13주차 3교시: 사운드 패턴 포스터와 기말 프로젝트 씨앗 미션

완성 기준이 분명한 50분 개인 제작 실습

1. 01사본 만들기파일명·학번·이름
2. 02음원 선택세 WAV 중 한 편
3. 03입력 검증22,050Hz·6초
4. 04파형 읽기최대 진폭 시점
5. 05RMS 읽기최대 프레임 시간
6. 06주파수 읽기상대 -80~0dB
7. 07두 결과 저장포스터 + 씨앗 카드
8. 08새 런타임 검사19 PASS
9. 09세 파일 제출확인 후 귀가

제출 결과물 세 가지

시작 전에 고를 수업 음원

노트북에는 아래 세 파일이 정확한 바이트로 포함되어 있습니다. 별도 업로드 없이 음원 ID만 선택하면 됩니다. 세 음원의 난이도와 평가 조건은 같습니다. 먼저 재생해 보고 자신이 시간 구조를 설명하고 싶은 한 편을 고릅니다.

귀가 조건: 열아홉 가지 확인

아래 체크는 현재 위치를 기억하는 학생용 도구입니다. 최종 귀가 판정은 새 런타임에서 실행한 노트북의 19개 PASS와 세 파일 제출로 결정됩니다.

1. 실행 순서새 런타임에서 STEP 0부터 FINAL CHECK까지 한 번씩 순서대로 실행했습니다.
2. 제출 정보예시 학번과 이름을 자신의 정보로 바꾸었습니다.
3. 음원 선택세 ID 중 하나를 정확히 입력하고 선택한 제목을 확인했습니다.
4. 원본 보존WAV 바이트와 제목·출처·이용 조건·생성 방식이 바뀌지 않았습니다.
5. 입력 규격22,050Hz, 모노, PCM16, 132,300샘플, 6초를 확인했습니다.
6. 파형 데이터0~6초 파형과 선택한 음원의 정확한 최대 절대 진폭 시점이 있습니다.
7. RMS 데이터2,048샘플 프레임과 512샘플 이동 규칙으로 259개 RMS 값을 만들었습니다.
8. STFT 데이터1,025 × 259 행렬과 -80~0dB 상대 스펙트로그램을 만들었습니다.
9. 질문형 제목예시와 다른 20~80자의 질문을 쓰고 물음표를 넣었습니다.
10. 파형 관찰최대 진폭 시점을 소수점 셋째 자리까지 포함한 30~120자 문장을 썼습니다.
11. RMS 관찰최대 RMS 시점을 소수점 셋째 자리까지 포함한 30~120자 문장을 썼습니다.
12. 주파수 관찰대표 주파수 정수와 Hz 단위를 포함한 30~120자 문장을 썼습니다.
13. 분석 한계정체·감정·음압·상대 척도 중 하나를 포함해 단정할 수 없는 것을 설명했습니다.
14. 프로젝트 매체image, map, text, sound, hybrid 중 하나를 골랐습니다.
15. 질문과 입력기말 프로젝트 질문과 실제로 준비할 입력 자료를 구체적으로 적었습니다.
16. 권한과 규칙출처·이용 권한과 한 가지 핵심 변환 또는 시각화 규칙을 적었습니다.
17. 출력과 첫 행동최종 파일 형식과 14주차에 코드로 수행할 첫 행동을 적었습니다.
18. 포스터 파일PNG가 정확히 1600 × 2200픽셀이며 글자와 그래프가 잘리지 않습니다.
19. 씨앗 카드 파일HTML이 브라우저에서 열리고 프로젝트의 여섯 필드가 모두 보입니다.

50분 진행 기준

시간표는 기다리는 기준이 아니라 현재 위치를 확인하는 기준입니다. 38분에 모든 조건을 충족했다면 바로 새 런타임 검사를 시작할 수 있습니다. 한 단계에서 멈추면 아래의 체크포인트와 실패 조건 표를 사용합니다.

STEP 0 · 노트북 사본과 파일명 준비 0-2분

1. 위의 Colab에서 미션 노트북 열기를 누릅니다. 열리지 않으면 .ipynb를 내려받아 Colab에 업로드합니다.
2. 파일 → Drive에 사본 저장을 선택합니다. 원본 탭이 아니라 사본 탭에서 작업합니다.
3. 상단 파일명을 눌러 week13_학번_이름.ipynb로 바꿉니다.
4. 코드 셀은 열 개입니다. 학생이 수정하는 곳은 EDIT가 표시된 STEP 1과 STEP 6뿐입니다.
5. STEP 0을 실행합니다. 필요한 버전의 librosa 0.11.0과 soundfile 0.13.1을 확인하고, 수업 WAV 세 편을 노트북에서 복원합니다.

STEP 1 · 학번·이름과 음원 선택 2-5분

아래 세 줄만 자신의 정보로 바꿉니다. 따옴표는 값의 시작과 끝을 나타내므로 지우지 않습니다. 학번이 숫자로만 되어 있어도 따옴표 안에 입력합니다.

# STEP 1 · EDIT
student_id = "20261234"
student_name = "김민지"
audio_choice = "regular_pulses"

if audio_choice not in AUDIO_LIBRARY:
    raise KeyError(
        "audio_choice는 regular_pulses, rising_tone, alternating_bands 중 하나여야 합니다."
    )

print("제출자:", student_id, student_name)
print("선택한 음원:", audio_choice, "·", AUDIO_CHOICES[audio_choice])

STEP 2 · 원본을 보존하며 재생하고 입력 확인 5-11분

STEP 2는 선택한 파일의 바이트를 original_snapshot에 보존하고, 제목·출처·이용 조건·생성 방식을 source_snapshot에 기록합니다. 이어서 soundfile로 파일 헤더를 읽고 librosa.load(sr=None, mono=True)로 진폭 배열 y와 샘플링 레이트 sr을 만듭니다.

재생 버튼을 눌러 소리를 한 번 듣습니다. 듣기 경험은 “무엇처럼 들리는가”를 알려 주고, 아래 분석은 “어느 시간에 어떤 수치가 나타나는가”를 알려 줍니다. 둘은 서로 보완하지만 같은 정보는 아닙니다.

STEP 3 · 파형과 최대 절대 진폭 시점 11-18분

sample_times = np.arange(len(y)) / sr는 0부터 132,299까지의 샘플 번호를 초 단위 위치로 바꿉니다. 파형의 한 점은 한 시점의 진폭입니다. np.argmax(np.abs(y))는 양수와 음수를 방향과 무관한 크기로 바꾼 뒤 가장 큰 한 샘플의 번호를 찾습니다.

1. 그래프 가로축이 0초부터 6초까지인지 확인합니다.
2. 세로축이 -1부터 1까지의 정규화 진폭인지 확인합니다.
3. 붉은 세로선과 점이 최대 절대 진폭 시점을 표시하는지 확인합니다.
4. 출력된 시간을 STEP 6 파형 관찰 문장에 사용할 수 있도록 소수점 셋째 자리까지 적습니다.

STEP 4 · 프레임 RMS와 가장 큰 구간 18-26분

한 샘플의 봉우리보다 짧은 구간 전체의 크기를 보기 위해 2,048샘플을 한 프레임으로 묶습니다. 다음 프레임은 512샘플 뒤에서 시작하므로 서로 겹칩니다. 22,050Hz에서 2,048샘플은 약 0.093초이고, 512샘플 이동은 약 0.023초입니다.

rms_df의 한 행은 한 프레임입니다. time_sec는 프레임의 초 단위 위치이고, rms는 그 프레임의 대표 크기입니다. 가장 큰 행의 시간을 STEP 6 문장에 사용합니다.

STEP 5 · STFT 상대 스펙트로그램 26-34분

STFT는 같은 2,048/512 규칙으로 짧은 구간마다 주파수 성분을 계산합니다. 결과 stft_matrix는 1,025개의 주파수 빈과 259개의 시간 프레임을 가진 복소수 행렬입니다. 절댓값으로 진폭을 얻고, 파일 내부 최댓값을 0dB로 두어 -80~0dB 상대 척도로 바꿉니다.

노트북은 각 주파수 빈의 진폭을 259개 시간 프레임에 걸쳐 평균 내고 가장 큰 빈을 찾습니다. 이 값은 STEP 6 문장의 수치 근거로 사용하지만, 상승음 전체를 하나의 고정 음높이로 축소하는 정답은 아닙니다. 시간에 따른 띠의 이동도 함께 설명합니다.

STEP 6A · 수치가 있는 자신의 문장 쓰기 34-40분

STEP 6의 첫 다섯 변수를 모두 바꿉니다. 문장의 길이는 단순한 형식이 아니라 포스터 안에서 읽을 수 있는 분량을 유지하기 위한 제한입니다. 수치는 셀 출력에서 복사하고, 그 수치가 무엇을 뜻하는지 한 절을 덧붙입니다.

규칙적인 펄스를 골랐을 때의 문장 구조는 다음과 같습니다. 문장 자체를 복사하지 말고 출력 수치와 관찰한 모양을 사용해 자신의 표현으로 바꿉니다.

poster_question = "여섯 번의 펄스는 6초 동안 진폭·에너지·주파수에서 어떤 반복을 만드는가?"
waveform_observation = "파형의 최대 절대 진폭은 5.049초에 나타났으며, 여섯 번째 펄스 안의 가장 큰 한 샘플 위치를 보여 준다."
rms_observation = "프레임 RMS는 5.039초에서 가장 컸으며, 여섯 번째 펄스 구간의 상대 에너지가 가장 강하게 계산되었다."
frequency_observation = "전체 평균 진폭이 가장 큰 주파수 빈은 약 441Hz이며, 스펙트로그램에서 비슷한 높이의 띠가 여섯 번 나뉘어 보인다."
limitation_statement = "이 그림은 파일 내부의 상대 진폭을 보여 주므로 실제 음압이나 소리의 정체와 감정까지 증명하지 않는다."

STEP 6B · 기말 프로젝트 씨앗 카드 쓰기 40-43분

씨앗 카드는 완성 작품의 거대한 계획서가 아닙니다. 14주차 첫 면담에서 “무엇을 만들까요?”부터 다시 시작하지 않도록 질문과 첫 코드 행동을 고정하는 작은 제작 계약입니다. 아직 준비하지 못한 입력을 이미 가진 것처럼 쓰지 않습니다.

아래 코드는 하나의 완성 예시입니다. 자신의 관심사와 실제로 준비할 자료에 맞게 모든 값을 바꿉니다. 특히 project_rights에는 누가 만들었는지, 어떤 조건에서 분석·변형·제출할 수 있는지를 적습니다.

project_medium = "sound"
project_question = "통학 시간에 직접 기록한 소리의 반복 패턴은 장소에 따라 어떻게 달라지는가?"
project_input = "직접 녹음하고 타인의 목소리를 제외한 6초 길이의 통학 환경 WAV 세 편"
project_rights = "본인이 직접 녹음한 자료만 사용하며 사람이 포함되면 해당 구간을 제외하고 기록 날짜를 남긴다."
project_rule = "세 파일을 같은 길이와 프레임 규칙으로 분석하고 파형·RMS·주파수 띠의 차이를 공통 척도에 배치한다."
project_output = "소리 세 편의 시간 구조를 비교하는 1600×2200 세로형 포스터 PNG"
week14_first_action = "첫 WAV를 Colab에 불러와 0초부터 6초까지의 파형 한 개를 화면에 그리는 코드 경로를 만든다."

print("매체:", project_medium)
print("질문:", project_question)
print("입력:", project_input)
print("권한:", project_rights)
print("규칙:", project_rule)
print("출력:", project_output)
print("14주차 첫 행동:", week14_first_action)

STEP 7 · PNG와 HTML 저장·육안 검사 43-45분

STEP 7은 포스터와 씨앗 카드를 자동으로 만듭니다. 포스터의 캔버스는 8 × 11인치, 저장 해상도는 200dpi이므로 정확히 1600 × 2200픽셀이 됩니다. HTML에는 학생이 쓴 값을 안전하게 표시하기 위해 html.escape()가 적용됩니다.

1. 포스터 미리보기에서 제목, 세 그래프, 관찰 세 문장, 한계와 출처가 잘리지 않았는지 봅니다.
2. 출력된 파일명을 확인합니다. 학번과 이름 사이, 이름과 접미사 사이에는 밑줄이 있습니다.
3. 왼쪽 파일 패널에서 HTML을 두 번 눌러 내려받고 브라우저에서 엽니다.
4. 씨앗 카드의 질문, 입력, 권한, 규칙, 출력, 14주차 첫 행동이 모두 보이는지 확인합니다.

STEP 8 · 새 런타임에서 19개 PASS 45-48분

1. 런타임 → 세션 다시 시작을 선택합니다. 경고가 나오면 재시작합니다.
2. STEP 0부터 STEP 7까지 위에서 아래로 한 번씩 실행합니다.
3. FINAL CHECK를 실행합니다. 셀을 건너뛰거나 다시 실행했다면 실행 순서 조건이 실패합니다.
4. PASS 01부터 PASS 19와 완료 문구가 이어지는지 확인합니다.
5. 실패하면 마지막 셀만 반복하지 않습니다. 아래 표에서 조건에 연결된 STEP을 수정한 뒤 새 런타임 검사를 다시 시작합니다.

STEP 9 · 세 파일 제출 후 귀가 48-50분

1. DOWNLOAD 셀을 실행해 PNG와 HTML을 내려받습니다.
2. Colab 메뉴에서 파일 → 다운로드 → .ipynb 다운로드를 선택합니다.
3. 다운로드 폴더에서 PNG를 열어 크기와 글자 잘림을 마지막으로 봅니다.
4. HTML을 브라우저로 열어 여섯 필드가 모두 보이는지 확인합니다.
5. IPYNB 파일명이 week13_학번_이름.ipynb인지 확인합니다.
6. 수업 제출함에 세 파일을 올리고 업로드 완료 표시를 확인합니다.
7. 교수자에게 완료 문구와 제출 목록을 보여 줍니다. 확인을 받으면 즉시 귀가합니다.

선택 확장 · 제출 이후 자신의 소리를 같은 척도로 비교하기

필수 세 파일을 제출하고 확인받은 학생만 수행합니다. 직접 생성·녹음했거나 분석과 제출 권한을 확인한 WAV 한 편을 별도 노트북 사본에서 다룹니다. 타인의 음악, 동의받지 않은 음성, 개인 대화·이름·위치가 드러나는 녹음은 사용하지 않습니다.

1. 원본을 복사하고 제목·제작자·날짜·이용 조건을 기록합니다.
2. 6초 구간을 선택하되 필수 결과 파일을 덮어쓰지 않습니다.
3. 0~6초 시간축, 0~4,000Hz 주파수축, -80~0dB 색상 범위를 그대로 유지합니다.
4. 수업 음원과 자신의 음원에서 파형·RMS·스펙트로그램 차이를 세 문장으로 비교합니다.

14주차로 가져갈 것

14주차 1차 면담에서는 오늘 만든 씨앗 카드를 화면에 띄우고 시작합니다. 교수자와 학생은 질문이 입력 자료로 답할 수 있는지, 출처와 이용 권한이 안전한지, 핵심 변환 규칙이 하나로 설명되는지, 첫 행동이 10분 안에 실행 가능한지를 점검합니다. 이후 가장 작은 입력 하나가 코드 한 경로를 지나 화면에 나타나는 30% 프로토타입을 만듭니다.

핵심 정리

1. 이번 실습은 자유 탐색이 아니라 세 파일을 완성하는 하나의 제작 미션입니다.
2. 학생이 수정하는 코드는 STEP 1의 신원·음원 선택과 STEP 6의 해석·프로젝트 씨앗뿐입니다.
3. 파형의 최대 절대 진폭은 한 샘플, RMS 최댓값은 한 프레임, 대표 주파수는 전체 시간에 걸친 한 빈의 요약입니다.
4. 세 수치는 서로 다른 단위를 읽으므로 같은 사실로 취급하지 않습니다.
5. 스펙트로그램의 색은 파일 내부 최댓값을 0dB로 둔 -80~0dB 상대 척도입니다.
6. 포스터 문장은 측정 수치와 범위가 있는 해석을 함께 담습니다.
7. 씨앗 카드는 아이디어의 크기보다 실제 입력·이용 권한·첫 제작 행동의 구체성을 우선합니다.
8. 새 런타임 전체 실행은 이전 셀의 숨겨진 상태 없이 결과가 다시 만들어지는지 확인합니다.
9. 19개 PASS와 세 파일의 실제 제출이 확인되면 즉시 귀가합니다.

공식 자료와 복습 링크

• Google Colab 시작 노트북셀 실행, 런타임, Drive 사본과 파일 다운로드의 기본 사용법
• librosa 공식 문서: loadsr=None과 mono=True로 오디오 시계열을 읽는 방법
• librosa 공식 문서: feature.rms프레임 길이와 이동 간격을 사용해 RMS 에너지를 계산하는 방법
• librosa 공식 문서: STFT짧은 프레임의 시간-주파수 행렬을 만드는 함수
• librosa 공식 문서: amplitude_to_db진폭을 선택한 기준에 대한 상대 dB로 변환하는 방법
• librosa 공식 문서: specshow시간축·Hz축·색상 범위를 가진 스펙트로그램 표시 방법
• Python 공식 문서: html.escape학생이 작성한 문자열을 HTML 문서 안에 안전하게 표시하는 함수