챕터 11: 나만의 멜로디 - 학교종 연주하기¶
🎯 이 장에서 배우는 것¶
- [ ] 음계(도레미파솔라시도)와 주파수의 관계를 이해할 수 있다
- [ ] 악보를 리스트 데이터로 변환할 수 있다
- [ ] 함수를 만들어 코드를 깔끔하게 정리할 수 있다
- [ ] 피코로 '학교종' 멜로디를 연주할 수 있다
💡 왜 이걸 배우나요?¶
지난 시간에 부저로 "삐~" 소리를 내봤죠? 이번에는 한 발 더 나아가 진짜 멜로디를 연주해봅니다!
"학교종이 땡땡땡~" 🎵 이 노래, 아시죠? 이 간단한 동요를 피코가 연주하게 만들어볼 거예요.
이 과정에서 배우는 것들: - 음악의 원리: 왜 '도'와 '레'는 다른 소리일까? → 주파수! - 데이터 구조화: 악보를 코드로 어떻게 표현할까? → 리스트! - 함수 만들기: 반복되는 코드를 깔끔하게 → 함수!
프로그래밍으로 음악을 만드는 경험, 생각보다 재밌어요! 🎹
📚 핵심 개념¶
개념 1: 음계와 주파수¶
- 비유로 시작: "음계는 마치 계단과 같아요"
- 도레미파솔라시도는 8개의 계단
- 한 칸 올라갈 때마다 소리가 높아져요
-
이 "높이"를 결정하는 게 바로 주파수!
-
정확한 정의: "주파수는 1초에 공기가 몇 번 떨리는지예요"
- 단위는 Hz (헤르츠)
- 숫자가 클수록 높은 음
-
'도(C4)'는 약 262Hz, '레(D4)'는 약 294Hz
-
예시로 확인:
쉽게 말하면: 도레미파솔라시도는 각각 정해진 주파수(진동수)가 있고, 그 주파수를 부저에 보내면 해당 음이 나와요!
개념 2: 악보를 코드로 표현하기¶
- 비유로 시작: "악보는 마치 레시피와 같아요"
- 레시피: "당근 100g, 3분 볶기"
- 악보: "솔, 0.5초 연주"
-
둘 다 무엇을 + 얼마나의 조합!
-
정확한 정의: "음 하나는 (주파수, 길이)의 쌍으로 표현해요"
음표 = (주파수, 길이) 멜로디 = [음표1, 음표2, 음표3, ...] -
예시로 확인: "학교종" 첫 소절
악보: 솔솔라라 솔솔미 코드: [(392, 0.5), (392, 0.5), (440, 0.5), (440, 0.5), (392, 0.5), (392, 0.5), (330, 1.0)]
쉽게 말하면: 리스트 안에 (주파수, 길이) 튜플을 넣으면 악보가 됩니다!
개념 3: 함수 - 코드 재사용의 마법¶
- 비유로 시작: "함수는 마치 자판기와 같아요"
- 돈을 넣고(입력) → 버튼 누르면(호출) → 음료가 나와요(결과)
-
내부에서 어떻게 동작하는지 몰라도 사용 가능!
-
정확한 정의: "함수는 이름 붙인 코드 묶음이에요"
def 함수이름(입력값): 실행할 코드 return 결과값 # 선택사항 -
예시로 확인:
# 함수 정의 (자판기 만들기) def 인사하기(이름): print(f"안녕, {이름}!") # 함수 호출 (자판기 사용) 인사하기("피코") # 출력: 안녕, 피코!
쉽게 말하면: 자주 쓰는 코드에 이름을 붙여두면, 그 이름만 불러서 재사용할 수 있어요!
🔨 따라하기¶
Step 1: 음계 사전 만들기¶
목표: 도레미파솔라시도의 주파수를 저장하기
코드:
# === WHAT: 음계 주파수 정의 ===
# 도레미파솔라시도 각 음의 주파수를 딕셔너리에 저장해요
# --- WHY: 왜 필요한지 ---
# 매번 숫자를 기억하기 어려우니까 이름으로 찾을 수 있게!
# HOW: 어떻게 동작하는지
notes = {
'C4': 262, # 도
'D4': 294, # 레
'E4': 330, # 미
'F4': 349, # 파
'G4': 392, # 솔
'A4': 440, # 라
'B4': 494, # 시
'C5': 523, # 높은 도
'REST': 0 # 쉼표 (소리 없음)
}
# 테스트: 솔 음의 주파수 확인
print("솔(G4)의 주파수:", notes['G4'], "Hz")
실행 결과:
솔(G4)의 주파수: 392 Hz
여기서 잠깐! 🤔
딕셔너리를 쓰면 notes['G4']처럼 이름으로 주파수를 찾을 수 있어요. 숫자 392를 외우는 것보다 훨씬 편하죠?
Step 2: 음 재생 함수 만들기¶
목표: 한 음을 연주하는 함수 만들기
코드:
# === WHAT: 음 재생 함수 ===
# 주파수와 길이를 받아서 부저로 소리 내는 함수
from machine import Pin, PWM
import time
# 부저 설정 (D20 포트)
buzzer = PWM(Pin(20))
# --- WHY: 왜 함수로 만드나 ---
# "주파수 설정 → 대기 → 끄기"를 매번 쓰기 귀찮으니까!
def play_tone(frequency, duration):
"""
한 음을 연주하는 함수
frequency: 주파수 (Hz)
duration: 길이 (초)
"""
if frequency == 0: # 쉼표면
buzzer.duty_u16(0) # 소리 끄기
else:
buzzer.freq(frequency) # 주파수 설정
buzzer.duty_u16(30000) # 소리 켜기
time.sleep(duration) # 길이만큼 대기
buzzer.duty_u16(0) # 소리 끄기
time.sleep(0.05) # 음 사이 짧은 쉼
# 테스트: 도레미 연주
play_tone(262, 0.5) # 도
play_tone(294, 0.5) # 레
play_tone(330, 0.5) # 미
실행 결과:
🔊 도~레~미~ 소리가 순서대로 납니다!
여기서 잠깐! 🤔
play_tone 함수 하나로 어떤 음이든 연주할 수 있어요! 주파수와 길이만 바꿔서 호출하면 됩니다.
Step 3: 학교종 악보를 코드로!¶
목표: "학교종" 멜로디를 리스트로 만들기
코드:
# === WHAT: 학교종 악보 데이터 ===
# (음이름, 길이) 형태로 멜로디 저장
# --- WHY: 왜 이렇게 ---
# 리스트에 순서대로 넣으면 반복문으로 쭉 연주 가능!
# 음계 딕셔너리 (Step 1에서 만든 것)
notes = {
'C4': 262, 'D4': 294, 'E4': 330, 'F4': 349,
'G4': 392, 'A4': 440, 'B4': 494, 'C5': 523,
'REST': 0
}
# 학교종 멜로디: (음이름, 박자)
# 0.5 = 반박자, 1.0 = 한박자, 1.5 = 한박자 반
school_bell = [
# 1절: 솔솔라라 솔솔미
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('A4', 0.5), ('A4', 0.5),
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('E4', 1.0),
# 2절: 솔솔미미 레~~
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('E4', 0.5), ('E4', 0.5),
('D4', 1.5),
('REST', 0.3), # 짧은 쉼
# 3절: 솔솔라라 솔솔미
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('A4', 0.5), ('A4', 0.5),
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('E4', 1.0),
# 4절: 솔미레미 도~~
('G4', 0.5), ('E4', 0.5), ('D4', 0.5), ('E4', 0.5),
('C4', 1.5)
]
print("악보 준비 완료! 음표 개수:", len(school_bell))
실행 결과:
악보 준비 완료! 음표 개수: 25
Step 4: 멜로디 연주하기¶
목표: 반복문으로 전체 멜로디 연주
코드:
# === WHAT: 멜로디 연주 함수 ===
# 악보 리스트를 받아서 전체 연주
def play_melody(melody):
"""
멜로디 전체를 연주하는 함수
melody: [(음이름, 길이), ...] 형태의 리스트
"""
print("🎵 연주 시작!")
for note_name, duration in melody:
freq = notes[note_name] # 음이름 → 주파수 변환
play_tone(freq, duration)
print("🎵 연주 끝!")
# 학교종 연주!
play_melody(school_bell)
여기서 잠깐! 🤔
for note_name, duration in melody: 이 부분이 핵심이에요!
- melody 리스트에서 하나씩 꺼내서
- note_name과 duration에 자동으로 나눠 담아요
- 이걸 언패킹(unpacking)이라고 해요
📝 전체 코드¶
# === 🎵 학교종 연주 프로그램 ===
# 피코가 "학교종이 땡땡땡~"을 연주합니다!
from machine import Pin, PWM
import time
# --- 부저 설정 ---
buzzer = PWM(Pin(20)) # D20 포트
# --- 음계 주파수 딕셔너리 ---
notes = {
'C4': 262, # 도
'D4': 294, # 레
'E4': 330, # 미
'F4': 349, # 파
'G4': 392, # 솔
'A4': 440, # 라
'B4': 494, # 시
'C5': 523, # 높은 도
'REST': 0 # 쉼표
}
# --- 함수 정의 ---
def play_tone(frequency, duration):
"""한 음을 연주하는 함수"""
if frequency == 0:
buzzer.duty_u16(0)
else:
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(30000)
time.sleep(duration)
buzzer.duty_u16(0)
time.sleep(0.05)
def play_melody(melody):
"""멜로디 전체를 연주하는 함수"""
print("🎵 연주 시작!")
for note_name, duration in melody:
freq = notes[note_name]
play_tone(freq, duration)
print("🎵 연주 끝!")
# --- 학교종 악보 ---
school_bell = [
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('A4', 0.5), ('A4', 0.5),
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('E4', 1.0),
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('E4', 0.5), ('E4', 0.5),
('D4', 1.5), ('REST', 0.3),
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('A4', 0.5), ('A4', 0.5),
('G4', 0.5), ('G4', 0.5), ('E4', 1.0),
('G4', 0.5), ('E4', 0.5), ('D4', 0.5), ('E4', 0.5),
('C4', 1.5)
]
# --- 연주 실행 ---
play_melody(school_bell)
# 정리
buzzer.deinit()
print("프로그램 종료")
⚠️ 자주 하는 실수¶
실수 1: 딕셔너리 키 오타¶
증상: KeyError: 'g4'
원인: 대소문자가 다르면 다른 키로 인식!
해결:
# 잘못된 코드
freq = notes['g4'] # 소문자 g
# 올바른 코드
freq = notes['G4'] # 대문자 G (딕셔너리에 정의된 대로!)
실수 2: 부저 초기화 안 함¶
증상: 소리가 안 나거나 이상한 소리
원인: PWM 설정을 안 했거나 핀 번호가 틀림
해결:
# 잘못된 코드
buzzer = Pin(20) # PWM이 아닌 일반 Pin
# 올바른 코드
buzzer = PWM(Pin(20)) # PWM으로 감싸야 해요!
실수 3: 음 사이에 끊김 없음¶
증상: 음이 뭉개져서 들림
원인: 음과 음 사이 쉬는 시간이 없음
해결:
# 잘못된 코드
def play_tone(frequency, duration):
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(30000)
time.sleep(duration)
# 바로 다음 음으로 넘어감
# 올바른 코드
def play_tone(frequency, duration):
buzzer.freq(frequency)
buzzer.duty_u16(30000)
time.sleep(duration)
buzzer.duty_u16(0) # 소리 끄기
time.sleep(0.05) # ← 음 사이 짧은 쉼 추가!
✅ 스스로 점검하기¶
-
사실 확인: '라(A4)'의 주파수는 몇 Hz인가요?
-
적용 질문: "도미솔"을 연주하려면 악보 리스트를 어떻게 만들어야 할까요?
-
이유 질문: 왜
play_tone함수를 만들어서 사용하나요? 그냥 코드를 반복해서 쓰면 안 되나요?
정답 확인
1. **440Hz**입니다. 참고로 A4(라)는 음악에서 기준음으로 사용해요! 2. ```python do_mi_sol = [ ('C4', 0.5), # 도 ('E4', 0.5), # 미 ('G4', 0.5) # 솔 ] ``` 3. 함수를 사용하면: - **재사용**: 같은 코드를 여러 번 쓸 필요 없음 - **수정 용이**: 한 곳만 고치면 전체에 적용 - **가독성**: 코드가 깔끔해짐🚀 더 해보기¶
도전 1: 비행기 연주하기 🛫¶
"비행기" 동요를 연주해보세요!
미레도레 미미미 (날아라 비행기)
힌트:
airplane = [
('E4', 0.5), ('D4', 0.5), ('C4', 0.5), ('D4', 0.5),
('E4', 0.5), ('E4', 0.5), ('E4', 1.0)
]
도전 2: 연주 속도 조절 ⏱️¶
BPM(빠르기)을 조절하는 기능을 추가해보세요!
힌트:
def play_melody(melody, speed=1.0):
for note_name, duration in melody:
freq = notes[note_name]
play_tone(freq, duration / speed) # speed로 나누면 빨라짐
도전 3: 버튼으로 노래 선택 ⭐¶
버튼을 누를 때마다 다른 노래가 연주되게 만들어보세요!
힌트:
songs = [school_bell, airplane, my_song] # 노래 목록
current = 0 # 현재 노래 번호
# 버튼 누르면
current = (current + 1) % len(songs) # 다음 노래로
play_melody(songs[current])
🔗 다음 장으로¶
축하해요! 🎉 이번 장에서 배운 것들:
- ✅ 음계와 주파수의 관계 (도=262Hz, 레=294Hz...)
- ✅ 악보를 리스트 데이터로 변환하기
- ✅ 함수를 만들어 코드 재사용하기
- ✅ 피코로 "학교종" 연주 성공!
함수는 프로그래밍에서 정말 중요한 개념이에요. 코드를 깔끔하게 정리하고, 재사용하고, 관리하기 쉽게 만들어주죠.
다음 장에서는 OLED 디스플레이를 다뤄볼 거예요. 지금까지 소리와 빛으로 표현했다면, 이제는 화면에 글자와 그림을 그려봅시다! 📺