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[국내논문] 3차원 가속도 센서와 DSP를 응용한 가상 악기 시스템 개발
Development of a Virtual Instrument System Using 3-demensional Acceleration Sensors and Digital Signal Processor 원문보기

한국HCI학회 2006년도 학술대회 1부, 2006 Feb. 13, 2006년, pp.982 - 987  

이희승 (KAIST 전기및전자공학) ,  손동관 (KAIST 문화기술대학원) ,  노영해 (KAIST 인문사회과학부)

초록
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고전의 관현악기에서부터 현대의 각종 전자악기까지, 인류는 그 문화와 시대의 변화에 따라 다양한 형태의 악기를 개발하고 활용하였다. 최근에는 전기전자 기술의 발달로 다양한 센서와 프로그램을 활용해서 여러 가지 음색과 효과를 내는 악기가 개발되고 있다. 그 중에서 사람의 움직임을 직접 감지해서 음악적 도구로 활용하는 기술이 주목 받고 있다. 이를 위해 터치 센서(touch sensor), 비젼 센서(vision sensor), 자기장 센서(magnetic sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor) 등이 응용되고 있다. 그러나 지금까지의 센서 기술로는 사람의 움직임과 관련된 위치, 속도, 가속도 등에 대한 정보를 직접 추출하기가 어렵고, 구현된 시스템도 공간의 제약을 받거나 혹은 구현된 부피가 크거나 복잡한 구성형태를 지니고 있는 문제점이 있었다. 그래서 본 논문에서는 사람의 움직임과 관련된 가속도 정보를 직접 감지해서 새로운 형태의 악기로 활용될 수 있는 시스템을 연구하고 개발하였다. 이를 위해 6개의 가속도 정보를 처리하는 기술과 DSP(Digital Signal Processor) 활용 기술, Max/MSP 활용 기술이 응용 되었으며, 소형의 시스템을 개발하기 위해 시그널 컨디셔닝(signal conditioning) 회로와 DSP 보드를 자체 개발하였다. 실험을 통해 사람의 움직임과 관련된 각종 정보가 적절한 소프트웨어의 활용으로 다양한 음색의 변화는 물론 음높이, 음량의 변화까지도 제어할 수 있음을 확인하였고, 새로운 형태의 악기로써 무대 공연이나 노래방 등에 폭넓게 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 소형이면서 공간의 제한이 없는 가속도 센서를 악기로써 활용할 수 있는 방법을 연구하였다. 이론적으로는 가속도를 적분해서 속도, 속도를 적분해서 거리를 측정할 수 있으나, 현재 상용화된 가속도 센서는 중력 가속도의 값이 물체의 절대 가속도와 함께 들어오고, 잡음/간섭 등의 영향으로 장시간의 위치 추정에 적용하기에는 어려운 부분이 많다.
  • 이에 본 논문에서는 가속도 센서의 출력 값인 가속도의 값만을 이용해서 다양한 효과를 낼 수 있는 가상의 악기 시스템을 구현하며 개발하는 과정과 그 실험 결과에 대해 기술한다. 가상의 악기 시스템을 구현하기 위해 필요한 센서 처리 기술, DSP 응용기술, Max/MSP 활용 등에 관해 간략하게 기술하고, 구현된 시스템을 활용한 실험 결과를 보이면서 새로운 형태의 악기로써의 가능성을 점검하도록 한다.
  • 최근에 상용화 되면서 다양한 분야에서 응용되는 가속도 센서가 음악적 도구로도 활용될 수 있는 가능성을 확인하기 위해 가상의 악기 시스템을 구현해 보았다. 이러한 시스템을 구현하기 위해 시그널 컨디셔닝 회로, A/D 변환, DSP, 직렬 통신, Max/MSP와 같은 도구나 기법이 적용되었다.

가설 설정

  • 그래서 6개의 가속도 센서의 출력값을 PC로 전송하는 주기는 현재 40Hz(25ms)로 설정하였다. 이는 현재 시스템의 실험 과정에서 사람의 의미 있는 팔의 움직임이 10Hz 이내로 이뤄지고 있다고 가정하였고, 10Hz의 2배 이상인 40 Hz의 샘플링 주기로도 의미 있는 팔의 움직임을 추출할 수 있기 때문이다[5].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지금까지의 센서 기술로 추출하기 어려운 정보는? 이를 위해 터치 센서(touch sensor), 비젼 센서(vision sensor), 자기장 센서(magnetic sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor) 등이 응용되고 있다. 그러나 지금까지의 센서 기술로는 사람의 움직임과 관련된 위치, 속도, 가속도 등에 대한 정보를 직접 추출하기가 어렵고, 구현된 시스템도 공간의 제약을 받거나 혹은 구현된 부피가 크거나 복잡한 구성형태를 지니고 있는 문제점이 있었다. 그래서 본 논문에서는 사람의 움직임과 관련된 가속도 정보를 직접 감지해서 새로운 형태의 악기로 활용될 수 있는 시스템을 연구하고 개발하였다.
전기전자 기술의 발달로 어떤 악기가 개발되고 있는가? 고전의 관현악기에서부터 현대의 각종 전자악기까지, 인류는 그 문화와 시대의 변화에 따라 다양한 형태의 악기를 개발하고 활용하였다. 최근에는 전기전자 기술의 발달로 다양한 센서와 프로그램을 활용해서 여러 가지 음색과 효과를 내는 악기가 개발되고 있다. 그 중에서 사람의 움직임을 직접 감지해서 음악적 도구로 활용하는 기술이 주목 받고 있다.
사람의 움직임을 직접 감지해서 음악적 도구로 활용하는 기술을 위해 어떤 기술들이 응용되고 있는가? 그 중에서 사람의 움직임을 직접 감지해서 음악적 도구로 활용하는 기술이 주목 받고 있다. 이를 위해 터치 센서(touch sensor), 비젼 센서(vision sensor), 자기장 센서(magnetic sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor) 등이 응용되고 있다. 그러나 지금까지의 센서 기술로는 사람의 움직임과 관련된 위치, 속도, 가속도 등에 대한 정보를 직접 추출하기가 어렵고, 구현된 시스템도 공간의 제약을 받거나 혹은 구현된 부피가 크거나 복잡한 구성형태를 지니고 있는 문제점이 있었다.
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