음악 소리란?
음악 소리는 음고, 강세, 음색이 있어야 한다. 소리의 기본은 진동이고 물체가 급격히 긴장과 이와이 될 때 주변 공기를 동요시켜 음을 발생시킨다. 진동은 음악을 포함한 소리의 기본으로 고르게 반복되는 움직임을 가진 진동을 음의 진동이라고 한다. 하지만 고르지 못한 진동, 잡음도 음악 속에 혼합된다.
음악 소리가 되게 하는 음의 물리적 성질
음은 속도, 강도, 진동 등 물리적 성질을 갖고 있다. 음은 파형으로 전파되는데 공기 통과 시 공기를 동요시키며 멀리 이동하는데 매질 (파동을 전달하는 매개물)의 입자는 파 통과 후 제자리로 환원한다. 공기의 흐름이 아니라 공기 중의 신호로 즉, 음은 음원으로 전파되는 진동으로 공기 밀도를 반복적으로 변화시키며 주기적인 시그널을 발생시키고 고막은 이러한 기압 변동을 감지하는 것이다.
종파는 공기 입자의 진동이 파 진행 방향과 평행하고 횡파는 공기 입자의 진동이 파 진행 방향과 수직으로 예를 들면, X선, 광파, 전파 등이 있다. 사이클은 진동 횟수 단위를 말하고 주기는 한 사이클이 완전한 단위로 돌아오기까지 걸리는 시간을 말한다.
음의 속도와 강도
음의 속도인 음속은 기온과 매질에 따라 변한다. 실온 (20도)에서 초당 344m로 1km 진행에 약 3초가 소요된다. 공기는 비 분산적 매질이라 음의 높낮이에 상관없이 똑같은 속도로 진행한다. 음속은 기온에 따라 변하는 데 관악기 연주 전 워밍업이나 쉬는 시간에 악기에 숨을 불어넣는 워밍업을 하는 이유는 소리의 빠르기가 달라지기 때문이다.
음속은 매질에 따라 변한다. 액체, 고체에서 기체보다 음이 더 빨리 전파한다. 음의 강도에는 변위진폭과 압력진폭이 있는데 변위진폭은 진동 시 작은 공기 덩어리가 제자리에서 한 옆으로 이동하는 거리로 측정이 불가하다. 압력진폭은 일반적으로 사용되는 것으로 음파의 압력을 파동으로 간주하였을 때의 진폭을 말한다.
음의 강도와 측정
음준위 측정기 (데시벨 측정기)는 음의 물리적 강도를 측정한다. 음의 세기는 심리적 단위라 정확한 측정이 불가하다. 1db 변화는 사람이 인식할 수 있는 소리 변화의 최소 단위이고 음준위가 10db 증가하면 소리의 강도는 10배가 된다.
음의 전파
음의 전파에는 반사, 굴절, 회절, 간섭, 맥놀이가 있다.
파의 진동
진동수는 주파수 F ; frequency의 단위로 Hz는 1초에 몇 사이클인가를 말한다. 오케스트라의 조율 음고는 440hz 즉, 1초에 440회 진동한다. 진동 주기 p(period) = 1/f 즉 한 사이클이 완전히 소요되는 시간이다. 가청 범위는 10옥타브, 20Hz~2000hz이고 음악 소리는 5000hz이다.
88개 건반인 피아노는 최저음이 27.5Hz, 최고음이 4186hz이다. 1옥타브 위의 음은 2배 주파수, 2옥타브 위는 4배, 3옥타브 위는 8배 주파수이다. 공명은 진동자가 고유의 진동수와 거의 동일한 진동수로 교류되어 진동자와 동조할 때 발생하는데 그 예로 유리컵에 유리컵과 동일한 주파수를 보내면 유리컵이 깨진다. 시애틀의 타고마 다리 붕괴 사건이 이에 해당한다.
음의 전파 – 반사
일정한 방향으로 나가던 파동이 물체에 부딪혀 그 방향을 바꾸는 현상을 말한다. 표면이 고른 경우는 정반사, 표면이 고르지 않은 경우는 난반사, 여러 번 반사되는 것으로 한 방에서 다른 방으로 음의 전파를 가능하게 하는 다중 반사가 있다. 에코는 반사로 인해 시간차를 두고 조금 늦게 소리가 도달되는 현상으로 시끄러운 식당, 낮은 천장, 바닥 카페트 공간은 반사가 잘 되어 뒤쪽까지 소리 전파가 잘 안된다.
음의 전파 – 굴절
음의 전파 중 굴절 현상은 다음과 같다. 음속이 기압차로 진행 경로를 바꾸는 것인데 밤이 낮보다 소리가 잘 전파되는 이유는 음속이 빠른 따뜻한 공기에서 음속이 늦은 차가운 공기 쪽으로 소리가 구부러지기 때문이다. 낮에는 지면이 따뜻하기 때문에 음파가 상향 굴절을 하고 밤에는 지면이 차갑기 때문에 음파가 하향 굴절을 한다.
음의 전파 – 회절
회절 현상은 파동이 좁은 틈을 통과 할 때 그 후방으로 음영을 만들지 않고 그림자에 해당하는 부분까지 소리가 흩어져 돌아들어가는 것을 말한다. 파장이 길고 틈 사이가 좁고, 틈 끝이 날카로울수록 회절이 잘 일어난다. 또 파장이 틈 너비와 동일하거나 더 크면 회절이 잘 일어난다.
그 예로 벽을 사이에 두고 얘기할 때 들리는 것, 볼 수 없는 모퉁이의 소리를 듣게 되는 것, 저음 스피커는 크게, 고음 스피커는 작게 만드는 이유는 회절에 의해 음이 고루 분산되도록 하기 위함이고 입에서 발산하는 음이 양 옆으로 분산되는 이유는 음이 작은 통로를 통화하고 대화 파장이 입에 비해 크기 때문이다. 트럼펫 끝에서 발산되는 음도 마찬가지이다.
왼쪽 귀가 오른쪽 음원에서 나는 소리를 들을 수 있는 이유는 저음이 경우 파장이 머리에 비해 크므로 회절이 잘 일어나 양쪽 귀에 들리는 음의 세기가 거의 동일하고 고음의 경우 회절이 잘 안 되고 음영을 많이 형성하므로 한 귀가 다른 귀보다 더 잘 들린다.
파장이 틈 너비보다 작다면 원래 방향으로 직잔하며 회절이 일어나지 않지만 소리가 멀리 간다. 그 예로 메가폰이 목소리를 한 방향으로 보낼 수 있는 원리는 메가폰관을 길게 하여 소리가 회절 되지 않고 한 방향으로 가도록 하는 것과 고음은 회절이 안 일어나기 때문이다. 이 원리는 시각 장애인 소리 가이드에 사용된다.
음의 전파 – 간섭
같은 음의 파동이 둘 이상 포개져 합해지거나 상쇄되는 현상을 간섭이라고 한다. 상쇄되는 경우는 소음을 잡아주는 스피커로 바깥 소음에 대응하는 소리를 헤드폰에서 만들어 소음을 상쇄하는 것이다. 같은 음을 내는 스피커에서 위치에 따라 소리가 크게 혹은 작게 들리는 현상이 그 예이다.
음의 전파 – 맥놀이
주파수 차이가 약간 있는 두 개의 소리가 서로 간섭하여 주기적으로 한 음이 강약을 반복하는 것처럼 들리는 것을 맥놀이라고 한다. 두 개의 소리의 차만큼 1초에 소리가 커졌다 작아졌다를 반복하고 이후에 다시 동일 위상을 형성하는데 예를 들어 440hz와 442hz가 합쳐지면 441hz의 소리가 1초에 2회 커졌다 작아졌다하고 1초에 맥놀이가 2회 나타난다.
1차 맥놀이는 2개의 근소한 진동수 차이를 가진 동시 소리에서의 경험이다. 이는 주변 신경 처리를 하는 것으로 피아노나 기악 악기 조율사는 1차 맥놀이가 사라지면 조율된 것으로 생각한다. 예를 들어, 에밀레종의 경우 종의 상하 배부름의 두께가 달라 2개의 음을 만들어 서로 간섭하는 맥놀이 현상을 이용하여 산속에서도 소리를 멀리 보낼 수 있다.
2차 맥놀이는 잘못된 조율 음정, 4도, 5도, 특별한 옥타브에서 혼합음들의 주변 간섭으로 기인되는 중앙 신경적 처리 과정으로 500hz일 때 강하다. 잡음이 주변 효과로 상쇄한다고 해도 청각적으로 들을 수 있는 경우 맥놀이가 사라지지 않는다.
복합적 맥놀이는 3개 이상의 악기가 같은 음을 연주할 때 소리를 부드럽게 만드는 코러스 효과를 가져오는 데 단지 소리를 크게 하는 것이 아니라 음색의 변화를 가져다 준다. 예를 들어, 오케스트라 바이올린 연주 시 맥놀이 현상으로 다양한 비브라토를 발생시켜 소리가 부드럽게 들린다.
이중적 맥놀이는 다른 소리가 공기 중에 섞이지 않고 신경 전달 과정에서 만날 때 발생한다. 예를 들어, 100hz와 107hz를 들려주면 사람은 가청음 범위가 아니라 듣지 못하지만 대뇌는 7hz의 이중적 맥놀이를 만들어내는데 이 기술로 수면, 집중 등에 효과가 좋은 음악을 만드는데 작용할 수 있다.
음악 강당의 음향 판단 기준
연주장에서는 다음과 같은 항목을 확인해야 한다.
첫 번째, 선명성은 각 음이 선명하게 도달되는가와 연주자가 보이는가 그리고 장애물에 부딪히지 않고 직접 전달되는 가를 말한다.
두 번째, 균일성은 모든 감상자에게 동일한 음이 전달되도록 전체 반사음이 어느 곳에서나 비슷한 세기로 전달되게 하는 것이다.
세 번째, 포위는 음원에서 분리된 느낌이 아니라 감싼 느낌을 받아야 하는데 난반사가 다각적으로 이루어지도록 구조물을 위치시켜야 한다.
네 번째, 무반향은 음의 반사는 있어야 하지만 별개의 메아리로 지각되어서는 안 되기 때문에 오목한 벽이나 평행을 이루는 편평한 벽이 없어야 한다.
다섯 번째, 잔향은 좋은 감쇠율로 내부 공간의 재료에 의한 음의 흡수, 반사량에 의해 조절된다. 낮은 주파수의 잔향은 포근함을 주고 높은 주파수의 잔향은 화려함을 가져온다.
여섯 번째, 연주자의 만족으로 연주자 상호 간에 커뮤니케이션이 잘 되도록 조가비 모양 구조를 해야 좋다. 평행을 이루는 옆 벽을 가져서는 안 되고 이럴 때는 반사로 인해 날카로운 음을 낸다. 마지막은 무소음으로 외부, 내부 소음에 의해 원음이 혼란되어서는 안 되고 최대 30db까지만 허용된다.
출처 : 음악심리학, 루돌프 E 라도사, 학지사, 2015.