KR20020060338A - 전자 음악 장갑 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자가 손가락을 이용하여 음악을 발생할 수 있는 전자 음악 장갑 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 사용자의 각 손가락에 해당하는 장갑의 손가락 부위에 설치되어 손가락의 굴신을 감지하여 출력하는 다수의 손가락 센서가 장착된 한 쌍의 전자 장갑과; 상기 전자 장갑과 관련되어 다수의 음악 옥타브 중에서 어느 한 옥타브를 선택하여 출력하는 옥타브 선택 스위치와; 상기 전자 장갑에 설치된 다수의 손가락 센서에서 출력되는 다수의 신호와 상기 옥타브 선택 스위치의 출력 신호를 선택적으로 입력받는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서에 연결되어 입력되는 옥타브 선택 스위치와 전자 장갑의 각 손가락 스위치의 신호를 입력받아 가공하여 출력하는 제어부와; 상기 제어부로부터 상기 옥타브 선택 스위치와 전자 장갑의 신호를 입력받아 선택된 옥타브와 전자 장갑의 각 손가락 스위치에 해당하는 음원을 발생시켜 주는 컴퓨터와; 상기 제어부와 컴퓨터간에 교환되는 데이터의 포맷을 변경시켜 주는 컨버터로 구성된다.

Description

전자 음악 장갑 시스템{System of Electronic Music Glove}

본 발명은 전자 음악 장갑 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 손가락을 이용하여 음악을 발생할 수 있는 전자 음악 장갑 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 우리는 전자적인 소리를 실시간으로 연주하는 방법과 인간의 움직임을 전자적인 소리로 변환시키려는 노력을 기울이고 있다. 전자 악기의 형태는 키보드나 기타 또는 윈도우즈 인스트루먼트와 같은 법주를 벗어나 계속 발전하고 있는 경향이다.

그리고, 새로운 기술들은 표준적인 악기의 변수들을 악기 연주자로 하여금 자유자재로 조절할 수 있도록 발전시켰다. 새로운 컨트롤러들을 이용해 연주자들은 허공을 향해 뛰어 오르면서, 혹은 휘저으면서 음악을 연주할 수 있게 된 것이다.

신서사이저는 MIDI를 이용해서 전자음악을 생성 컨트롤러들과 데이터를 주고받는다. 과거에 MIDI는 특수한 소리를 재생하거나 연주하는 데만 이용되었으나, 근래에는 음악의 전자적인 분석이 새로운 연주 인터페이스의 발전과 독립적으로 행해지고 있다.

특히, 기존의 음악 발생기는 일정한 자리에 고정되어 있거나, 휴대할 수 있다하더라도 자유자재로 활동을 할 수 없는 활동상의 제약을 주는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 장갑과 같이 간편하게 사용자의 손에 착용함으로써 음악을 연주할 수 있는 전자 음악 장갑을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 음악 장갑 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10∼12 : 풋 스위치20, 21 : 전자 장갑

30 : 멀티플렉서40 : 제어부

50 : 컨버터60 : PC

65 : COM 포트

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자의 손에 착용하는 것으로, 사용자의 각 손가락에 해당하는 장갑의 손가락 부위에 설치되어 손가락의 굴신을 감지하여 출력하는 다수의 손가락 센서가 장착된 한 쌍의 전자 장갑과; 상기 전자 장갑과 관련되어 다수의 음악 옥타브 중에서 어느 한 옥타브를 선택하여 출력하는 옥타브 선택 스위치와; 상기 전자 장갑에 설치된 다수의 손가락 센서에서 출력되는 다수의 신호와 상기 옥타브 선택 스위치의 출력 신호를 선택적으로 입력받는 멀티플렉서와; 상기 멀티플렉서에 연결되어 입력되는 옥타브 선택 스위치와 전자 장갑의 각 손가락 스위치의 신호를 입력받아 가공하여 출력하는 제어부와; 상기 제어부로부터 상기 옥타브 선택 스위치와 전자 장갑의 신호를 입력받아 선택된 옥타브와 전자 장갑의 각 손가락 스위치에 해당하는 음원을 발생시켜 주는 컴퓨터와; 상기 제어부와 컴퓨터간에 교환되는 데이터의 포맷을 변경시켜 주는 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 음악 장갑 시스템을 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 사용자가 간단하게 손에 전자 장갑을 착용함으로써 음악을 연주할 수 있는 것이다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 전자 음악 장갑 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명은 MIDI(Music Instrument Digital Interface)와 하드웨어적인 컨트롤러 시스템을 이용하여 다양한 종류의 소리를 재생할 수 있고, 이러한 새로운 기술들을 이용해서 손가락의 움직임을 센서들을 통해 입력받아 실시간으로 음표를 재생할 수 있는 EMG(Electronic Music Glove) 시스템에 대한 것이다.

10개의 손가락 각각에 사운드 카드에 내장된 표준 MIDI 음원들을 설정할 수 있는 다수의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)가 내장된 한 쌍의 전자 장갑(20, 21)을 이용하여 간단한 음악을 실시간으로 연주할 수 있다.

전자 음악 장갑 시스템은 전자 장갑(20, 21)의 손가락 각각에 연결된 10개의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)를 이용해 손가락 마디의 움직임을 관찰하고, 옥타브 입력을 위해 3개의 풋 스위치(10∼12)를 사용한다.

여기서, 상기 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)는 손가락의 굴신에 따라 저항치가 변화하는 플렉스 센서로 구성된다. 즉, 플렉스 센서는 가변 저항이며, 얇은 막대기 모양으로 안쪽이나 바깥쪽으로 휘어질 때 각기 다른 저항 값을 갖기 때문에 공급되는 전류에 대하여 서로 다른 전압을 출력한다.

또한, 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)와 풋 스위치(10∼12)들을 컨트롤하기 위한 제어부(40)와 그 외의 부가회로로 구성된다.

손가락 마디를 움직이면 각각의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)의 저항이 변화하며, 이 것은 각 전압 신호로 바뀐다.

상기 전압 신호는 멀티플렉서(30)에 의하여 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)와 풋 스위치(10∼12)를 선택되어, 어느 위치의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)인지와 옥타브인지를 결정할 수 있다.

상기 제어부(40)는 상기 풋 스위치(10∼12)에 의하여 선택된 옥타브와 굴신이 이루어지는 손가락의 위치를 파악하여, 이를 일정 데이터 포맷으로 변환하여 출력한다.

상기 제어부(40)에서 출력되는 데이터는 컨버터(50)에 의하여 시리얼 데이터로 변환되어 컴퓨터(60)의 시리얼 포트(65, COM1)로 입력된다.

따라서, 전자 음악 장갑으로부터 입력받은 데이터들을 분석하여 컴퓨터(60)는 어떤 손가락이 휘어졌는지 감지하고, 이를 MIDI 신호로 바꾸어서 사운드카드로 출력하게 된다.

그리고, 풋 스위치(10∼12)를 이용하여 몇 개의 옥타브를 구현할 수 있으며, 코러스와 잔향, 리듬 그리고 볼륨과 같은 음악적 효과를 MIDI 메시지를 이용해서 구현할 수 있다.

상기 제어부(40)는 몇 개의 A/D 변환기와 RS232C 직렬 통신 프로토콜을 이용해서 8-비트의 직렬 데이터 통신을 구현 할 수 있는 RX/TX 포트, 그리고 입력 또는 출력으로 설정할 수 있는 여러 개의 포트를 지원한다.

상기 컨버터(50)는 컴퓨터(60)의 COM1 포트(65)와 제어부(40)의 TX/RX 포트간의 전압 차이를 맞추기 위해 사용된다. 또한, 제어부(40)는 A/D 변환을 위한 5개의 포트를 제공한다.

하지만, EMG에서는 10개의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)와 3개의 풋 스위치(10∼12)를 연결하여 컨트롤해야하므로, 2개의 아날로그형 멀티플렉서(30)를 이용해 시분할 방식으로 10개의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)와 3개의 풋 스위치(10∼12)들로부터 아날로그 데이터를 입력받는다.

제어부(40)는 10개의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)들 중 하나의 센서로부터 전압 신호를 입력받기 위해 아날로그 멀티플렉서(30)로 컨트롤 신호를 보내고, 이 컨트롤 신호에 의해 선택된 하나의 손가락 센서에 인가된 전압, 즉 아날로그 입력을 내장된 A/D 포트를 통해 읽어 들인다. A/D 변환기를 통해 8-비트의 디지털 신호로 변환된 데이터는 컴퓨터(60)와 COM1 포트(65)로 RS232C 직렬 통신 프로토콜을 이용해서 컴퓨터(60)로 보내지고, 컴퓨터(60)는 이 데이터들을 분석하여 MIDI 메시지로 변환하고, 컴퓨터(60)에 내장된 사운드 카드 내에 저장된 MIDI 음원들을 스피커로 출력하게 된다.

MIDI (Musical Instrument Digital Interface)는 전자적인 악기들 사이에 실시간으로 연주와 관련된 정보를 교환하기 위해 표준화된 규격이다. MIDI 규격은 트랜스미터와 리시버와 같은 하드웨어를 규정하고 또한 그들 간의 데이터 포맷들을 규정한다. 각각의 악기의 상태는 채널 메시지와 시스템 메시지로 구분되는 메시지들을 이용해 표현된다.

채널 메시지는 MIDI 채널을 포함한다. 각각의 악기들은 각각의 채널에 할당된다. 예를 들어 피아노는 채널 1번에, 플룻은 채널 2번에 할당될 수 있다. 시스템 메시지는 시스템간에 공유되는 메시지이다.

요즘 모든 사운드 카드는 MIDI를 지원하며 MIDI규격에 정의된 악기 음원 이외에도 다양한 음원들을 제공한다. 그러므로 연주자는 본 발명에 따른 전자 음악 장갑 시스템을 이용하여 시스템에서 지원하는 모든 음원을 재생할 수 있다.

한편, 본 발명은 제어부(40)에서 어셈블리 언어를 사용하고 컴퓨터(60)측 응용 프로그램 제작에서는 C++ 언어를 사용하였다.

제어부(40)에 내장된 컨트롤 레지스터들을 초기화한 후 컴퓨터(60)로부터 입력되는 컨트롤 신호를 초기화한 후 컴퓨터(60)로부터 입력되는 컨트롤 신호에 반응하는 메시지로 구동 되도록 프로그래밍하였다.

제어부(40)는 입력 또는 출력으로 조정 가능한 22개의 포트를 A, B, C 세 그룹으로 나누어 제공한다. 본 발명에서는 A 그룹은 아날로그 입력으로, B 포트는 아날로그 멀티플렉서(30) 컨트롤 신호 출력으로, 그리고 C 포트는 컴퓨터(60)와의 직렬 통신을 위한 RX/TX 포트로 사용하였다.

내장된 A/D 변환기의 수보다 많은 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)들과 풋 스위치(10∼12)를 컨트롤하기 위해 시분할 방식을 사용하였으며, 이를 위해 B 포트가 컨트롤 출력으로 사용되었다.

제어부(40)는 아날로그 멀티플렉서(30)를 제어하기 위한 컨트롤 신호를 보내고, 10개의 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)들 중 하나에 인가된 전압 신호를 A포트를 통해 읽어 들인다. 또한, 풋 스위치(10∼12)들의 상태를 읽어 들이기 위해 직렬 통신을 위해 사용된 C포트의 일부를 사용한다. 풋 스위치(10∼12)를 사용하여 음표의 옥타브를 조절한다.

예를 들면, 연주자가 첫 번째 풋 스위치(10)를 밟은 채로 엄지손가락을 구부리면 연주자는 C4 음을 들을 수 있으며, 두 번째 풋 스위치(11)를 밟은 채로 엄지손가락을 구부리면 C5음을 듣게 된다.

연주자는 컴퓨터(60)에서 실행되는 응용프로그램에서 각각의 풋 스위치(10∼12)마다 해당되는 옥타브를 지정할 수 있다. 포트 C의 7번 핀은 RX(Receive) 포트로 6번 핀은 TX(Transmit) 포트로 할당된다.

이와 같이 각각의 포트 그룹들을 설정한 후 EMG 시스템은 컴퓨터로부터 입력되는 컨트롤 신호를 기다리게 된다. 전체적으로 제어부(40) 프로그램은 메시지 루틴과 같은 성격을 띤다.

EMG 시스템은 컴퓨터에서 응용프로그램을 실행시킨 후 시스템에 전원이 제공되는 순간 컴퓨터로부터 입력되는 컨트롤 신호를 기다리게 된다. 응용 프로그램은 크게 'SerialPort' 클래스와 'Player' 클래스로 구성된다. 이 두 클래스는 C++ 언어의 객체 개념을 이용해서 디자인되었다.

'SerialPort' 클래스는 컴퓨터와 EMG 시스템간의 통신을 담당하며, 컴퓨터에 부착된 시리얼 포트를 통해서 데이터를 주고받는다. 전송속도는 초당 2400 바이트이며 이것은 EMG 시스템으로부터 입력되는 사용자들의 연주 정보를 처리하기에 충분한 시간이 된다.

'Player' 클래스는 EMG 시스템으로부터 입력되는 신호들을 분석하고, 그에 해당하는 음표와 음표의 길이 그리고 음표를 누르는 속도, 그리고 그 음표에 적용된 음악적 효과들을 결정한다. 음표의 길이를 결정하기 위해서 응용 프로그램은 시스템 시간을 사용한다. 즉, 첫 번째 음표와 두 번째 음표 사이의 시스템 시간 값은 첫 번째 음표의 길이로 저장된다. 본 논문에서는 데이터베이스 시스템을 이용해서 예전에 연주한 음악을 저장하고 재생시킬 수 있다. 음표의 속도는 손가락이 구부러지는 순간, 신호의 변화폭을 관찰하여 결정할 수 있다. 손가락이 구부러지면, 그 속도는 느리거나 빠를 수 있다. 응용 프로그램에서는 각각의 손가락마다 30개의 연속적인 데이터 샘플들을 순차적으로 저장함으로써 첫 번째 샘플과 마지막 샘플간의 변화 폭을 관찰할 수 있다. 이러한 데이터들을 이용하여 입력된 데이터를 MIDI 메시지로 변환하고 사운드 카드의 음원을 이용하여 결정된 음표를 스피커로 출력한다.

본 발명에서 컴퓨터(60)와 제어부(40)간의 데이터 통신은 컴퓨터의 COM1 포트를 통해서 이루어진다. 컴퓨터 측에서 응용 프로그램을 실행시킨 후, EMG 시스템에 전원을 공급하면, 두 장치간에 통신 통로를 연결하게 되며, 이 두 장치가 성공적으로 연결이 되면, 컴퓨터의 응용 프로그램에서 보내는 'Are you ready?' 메시지에 EMG 시스템에서는 'I am ready' 메시지로 응답하게 된다.

다음으로 컴퓨터 측 응용 프로그램에서는 현재 플렉스 센서들의 상태를 읽어 들이기 위해 현재 데이터 샘플들을 보내달라는 'Send samples' 메시지를 EMG 시스템 측으로 전송하게 된다. 이에 EMG 시스템은 Acknowledge 메시지를 전송한 후 샘플 데이터들을 직렬 통신 선을 이용해서 컴퓨터 측으로 전송하며, 전송이 완료된 후 'OK' 메시지를 붙여서 전송함으로써, 샘플 데이터의 전송 완료를 알린다.

위와 같은 과정들을 거친 후, 컴퓨터의 응용 프로그램을 이용하여 각각의 손가락에 MIDI 악기들을 배치하고, 여러 가지 음악적 효과들을 채널에 설정하고, 각각의 풋 스위치(10∼12)가 담당하는 옥타브를 결정한다. 마지막으로 현재 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)서의 평균값을 구한 후, 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)의 ON/OFF를 결정할 마진 값을 설정한다. 즉, 이 값보다 큰 값이 입력되면, 그 손가락 센서(20a∼20e, 21a∼21e)서에 설정된 음표가 출력되며, 이 값보다 작은 값이 입력되면 음표의 소리는 나지 않는다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 연주자가 손에 전자 음악 장갑을 착용하고 자유로운 상태에서 손가락을 굴신함으로써 음악을 연주할 수 있는 효과를 제공한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 사용자의 각 손가락에 해당하는 장갑의 손가락 부위에 설치되어 손가락의 굴신을 감지하여 출력하는 다수의 손가락 센서가 장착된 한 쌍의 전자 장갑과;

   상기 전자 장갑과 관련되어 다수의 음악 옥타브 중에서 어느 한 옥타브를 선택하여 출력하는 옥타브 선택 스위치와;

   상기 전자 장갑에 설치된 다수의 손가락 센서에서 출력되는 다수의 신호와 상기 옥타브 선택 스위치의 출력 신호를 선택적으로 입력받는 멀티플렉서와;

   상기 멀티플렉서에 연결되어 입력되는 옥타브 선택 스위치와 전자 장갑의 각 손가락 스위치의 신호를 입력받아 가공하여 출력하는 제어부와;

   상기 제어부로부터 상기 옥타브 선택 스위치와 전자 장갑의 신호를 입력받아 선택된 옥타브와 전자 장갑의 각 손가락 스위치에 해당하는 음원을 발생시켜 주는 컴퓨터와;

   상기 제어부와 컴퓨터간에 교환되는 데이터의 포맷을 변경시켜 주는 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 음악 장갑 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 손가락 센서는 어느 한 쪽 방향으로 휘어질 때 각기 다른 저항 값을 갖는 가변 저항체로 구성되는 플렉스 센서인 것을 특징으로 하는 전자 음악 장갑 시스템.