선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구는 동일한 임팩트 소리의 획득을 위해 일정한 높이에서 골프공을 자유낙하 시키는 장치를 사용하여 드라이버 헤드의 위치에 따른 임팩트 소리의 특성을 조사하고자 하였다.
- 본 연구에서 골프 드라이버의 임팩트 소리를 실제적으로 스윙시키지 않고 골프공을 자유낙하시켜 분석한 것은 주변잡음의 영향을 배제시키고 임팩트 지점의 재현성을 높이기 위한 방안이었다. 골프 드라이버의 골프공 임팩트 소리는 헤드면의 크기 및 임팩트 위치, 헤드 면과 충돌 방향, 헤드면의 재질과 기계적 구조, 골프공의 종류 및 속도를 포함한 다양한 요소에 의하여 결정된다.
제안 방법
- 로 웨이브 파형 및 스펙트로그램을 작성하였다. MATLABⓇ (MathWorks, USA)을 사용하여 임팩트 소리의 wav 파일로부터 파워스펙트럼, 파워스펙트럼 누적합 (cumsum) 곡선을 구하였다. 마이크에서 측정된 임팩트 소리신호를 s(t)라 할 때 파워스펙트럼을 구하는 수식은
- Taylormade사의 드라이버를 사용하여 골프공 자유 낙하 임팩트 소리를 대상으로 20%, 40%, 60%, 80% cumsum 주파수를 분석한 결과를 [그림 6]에 제시하였다. 20% cumsum 주파수는 center를 비교대상으로 했을 때 toe에서만 유의한 차이를 보였으며 40% cumsum 주파수는 center와 비교하여 heel과 toe에서 모두 유의한 차이를 보였다.
- 골프 드라이버 헤드와 골프공의 임팩트를 재현성 있게 발생시키기 위하여 일정속도로 정확한 위치에 볼프공이 충돌하도록 실험 장치를 고안하였다. 드라이버를 스탠드에 고정시켜 두고 동일한 높이에서 자유 낙하시키는 방법을 사용하였으며 골프공을 드라이버의 페이스로부터 75 cm 높이에 위치시키고 낙하시켰다.
- 누적합의 특정 퍼센트에 해당하는 주파수를 구하기 위하여 CST의 특정 퍼센트(20, 40, 60, 80)에 해당하는 n을 구하고 n과 Δf를 곱하여 % cumsum 주파수를 구하였다.
- 이러한 결과를 토대로 드라이버 헤드면의 위치에 따른 임팩트 소리를 비교하기 위하여 40% cumsum 주파수를 사용하여 3종류의 드라이버에서 임팩트 소리를 비교하였다. 드라이버 헤드면 center, heel, toe 위치에서 20회씩 반복 측정한 40% cumsum 주파수 값의 평균과 표준오차를 [표 2]에 제시하였다.
- 드라이버 헤드면 위치에 따른 골프공 임팩트 소리를 비교하기 위하여 골프공을 자유낙하 시키고 임팩트 소리를 분석하였다. 소리 분석을 위하여 파워스펙트럼의 누적합을 구하고 40% 누적합에 해당하는 주파수를 비교하는 방법으로 드라이버 헤드면 위치에 따른 소리의 유의한 차이를 확인하였다.
- 소리의 포화(saturation) 방지를 위해 수차례의 사전 실험을 통해 헤드와 마이크의 거리를 성정하였으며, 높이는 드라이버의 페이스와 같도록 하였다. 드라이버 헤드의 지정된 위치들에서 각각 20회 골프공 자유낙하 충돌실험을 실시하였다.
- 골프 드라이버 헤드와 골프공의 임팩트를 재현성 있게 발생시키기 위하여 일정속도로 정확한 위치에 볼프공이 충돌하도록 실험 장치를 고안하였다. 드라이버를 스탠드에 고정시켜 두고 동일한 높이에서 자유 낙하시키는 방법을 사용하였으며 골프공을 드라이버의 페이스로부터 75 cm 높이에 위치시키고 낙하시켰다. 공기저항을 고려하지 않았을 때 골프공의 선속도는 3.
- 드라이버의 임팩트 소리는 샤프트의 길이에 영향을 받는 것으로 알려져 있으므로[9-12], 본 연구에서는 동일한 길이의 샤프트를 사용하였으며, 드라이버의 그립 부분을 스탠드에 단단히 고정하였다.
- 골프 드라이버의 골프공 임팩트 소리는 헤드면의 크기 및 임팩트 위치, 헤드 면과 충돌 방향, 헤드면의 재질과 기계적 구조, 골프공의 종류 및 속도를 포함한 다양한 요소에 의하여 결정된다. 따라서 동일한 드라이버와 골프공을 사용하더라도 임팩트 조건이 고정되어야 드라이버 헤드면의 위치에 따른 임팩트 소리를 비교할 수 있으므로 본 연구에서는 골프공 자유낙하를 사용하였다. 실제적인 드라이버 스윙에서 임팩트 소리 분석에 본 연구결과를 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.
- 본 연구에서는 이러한 목적으로 파워스펙트럼 누적합(cumsum)을 사용하였다. 파워스펙트럼 누적합(cumsum)은 파워스펙트럼에서 주파수를 증가시킴에 따라 파워의 누적합을 구하는 연산자이며 Matlab에서 cumsum() 형태로 지원하는 함수이다.
- 드라이버 헤드면 위치에 따른 골프공 임팩트 소리를 비교하기 위하여 골프공을 자유낙하 시키고 임팩트 소리를 분석하였다. 소리 분석을 위하여 파워스펙트럼의 누적합을 구하고 40% 누적합에 해당하는 주파수를 비교하는 방법으로 드라이버 헤드면 위치에 따른 소리의 유의한 차이를 확인하였다. 골프공의 임팩트 지점이 드라이버 헤드면의 center가 toe 및 heel에 비하여 파워스펙트럼 상의 40% 누적합 주파수 값이 유의하게 낮게나타났으며 이는 드라이버 헤드면의 center가 임팩트 시에 낮은 주파수의 파워가 상대적으로 많이 포함되어 있음을 시사한다.
- 7초까지 1초 구간을 편집하여 wave 파일로 변환하였다 (16bit, 44,100Hz). 소리의 포화(saturation) 방지를 위해 수차례의 사전 실험을 통해 헤드와 마이크의 거리를 성정하였으며, 높이는 드라이버의 페이스와 같도록 하였다. 드라이버 헤드의 지정된 위치들에서 각각 20회 골프공 자유낙하 충돌실험을 실시하였다.
- 수집된 소리신호를 Adobe Soundbooth CS5Ⓡ로 웨이브 파형 및 스펙트로그램을 작성하였다. MATLABⓇ (MathWorks, USA)을 사용하여 임팩트 소리의 wav 파일로부터 파워스펙트럼, 파워스펙트럼 누적합 (cumsum) 곡선을 구하였다.
- 1) 드라이버의 그립을 스탠드에 고정시킨다. 수평조준기를 이용해 드라이버 헤드 페이스를 중심점을 기준으로 수평이 되도록 조정한다.
- 그러나 60%와 80% cumsum 주파수에서는 유의한 차이가 없었다. 이러한 결과를 토대로 드라이버 헤드면의 위치에 따른 임팩트 소리를 비교하기 위하여 40% cumsum 주파수를 사용하여 3종류의 드라이버에서 임팩트 소리를 비교하였다. 드라이버 헤드면 center, heel, toe 위치에서 20회씩 반복 측정한 40% cumsum 주파수 값의 평균과 표준오차를 [표 2]에 제시하였다.
- 드라이버 헤드로부터 75 cm 높이에서의 골프공 자유낙하시킨 것과 스크린에서 저자들이 드라이버 스윙을 하여 기록한 임팩트 소리를 시간에 따른 진폭변화를 [그림 3]에 제시하였다. 임팩트 소리를 SoundboothⓇ를 이용하여 임팩트 소리를 포함하는 0.4초 구간을 편집하여 제시하였다. 골프공 자유낙하가 스크린 샷에 비하여 진폭이 작게 나타났으며 모든 자료에서 시간에 따라 진폭이 감소하는 특성을 보였다.
- 임팩트 소리의 녹음은 SAFA (DAC-SPECIAL ONE, Korea)로 하였고, 저장된 MP3 파일은 Adobe Soundbooth CS5Ⓡ(Adobe, USA)를 사용하여 임팩트 소리의 최대 진폭점으로부터 이전 0.3초에서 이후 0.7초까지 1초 구간을 편집하여 wave 파일로 변환하였다 (16bit, 44,100Hz). 소리의 포화(saturation) 방지를 위해 수차례의 사전 실험을 통해 헤드와 마이크의 거리를 성정하였으며, 높이는 드라이버의 페이스와 같도록 하였다.
- 임팩트 소리의 특성 차이를 밝히기 위하여 1초 구간을 대상으로 주파수 스펙트럼을 분석하였다. [그림 4]는 임팩트 소리의 특정 예에서 파워스펙트럼분포를 제시한 결과이며 임팩트 위치에 따라 포함된 주파수 피크의 위치가 달라지는 양상을 보였다.
- 7 km/h이며 일반적인 드라이버 스읭과 비교하여 10분의 1의 속도에 해당한다. 정확한 임팩트를 위해 수직추를 사용하여 충돌 지점을 표시하였으며, 골프공이 떨어지는 과정의 오차를 최소화하기 위해 골프공에 실을 연결하고 집게를 사용하여 낙하 전 골프공의 움직임을 최소화시켰다. 낙하를 위한 장치의 모식도를 [그림 1]에 제시하였으며, 골프공 자유낙하 실험과정은 다음과 같다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 드라이버의 종류와 스펙은 [표 1]에 나타내었다. 낙하에 사용된 골프공은 Titleist Pro V1이며, 드릴을 사용해 골프공의 중심방향으로 깊이 3 mm, 직경 1.2 mm의 구멍을 뚫어 직경 1 mm의 실을 에폭시 접착제로 고정하여 사용하였다. 임팩트 위치는 드라이버 페이스의 중심점과 이를 기준으로 toe와 heel 방향으로 중간 위치를 선정하여 (중심점으로부터 24 mm) 임팩트 위치로 지정하였다[그림 2].
데이터처리
- 임팩트 소리의 특성을 대변하는 대푯값으로 20%, 40%, 60%, 80% cumsum 주파수 값을 사용하였으며 평균 및 표준오차를 사용하여 통계적 유의성을 비교하였다. 임팩트 위치에 따른 cumsum 주파수의 평균 비교는 SPSSⓇ(IBM, USA)를 이용하여 independent t-test를 하여 p값이 0.
- 임팩트 소리의 특성을 대변하는 대푯값으로 20%, 40%, 60%, 80% cumsum 주파수 값을 사용하였으며 평균 및 표준오차를 사용하여 통계적 유의성을 비교하였다. 임팩트 위치에 따른 cumsum 주파수의 평균 비교는 SPSSⓇ(IBM, USA)를 이용하여 independent t-test를 하여 p값이 0.05 보다 작은 경우에 통계적 유의성이 있는 것으로 판단하였다.
성능/효과
- 2) 녹음기의 마이크 위치는 드라이버 헤드면과 동일한 높이에서 20 cm 떨어진 위치에 설치한다.
- Taylormade사의 드라이버를 사용하여 골프공 자유 낙하 임팩트 소리를 대상으로 20%, 40%, 60%, 80% cumsum 주파수를 분석한 결과를 [그림 6]에 제시하였다. 20% cumsum 주파수는 center를 비교대상으로 했을 때 toe에서만 유의한 차이를 보였으며 40% cumsum 주파수는 center와 비교하여 heel과 toe에서 모두 유의한 차이를 보였다. 그러나 60%와 80% cumsum 주파수에서는 유의한 차이가 없었다.
- 4초 구간을 편집하여 제시하였다. 골프공 자유낙하가 스크린 샷에 비하여 진폭이 작게 나타났으며 모든 자료에서 시간에 따라 진폭이 감소하는 특성을 보였다. 스크린 샷으로 획득한 임팩트 소리에는 고무재질의 골프공 고정대(Tee)의 흔들림과 볼이 스크린에 부딪힐 때 발생하는 소리 등이 포함되어 있다.
- 소리 분석을 위하여 파워스펙트럼의 누적합을 구하고 40% 누적합에 해당하는 주파수를 비교하는 방법으로 드라이버 헤드면 위치에 따른 소리의 유의한 차이를 확인하였다. 골프공의 임팩트 지점이 드라이버 헤드면의 center가 toe 및 heel에 비하여 파워스펙트럼 상의 40% 누적합 주파수 값이 유의하게 낮게나타났으며 이는 드라이버 헤드면의 center가 임팩트 시에 낮은 주파수의 파워가 상대적으로 많이 포함되어 있음을 시사한다.
- 세 종류의 드라이버 모두에서 헤드면의 center에 비하여 바깥쪽인 toe와 heel에서 40% cumsum 주파수 값이 유의하게 증가하였다. 이는 center에 비하여 toe 및 heel에서 임팩트 소리에 포함된 성분 중 높은 주파수 성분의 비율이 높기 때문이다.
- 스크린 샷으로 획득한 임팩트 소리에는 고무재질의 골프공 고정대(Tee)의 흔들림과 볼이 스크린에 부딪힐 때 발생하는 소리 등이 포함되어 있다. 소리 파형은 임팩트 직후에 최대 피크를 보이고 사건에 따라 빠르게 감쇠하는 특성을 보였다. 드라이버 헤드면의 toe, center, heel 등에서 관찰된 파형은 시간에 따른 진폭 특성이 동일하지는 않았으나 반복 측정 시에 각 위치에서 재현성을 보이지는 않았다.
- 중심에서 멀어질수록 높은 주파수 성분의 분포가 높게 나타나는 것은 이전의 타 연구에서도 동일한 경향으로 보고된 바 있다[3]. 주요 주파수 성분이 나타나는 음역대는 실험에 사용된 드라이버 종류별로 다양하지만 헤드의 중심에 임팩트 되었을 때의 40% 누적합 주파수가 가장 낮게 나타나는 공통점을 보였다.
후속연구
- 따라서 동일한 드라이버와 골프공을 사용하더라도 임팩트 조건이 고정되어야 드라이버 헤드면의 위치에 따른 임팩트 소리를 비교할 수 있으므로 본 연구에서는 골프공 자유낙하를 사용하였다. 실제적인 드라이버 스윙에서 임팩트 소리 분석에 본 연구결과를 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.