용어사전

ESP32 개발 보드를 USB로 꽂으면, 보드의 USB-시리얼 변환 칩(CH340, CP210x 등)에 맞는 드라이버가 있어야 컴퓨터가 보드를 알아봐요. Windows는 인터넷에 연결돼 있으면 드라이버를 자동으로 설치하기도 해요. 드라이버가 없어서 보드가 보이지 않으면 칩을 만든 회사의 공식 누리집에서 받아 설치해요.

파이썬에서는 import cv2처럼 import 문으로 라이브러리를 불러와요. 영상 처리에는 OpenCV, 손·얼굴·몸 인식에는 MediaPipe 라이브러리를 많이 써요. 도서관(library)에서 책을 빌려 보듯, 다른 사람이 잘 만들어 둔 코드를 가져다 쓰는 셈이에요.

MediaPipe는 손에서 21개, 얼굴에서 468개(눈동자 둘레까지 찾으면 478개), 몸의 자세에서 33개의 랜드마크를 찾아요. 점마다 번호가 정해져 있어서 손에서는 4번이 엄지 끝, 8번이 검지 끝이에요. 랜드마크의 위치는 정규화 좌표로 알려 줘요.

센서에서 받은 데이터를 계산하고, 저장된 프로그램에 따라 LED나 모터 같은 장치를 제어해요. 전자레인지, 세탁기, 장난감처럼 우리 주변 기기 곳곳에 들어 있어요. ESP32도 무선 통신 기능을 갖춘 마이크로컨트롤러예요.

센서는 피지컬 컴퓨팅의 입력 장치로, 알아챈 정보를 마이크로컨트롤러에 전달해요. 빛 센서, 온도 센서, 거리 센서, 터치 센서처럼 쓰임에 따라 종류가 많아요. 인공지능 에이전트에게는 카메라도 주변을 보는 센서예요.

센서가 주변을 알아채는 장치라면 액추에이터는 주변에 영향을 주는 장치예요. 마이크로컨트롤러가 보낸 신호에 따라 팬 모터가 돌고, 서보모터가 정해진 각도로 움직여요. 모터의 속도나 각도는 흔히 PWM 신호로 조절해요.

에이전트는 목표, 환경, 지능적 처리, 센서, 액추에이터로 이루어져 있어요. 자율주행 자동차라면 카메라로 도로를 보고, 갈 길을 판단한 뒤, 핸들과 브레이크로 움직여요. 사용자가 하나하나 시키지 않아도 상황에 맞게 스스로 행동한다는 점이 일반 프로그램과 달라요.

이웃한 픽셀끼리 밝기 차이가 큰 곳을 찾으면 물체의 테두리가 드러나요. OpenCV의 cv2.Canny() 함수는 두 개의 임계값으로 진짜 에지를 골라내요. 사진을 먼저 흐리게(블러) 만들면 작은 잡티 때문에 생기는 가짜 에지가 줄어요.

사람의 지능을 이루는 인식·학습·추론을 컴퓨터 기술로 흉내 낸 것이에요. 데이터 속에서 패턴을 찾아 판단하기 때문에 사람이 규칙을 하나하나 정해 주지 않아도 새로운 상황에 대응할 수 있어요. 음성 인식, 이미지 분석, 챗봇 같은 곳에 쓰여요.

마우스 클릭, 터치스크린, 음성 명령이 모두 인터페이스예요. 카메라로 손동작을 알아보면 화면을 만지지 않고도 컴퓨터를 조작하는 새로운 인터페이스를 만들 수 있어요. 장치와 장치를 잇는 연결 방식(예: USB)을 가리킬 때도 이 말을 써요.

흑백 사진에서 밝기가 임계값보다 큰 픽셀은 흰색, 나머지는 검은색으로 바꾸면 물체와 배경을 나눌 수 있어요. OpenCV에서는 cv2.threshold() 함수로 이렇게 나눠요. 임계값을 바꾸면 흰색이 되는 부분이 달라지니, 값을 바꿔 가며 알맞은 기준을 찾아요.

사진의 왼쪽 위가 (0, 0), 오른쪽 아래가 (1, 1)이고, 수학 시간의 좌표와 달리 y는 아래로 갈수록 커져요. 픽셀 위치로 바꾸려면 x에는 사진의 가로 길이를, y에는 세로 길이를 곱해요. 예를 들어 가로 640픽셀 사진에서 x가 0.5면 픽셀 x 좌표는 320이에요.

사람이 눈으로 보고 알아보는 일을 카메라와 컴퓨터로 해내려는 기술이에요. 얼굴 인식, 손동작 인식, 자율주행 자동차의 장애물 찾기에 쓰여요. 컴퓨터는 사진을 픽셀 숫자로 받아서 그 속의 모양과 움직임을 찾아요.

패턴을 찾으면 복잡한 정보를 쉽게 이해하고 다음에 일어날 일을 예측할 수 있어요. 인공지능은 많은 데이터에서 패턴을 찾아 사진 속 고양이를 알아보거나 날씨를 예측해요. 사진 속 줄무늬나 체크무늬처럼 같은 모양이 되풀이되는 무늬도 패턴이에요.

ESP32 보드에 MicroPython 펌웨어를 넣어 두면 보드가 파이썬 코드를 알아듣게 돼요. 펌웨어를 보드에 기록하는 일을 흔히 ‘펌웨어를 굽는다’고 말해요. 공유기나 스마트폰의 ‘펌웨어 업데이트’도 이 기본 프로그램을 새것으로 바꾸는 일이에요.

1초 동안 보여 주는 프레임 수를 fps(frames per second, 초당 프레임 수)라고 해요. 영화는 보통 1초에 24장, 흔한 동영상은 30장 정도를 보여 줘요. 웹캠 코드의 cap.read()는 카메라에서 픽셀로 이루어진 프레임 한 장을 가져와요.

사진을 아주 크게 확대하면 모눈종이의 칸처럼 작은 네모가 보이는데, 그 한 칸이 픽셀이에요. 흑백 사진은 한 칸에 밝기 숫자 1개(보통 0부터 255까지)를, 컬러 사진은 색을 나타내는 숫자 3개를 담아요. 가로 640칸, 세로 480칸인 사진에는 픽셀이 30만 7200개 들어 있어요.

작은 필터를 사진 위에서 옮겨 가며 겹친 칸끼리 곱해 더하는 합성곱 계산으로 특징을 뽑아요. 앞쪽 단계에서는 선·모서리 같은 단순한 특징을, 뒤쪽 단계에서는 눈·귀처럼 복잡한 특징을 찾아요. 사람이 특징을 정해 주지 않아도 데이터로 학습해 스스로 알아낸다는 점이 예전 컴퓨터 비전 기술과 달라요.

OpenCV는 사진을 BGR 순서로 읽고, MediaPipe는 RGB 순서의 사진을 받아요. 그래서 웹캠 프레임을 MediaPipe에 넘기기 전에 cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)로 순서를 바꿔요. 순서가 바뀐 채로 화면에 보여 주면 빨간 물체가 파랗게 보이는 것처럼 빨강과 파랑이 뒤바뀌어요.

스마트워치나 무선 센서처럼 배터리로 오래 버텨야 하는 기기에 많이 쓰여요. ESP32에는 BLE 기능이 들어 있어서 선 없이 컴퓨터나 스마트폰과 글자를 주고받을 수 있어요. 한 번에 보내는 데이터가 작아서 짧은 명령이나 센서 값을 보내기에 알맞아요.

ESP32는 Espressif Systems라는 회사가 만든 마이크로컨트롤러 칩이에요. 이 사이트는 ESP32 칩이 달린 개발 보드에 MicroPython을 넣어 LED·화면·모터를 움직여요. 보드의 핀(GPIO)에 부품을 연결하고 코드로 신호를 보내요.

출력으로 정하면 핀의 전압을 높게(1) 또는 낮게(0) 만들어 LED를 켜고 끌 수 있고, 입력으로 정하면 버튼이 눌렸는지 읽을 수 있어요. MicroPython에서는 Pin(2, Pin.OUT)처럼 핀 번호와 방향을 정해요. 교과서의 ESP32 개발 보드는 내장 LED가 GPIO 2번에 연결돼 있어요.

데이터를 싣는 SDA 선과 박자를 맞추는 SCL 선을 함께 써요. 장치마다 주소가 달라서 같은 두 선에 LCD·OLED 화면이나 시계 모듈 같은 여러 장치를 함께 연결할 수 있어요. 교과서의 LCD·OLED 실습도 I2C로 화면에 글자를 보내요.

문법은 파이썬과 거의 같지만, 작은 칩에서 돌도록 파이썬 표준 라이브러리의 일부만 들어 있어요. 대신 보드의 핀을 다루는 machine 같은 모듈이 들어 있어요. 보드에 MicroPython 펌웨어를 먼저 넣어 두면 컴퓨터에서 보낸 코드를 보드가 바로 실행해요.

켜진 시간의 비율을 듀티비(duty cycle)라고 하는데, 듀티비가 크면 LED가 밝아지고 작으면 어두워져요. 켜고 끄기를 아주 빠르게 되풀이해서 눈에는 깜빡임 대신 밝기 차이로 보여요. ESP32에서는 PWM으로 LED 밝기, 서보모터 각도, 팬 모터 속도를 조절해요.

한 장치의 TX(보내기) 핀을 다른 장치의 RX(받기) 핀에 엇갈려 연결해요. 두 장치는 보드레이트(baudrate)라는 전송 속도를 똑같이 맞춰야 글자가 깨지지 않아요. 컴퓨터와 ESP32 개발 보드가 USB 케이블로 주고받을 때도 보드의 USB-시리얼 변환 칩이 USB 신호를 UART로 바꿔 줘요.