가 된다.
자동 넘김 모듈(230)은 현재 연주 위치와 페이지에서 연주되지 않은 잔여 음표의 수에 따라 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 기능을 수행한다.
상술한 연주 위치 추적 모듈(220)을 통해 연주 위치의 추적을 수행하면, 연재되지 않은 잔여 음표의 수가 파악되며, 동시에 연주 음의 음표 파악을 통해 연주자가 해당 악보를 연주 중인 빠르기(bpm, 템포)의 측정이 이루어지면 해당 전자 악보의 템포 대비 연주자의 템포를 비교 처리할 수 있어 해당 페이지의 연주 완료까지 몇 초가 남았는지를 파악할 수 있게 된다.
일 예로 해당 페이지를 연주하는데 약 90초가 걸리며 현재 해당 페이지의 연주 위치가 약 40초 소요 시점인 경우, 연주 완료 예상 시간은 50초 후로 산출될 수 있다.
따라서 상술한 연주 위치와 연주되지 않은 잔여 음표의 수를 기반으로 해당 페이지에 대한 연주 완료 예상 시간을 실시간으로 파악하여, 연주 완료 예상 시간에 도달하기 전에 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 것이다.
예를 들어 연주 완료 예상 시간이 50초 후로 산출된 경우, 50초 내에, 바람직하게는 연주 완료 예상 시간을 10초 정도 남긴 시점에 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 것이다.
여기서 전자 악보의 다음 페이지 넘김 처리는 본체(100)에 구비된 디스플레이(110)에 전자 악보의 다음 페이지를 출력하는 방식으로 이루어질 수 있으며, 이는 가로 방향의 페이지 넘김(전자책의 페이지 넘김)과 같이 이루어질 수도 있고, 혹은 세로 방향 스크롤을 통한 페이지 넘김이 이루어질 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 전자 악보 자동 넘김 장치에 따르면, 전자 악보를 보고 연주를 수행하는 연주자가 페이지를 넘기기 위해 별도의 마우스, 키보드, 터치 패널 등을 이용하지 않더라도, 건반악기의 타격을 인식하여 연주된 음표의 수를 연산하여 이를 기반으로 악보 상에서 현재 연주 위치를 추적할 수 있도록 함으로써, 연주되지 않은 음표의 수를 기반으로 자동으로 페이지 넘김을 가능케 하여 보다 편리하게 악기 연주를 수행할 수 있다.
나아가 본 발명의 컨트롤러(200)는 딜레이 타임 설정 모듈(240)을 더 포함할 수 있는데, 여기서 딜레이 타임 설정 모듈(240)은 현재 연주자가 연주 중인 페이지에 대한 연주를 다 마치기 전에 전자 악보를 다음 페이지로 미리 넘기기 위한 여분 시간인 딜레이 타임을 설정하는 기능을 수행한다.
일반적으로 악기 연주를 수행할 때에는, 본인이 연주 중인 부분보다 뒷 부분의 악보를 미리 확인하며 연주를 수행해야만 연주 전에 미리 다음 악보를 파악할 수 있어, 끊김 없는 연주가 가능하다.
즉 전자 악보의 특정 페이지를 연주 중인 경우, 다음 페이지를 끊김없이 연주하기 위해서는 해당 페이지에 대한 연주를 다 마치기 전에 미리 페이지를 넘겨 다음 페이지에 적힌 악보 내용에 대한 숙지가 이루어져야 하는 것이다.
따라서 해당 페이지에 대한 연주가 완료되기 전에 미리 페이지를 넘기도록, 여분 시간인 딜레이 타임을 설정하여 미리 페이지를 넘기도록 하는 것이 가능하다. 여기서 딜레이 타임은 바람직하게 해당 페이지 연주 완료 10초 전, 20초 전, 30초 전과 같이 설정될 수 있으며, 연주자에 의해 딜레이 타임이 설정될 수 있다.
나아가 딜레이 타임의 경우 연주자의 성향에 맞게 설정될 수 있어, 연주자의 개인 성향에 맞는 악보 넘김 속도의 제어가 가능할 수 있어 보다 연주자에게 최적화된 악보 자동 넘김을 가능케 할 수 있다.
이와 같이 딜레이 타임 설정 모듈(240)을 통해 딜레이 타임이 설정되는 경우, 상술한 자동 넘김 모듈(230)은 연주 위치, 잔여 음표의 수, 그리고 설정된 딜레이 타임에 따라 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리한다.
예를 들어 상술한 구성과 같이 현재 시점에서 연주 완료 예상 시간이 50초 후로 산출되어 있고, 딜레이 타임이 30초로 설정되어 있는 경우 연주 완료 예상 시간이 30초 남은 시점, 즉 현재 시점 기준 20초 후에 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 것이라 할 수 있다.
따라서 이와 같은 딜레이 타임 기반의 전자 악보 자동 넘김 구성에 따르면, 연주 위치와 잔여 음표의 수를 기반으로 특정 페이지의 연주가 끝나기 전 다음 페이지로의 넘김 처리를 수행하는 것에서 더 나아가 설정된 딜레이 타임을 반영하여 사전에 페이지 넘김 처리를 수행할 수 있어, 연주자의 성향에 특화된 악보 넘김 처리가 가능하여 보다 끊김없는 연주를 가능케 할 수 있다는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 주파수 대역의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 컨트롤러(200)는 센서부(120)를 통해 감지된 진동에 있어, 건반악기의 타격에 의해 발생한 진동의 주파수 대역이 아닌 그 외의 주파수 대역을 제거하여 진동 발생 횟수, 즉 타격 횟수 인식률을 높이기 위해 필터링 수행 모듈(250)을 더 포함할 수 있는데, 이때 필터링 수행 모듈(250)은 기준 주파수 설정부(251) 및 필터링 수행부(252)를 포함하여 구성될 수 있다.
기준 주파수 설정부(251)는 건반악기의 타격에 의해 발생하는 연주 음의 기준 주파수 대역을 설정하는 기능을 수행한다. 이는 건반악기에 포함된 건반을 타격할 때 발생하는 연주 음을 공지의 주파수 분석 프로그램을 통해 분석하여, 연주 음의 ‘기준 주파수 대역’을 설정하는 것이다.
이는 건반악기를 연주할 때 발생하는 건반의 타격 이외에도, 연습실 내부에서 의자를 끌거나 할 때 발생하는 진동, 혹은 악기 교습 시 발생할 수 있는 강사의 전자 악보의 특정 부위 지시 또는 타격에 의해 발생할 수 있는 진동과 같이 건반악기 인근에서 발생할 수 있는 진동은 다양성이 존재하기 때문에, 센서부(120)를 통해 감지되는 진동 역시 이같은 다양성을 가질 수 있다.
따라서 이러한 다양한 진동 중에서 주요 관심사인 건반악기의 건반 타격 시 발생하는 진동만을 집중하여 분석하기 위해서는 건반 타격 시 발생하는 진동, 즉 연주 음의 주파수 대역 및 파형 특성을 미리 파악하여 이에 해당하는 소리만을 추출할 필요가 있는데, 바로 이 기준 주파수 대역이 다른 소리와 차별화 되는 연주 음 고유의 소리 특성 중 주파수 대역 특성을 정규화 시킨 것이라 할 수 있다.
예를 들어 건반악기 중에서도 피아노의 예를 들면,
1) 유의미한 데시벨 값을 가진 주파수 대역은 27.5 내지 4186.0Hz이고,
2) 440 내지 1700Hz 대역에서 하이 피크 특성을 가지며,
3) 27.5 내지 1700Hz 대역에서는 상승 기울기 A를 가지고 1700 내지 4186.0 대역에서는 하강 기울기 B를 가지되 A의 절대값이 B의 절대값보다 크다.
즉, 이러한 파형 특성에서 기준 주파수 대역을 설정할 수 있는 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
일 예로, 도 4와 유사한 파형 특성을 가진 진동, 즉 연주 음에서 유의미한 데시벨 값을 가진 주파수 대역에 해당하는 27.5 내지 4186.0Hz를 기준 주파수 대역으로 설정할 수 있다.
다른 예로서, 기준 주파수 대역을 복수 개로 설정하는 것이 가능한데, 상기 27.5 내지 4186.0Hz를 제 1 기준 주파수 대역으로 설정한 다음, 하이 피크 특성을 가진 440 내지 1700Hz를 제 2 기준 주파수 대역으로 설정하고, 하강 기울기 B를 가진 파형 특성을 가진 1700 내지 4186Hz를 제 3 주파수 대역으로 설정할 수 있다.
정리하면, 기준 주파수 대역은 특징적인 파형 특성을 가진 특정 주파수 대역을 의미하는 것으로서 디테일한 기준을 제시하기 위해서 복수 개로 구분될 수 있고 이를 통해 후술할 소리 분석 구성의 분석 기준을 제시하는 기반을 제공한다. 특히, 본 발명에서는 기준 주파수 대역이 단순히 주파수 범위만을 결정하는 것이 아니라 상술한 특징적인 파형 특성을 구비한 개념으로 이해할 수 있다.
즉, 기준 주파수 대역 설정부는 상술한 기준 주파수 대역을 설정하는 것은 물론 건반악기에 포함된 건반을 타격할 때 발생하는 진동, 즉 연주 음의 기본적인 파형 특성을 파악하는 기능을 함께 제공한다.
도 6은 시계열적으로 발생하는 진동의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 필터링 수행부(252)는, 센서부(120)를 통해 감지된 진동에서 기준 주파수 대역을 벗어나는 주파수 대역을 제거하도록 필터 처리를 수행하는 기능을 제공한다.
도 6의 예를 들면, 도 6의 시간대 t1, t2, t3중 t1 및 t2의 파형 특성은 상술한 도 5와 유사한 파형 특성을 가지나, t3는 도 5와 다른 파형 특성을 가진 것을 알 수 있다. 다시 말해, t3의 진동은 앞서 설명한 파형 특성이 기준 주파수 대역에서 나타나지 않았다는 의미이다.
예를 들어, t3의 소리는 건반악기의 건반 타격시 발생하는 진동이 아닌 진동, 예를 들어, 연주자가 의자를 끌면서 발생하는 진동, 강습자가 악보를 건들거나 악기의 일 측을 건들면서 발생하는 진동, 나아가 연주자 또는 강습자가 말을 하거나 노래를 부르면서 발생하는 진동일 수 있다.
즉, 필터링 수행부(252)는 시계열적으로 진동이 반복 입력된 상황에서 상술한 파형 특성(기준 주파수 대역을 기준으로 한 파형 특성)을 갖지 않은 시간대의 진동을 제거하도록 필터 처리하는 기능을 수행하는 것이다.
다시 말해 따라서 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동의 주파수 대역인 기준 주파수 대역을 벗어나는 주파수 대역이 제거됨으로서 연주자가 의자를 끌면서 발생하는 진동, 강습자가 악보를 건들거나 악기의 일 측을 건들면서 발생하는 진동와 같이 건반의 타격에 의해 발생하는 진동이 아닌 전혀 다른 진동이 입력된 특정 시간대의 진동를 분석 대상에서 제외시킨다는 의미이다.
이를 통해, 연주 위치 추적 모듈(220)은 필터 처리된 진동을 기반으로 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하게 되는데, 이때 필터 처리된 진동을 기반으로 추적이 이루어지므로 건반악기의 건반 타격에 의해 발생한 진동, 즉 연주 음이 아닌 다른 진동의 경우 필터 처리를 통해 제거된 상태이므로, 진동 발생 1회를 하나의 음표로 정확하게 인식하고 연주 위치 추적을 수행하게 되어 연주 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있다는 장점이 있다.
더하여 필터링 수행 모듈(250)은, 노이즈 대역 설정부(253)와 추가 필터링부(254)를 포함하여 노이즈를 제거하고 보다 정확한 필터 처리를 수행하는 것이 가능하다. 여기서 노이즈 대역이라 함은 상술한 기준 주파수 대역 중에서 일정 수준 이하의 강도를 나타내는 진동을 보이는 주파수 대역을 의미한다.
이때, 노이즈 대역를 설정하는 기준인 일정 수준의 강도, 바람직하게는 진동의 세기를 본 발명에서는‘기준 강도’이라 하는데, 기준 강도는 악기 진동 시 발생할 수 있는 진동의 강도(진동 가속도)인 0.1내지 1mm/sec 등으로 설정될 수 잇으나, 이러한 기준 강도는 건반악기와 본체(100) 사이의 거리, 나아가 건반악기가 설치된 주변 환경에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.
그러나 일반적으로 건반악기에서 본체(100)가 놓여지는 장소는 보면대이기 때문에, 보면대에서 건반악기의 각 건반 간의 평균적인 거리에서 발생되는 진동의 세기(크기)는 특정값으로 수렴되는 것으로 규정할 수 있다.
따라서 추가 필터링부(254)는 상술한 센서부(120)를 통해 감지된 진동에서 노이즈 대역을 제거하도록 추가 필터 처리하는 기능을 수행하는데, 이는 상술한 노이즈 대역 설정부(253)에서 유의미한 진동 세기를 나타내는 특정 진동 강도(진동 가속도)의 값을 기준 강도로서 분석 기준의 하나로 설정하였으므로, 진동 분석 및 연주 위치 추적의 신속성을 위해 이 진동 강도 값 이하의 파형을 가진 주파수 대역을 제거할 수 있도록 하여 노이즈를 제거할 수 있도록 한 것이다.
즉, 노이즈 대역에 속하는 진동은 진동의 강도가 매우 작아 상대적으로 중요도가 낮다고 판단 될 수 있는 주파수로서, 일반적으로 건반의 타격에 의해 발생한 진동의 경우 점차적으로 그 강도가 약해지면서 소거되는 특성을 갖는데, 이 경우 진동이 점차적으로 소거되어가는 과정에 남아있는 진동, 즉 노이즈 대역의 진동이 남아있는 과정에서 건반의 추가적인 타격이 발생하게 되면, 진동이 중첩되며 정확한 인식이 불가능할 수 있다.
따라서 이와 같은 노이즈 대역의 진동을 제거함에 따라 분석이 불필요한 스펙트럼을 제거한 상태에서 진동을 인식하고 연주 위치를 추적할 수 있어, 연주 위치 추적의 신속성 및 정확성을 더욱 높일 수 있다는 특징이 있다.
도 7은 케이스의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 전자 악보 자동 넘긴 장치는 입구가 개방된 상태에서 측면(301)과 바닥면(302)으로 둘러싸여 입구 측으로 상기 본체(100)를 수용하는 케이스(300)를 더 포함할 수 있다.
이러한 케이스(300)는 본체(100)를 보호하는 것으로, 외부에서 가해지는 충격 등으로 인해 본체(100)가 파손되지 않게 보호하는 것이라 할 수 있으며 종래의 스마트폰 보호 케이스 또는 태블릿PC 보호 케이스라 할 수 있다.
이와 같은 케이스(300)가 포함됨에 따라 본체(100)에 대한 보호 기능을 강화할 수 있으며, 외부 충격에 의해 본체(100)가 파손되거나, 반복적인 사용 등에 의하여 본체(100)의 표면이 오염되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
나아가 여기서 바닥면(302)에는 관통 형성된 복수의 관통공(320)이 포함되어 있을 수 있는데, 이는 바닥면(302)이 일반적으로 보면대, 즉 건반악기와 본체(100)의 접촉 매개체가 되는 만큼 건반악기와 접촉되는 면인 바닥면(302)에 관통공(320)을 형성하여 관통공(320)을 통해 진동이 보다 쉽게 전달되도록 할 수 있는 것이다.
이는 일반적으로 건반악기에서 발생되는 진동이 케이스(300)의 바닥면(302)을 통해 본체(100)에 전달되는 것에서 기인한 것으로, 따라서 케이스(300)를 통해 본체(100)를 보호하면서도 건반악기에서 발생된 진동을 보다 쉽게 인식할 수 있도록 할 수 있다.
도 8은 흡음 레이어의 적층 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 보다 바람직하게 본체(100)와 접촉되는 케이스(300)의 측면(301)에는, 발포성 재질의 발포 베이스 90 내지 99 중량부와, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane)를 포함하는 차음성 강화제 1 내지 10 중량부를 포함하는 흡음 레이어(310)가 적층될 수 있다.
이때 흡음 레이어(310)는 케이스(300)의 측면(301), 그중에서도 내측면에 적층되어 본체(100)의 측면에 직접적으로 접촉되는 레이어인데, 여기서 흡음 레이어(310)는 건반악기에 의해 발생할 수 있는 진동 이외의 외부 진동을 흡수하고, 나아가 흡수된 진동, 즉 소리가 외부로 빠져나가지 않게 차음하여, 본체(100)로 하여금 측면(301)에서 발생된 진동에 대한 인식을 감소시키고, 케이스(300) 내부로 전파된 진동의 인식률을 높이기 위해 구비되는 것이다.
이는 일반적으로 건반악기에서 발생되는 진동이 케이스(300)의 바닥면(302)을 통해 본체(100)에 전달되고, 측면(301)에서 인식되는 진동이라 함은 일반적으로 연주자를 교습하는 교습자가 악보를 건들거나 치면서 발생하는 진동이므로, 이와 같은 노이즈 진동이나 소리를 차단함과 동시에 상술한 관통공(320)을 통해 케이스(300) 내부로 인식된 진동은 최대한 인식할 수 있도록 하여 건반에서 발생하는 진동만을 인식할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 흡음 레이어(310)는 발포성 재질의 발포 베이스 90 내지 99 중량부와, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane)를 포함하는 차음성 강화제 1 내지 10 중량부를 포함하는데, 여기서 발포 베이스는 발포성 재질, 라텍스, 에틸렌비닐아세테이트, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무, 부틸 고무, 페놀 수지 중 적어도 어느 하나 일 수 있다.
따라서 이러한 발포 베이스는 상술한 재질 중 적어도 어느 하나를 발포시킨 것으로, 기본적으로 발포재로 이루어져 흡음 기능을 가짐과 동시에 케이스(300)의 측면(301)에서 가해지는 충격에 대한 흡수성을 높여 본체(100)에 대한 보호 성능을 높일 수 있다.
차음성 강화제는 유효 성분으로서 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane)을 포함하는데, 여기서 3-아미노프로필트리에톡시실란은 실란계 화합물로서 발포 베이스와 첨가시 나노 필러의 역할을 수행하여 발포재인 흠음 레이어의 발포된 기공의 크기를 균일화하고 투과손실을 증가시켜 차음성능을 향상시키는 효과가 있다.
따라서 이와 같은 흡음 레이어(310)는 발포성 재질을 지닌 발포 베이스를 통해 흡음성을 증가시킴과 동시에 외부 충격으로부터 본체(100), 그중에서도 특히 손상이 가해지기 쉬운 본체(100)의 측면을 보호하며, 나아가 첨가된 차음성 강화제를 통해 차음성을 향상키시고 발포성 재질인 발포 베이스의 기공 크기를 균일화하여 보다 안정적인 발포 구조를 형성할 수 있는 특징이 있다.
이와 같은 본 발명의 차음성 강화제의 기능을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 차음성 강화제를 포함하는 발포재의 실시예 1로 구성되어 있고, 비교예는 종래의 발포재이다.
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<실시예 1>
차음성 강화제로서 3-아미노프로필트리에톡시실란을 준비하였다.
차음성 강화제 NBR 수지와 혼합하여 기능성 강화제 10 중량%를 포함하는 탄성재 조성물을 제조하였으며, 이를 발포 처리하여 발포재를 제조한 뒤 이를 패드 형상으로 성형하였다.
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<비교예>
NBR 수지를 발포 처리하여 발포재를 제조한 뒤 이를 패드 형상으로 성형하였다.
<물성 평가>
상기 실시예와 비교예에서 제조한 조성물의 물성을 측정하기 위하여 다음과 같은 항목의 물성을 평가하였다. 또한, 하기의 각 물성 측정 기준에 따라 열선 커터를 사용하여 실시예 및 비교예에서 제조된 시편의 크기를 조절하였다.
(1) 고온압축줄음률 (%): ISO 1856-A 규격에 따라 70℃ 온도에서 일정 높이로 압축한 상태에서 22 시간 동안 시편을 방치한 후 시편을 꺼낸 후, 상온 상황에서의 최종 높이를 측정하고, 하기 식 1에 따라 고온압축줄음률을 산출하였다.
<식 1>
고온 압축 줄음률 (%) = │( A - B ) / A │ x 100
상기 식 1에서, A는 시험전 시험편의 초기 두께로 50mm*50mm*25mm(가로*세로*높이)중 높이 25mm에 해당되며, B는 시편을 70℃에서 두께의 50%(=12.5mm)로 압축한 상태에서 22시간 방치한 후 시편을 꺼내고, 규격에 규정된 열전도율을 갖는 나무 위에 30분을 방치한 후 측정한 높이이다.
(2) 인장 강도 및 신율: ISO 1798(연질 발포 고분자 재료 - 인장 강도 및 신장률 측정 방법) 규격에 따라 측정하였다.
(3) 정하중 시 변위: KS R 1080규격에 따라 55kgf 하중을 200mm/분의 속도로 가하면서 변위 값을 측정하였다. 상기 정하중 시 변위는 규정된 규격의 폴리우레탄폼을 시편 위에 부착한 후 측정하였다.
(4) 차음성: 투과손실 측정 장비인 유니켈라 사의 "APAMAT-Ⅱ" 장비를 이용하여 차음성을 측정하였다. 이때 시편의 크기는 840×840mm이고, 기본 원재가 되는 것은 840×840×0.8mm 크기의 SPCC 강판을 사용하여 측정하였는데, 강판만 있을때의 차음성을 측정하여 그때의 결과치(A)를 측정하고, 강판 위에 시편을 올려 놓은 뒤 차음성을 측정하여 그때의 결과치(B)를 측정하여 A-B의 값을 계산하였는데, 값이 클수록 투과손실이 좋은 것으로 판단하였고, 좋음, 보통, 나쁨의 3단계 값으로 나타내었다.
표 1은 물성 평가 결과를 나타낸 표이다.
물성 평가 결과 실시예 1 비교예
시편 물성 고온압축줄음률(%) 40 60
신율(%) 50 35
압축강도
(kgf/cm2)		 0.7 1.6
적층된
구조물 물성		 정하중시 변위
(mm)		 42 20
차음성 좋음 나쁨

표 1을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1은 비교예에 비해 고온압축줄음율이 낮고 신율이 높은 우수한 물성을 나타냄과 동시에, 과하게 높지 않고 적절한 수준의 압축강도를 나타내며 정하중시 변위가 충분하어 충분한 쿠션감 및 진동 저감 기능을 나타냄과 동시에 뛰어난 흡음 기능을 나타낼 수 있다는 결과를 확인할 수 있다.
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지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
100 : 본체 110 : 디스플레이
120 : 센서부 200 : 컨트롤러
210 : 악보 DB 220 : 연주 위치 추적 모듈
230 : 자동 넘김 모듈 240 : 딜레이 타임 설정 모듈
250 : 필터링 수행 모듈 251 : 기준 주파수 설정부
252 : 필터링 수행부 253 : 노이즈 대역 설정부
254 : 추가 필터링부 300 : 케이스
301 : 측면 302 : 바닥면
310 : 흡음 레이어 320 : 관통공

Claims (8)

  1. 타격 기반의 진동 인식을 통한 전자 악보 자동 넘김 장치로서,
    전자 악보를 출력하는 디스플레이 및 건반악기의 타격에 의해 발생하는 진동을 인식하는 센서부를 구비한 본체;
    입구가 개방된 상태에서 측면과 바닥면으로 둘러싸여 상기 입구 측으로 상기 본체를 수용하는 케이스;
    복수의 페이지와 상기 페이지에 기록된 음표 및 쉼표를 포함하는 구성요소를 포함하는 전자 악보를 저장한 악보 DB와, 상기 진동을 기반으로 상기 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하는 연주 위치 추적 모듈과, 상기 연주 위치와 상기 페이지에서 연주되지 않은 잔여 음표의 수에 따라 상기 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 자동 넘김 모듈을 포함하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 본체와 접촉되는 상기 케이스의 측면에는,
    발포성 재질의 발포 베이스 90 내지 99 중량부와, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane)를 포함하는 차음성 강화제 1 내지 10 중량부를 포함하는 흡음 레이어가 적층된 것을 특징으로 하는, 전자 악보 자동 넘김 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 페이지에 대한 연주가 끝나기 전에 상기 전자 악보를 다음 페이지로 넘기기 위한 여분 시간인 딜레이 타임을 설정하는 딜레이 타임 설정 모듈을 포함하며,
    상기 자동 넘김 모듈은,
    상기 연주 위치와 상기 잔여 음표의 수, 상기 딜레이 타임에 따라 상기 전자 악보를 다음 페이지로 넘김 처리하는 것을 특징으로 하는, 전자 악보 자동 넘김 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    건반악기의 타격에 의해 발생하는 연주 음의 기준 주파수 대역을 설정하는 기준 주파수 설정부와,
    상기 센서부를 통해 감지된 진동에서 상기 기준 주파수 대역을 벗어나는 주파수 대역을 제거하도록 필터 처리하는 필터링 수행부를 포함하는 필터링 수행 모듈을 포함하며,
    상기 연주 위치 추적 모듈은,
    상기 필터 처리된 진동을 기반으로 상기 전자 악보에서 현재 연주되고 있는 위치인 연주 위치를 추적하는 것을 특징으로 하는, 전자 악보 자동 넘김 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 필터링 수행 모듈은,
    상기 기준 주파수 대역 내에서 기 설정된 기준 강도보다 낮은 강도를 갖는 주파수 대역을 노이즈 대역으로 설정하는 노이즈 대역 설정부와,
    상기 센서부를 통해 감지된 진동에서 상기 노이즈 대역을 제거하도록 추가 필터 처리하는 추가 필터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 악보 자동 넘김 장치.
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