소리 3요소인 음고, 강세, 음색
소리를 구성하는 소리 3요소에 대하여 알아본다. 음악적 소리 3요소는 음고, 강세, 음색이다. 음고는 장소 전환 변인으로 두 음이 동시적으로 계속 연결되어 소리가 나며 분명한 음고를 갖는 것을 음정이라고 한다. 강세는 말 그대로 힘의 양을 말한다. 소리 3요소 중 마지막 요소인 음색은 심리적인 요소가 강하게 작용하는 요소로 파형과 관계가 있는대 음색 감각을 충분히 야기시키는 파형 표기는 없다. 여기서 파형이란 소리파의 이동 패턴을 말한다.
소리 3요소 – 음고 Pitch
소리 3요소 중 음고에 대해 알아본다. 음악적 소리의 전달 과정은 다음과 같다. 소리, 외이 (공명적 증폭), 고막 (기계적 증폭), 난원창, 내이(액체 증폭), 코르티기관, 청각 신경 (신경신호변환)을 거쳐 대뇌에 전달된다.
귀의 기능은 다음과 같다. 전정 기관은 내이에 위치하며 몸의 균형을 담당하고 세반고리관(각가속운동), 타원낭(수평 선가속운동), 원형낭(수직 선가속운동), 머리의 수평, 수직 선형 가속도, 회전 운동을 감시하여 중추 평형 기관에 전달하여 신체 균형을 유지한다. 예를 들면, 롤러코스터나 그네를 타고 즐거워하거나 아기 재울 때나 아기들이 짜증낼 때 몸을 흔들어 주는 것은 전정계를 활성시켜 행복함을 지속하기 위함이다.
일반적으로 음고는 정보 전환 변인인데 위치보다 다른 면으로는 명확성이 있다. 플루트가 베이스드럼보다 분명하고 명확한 음고를 갖는데 이것은 명확성 음고 강세라고 한다. 음고는 높낮이 외에도 음고 감각이 얼마나 분명한 가라는 명확성 측면과 특정 음고가 다른 음고들과 어떻게 관계하는 가와 관련된 유사성, 근접성, 순환성 측면을 포함한다.
진동수와 음고 상관
Hz로 표시되는 진동수는 물리적 단위이고 음고는 심리적 단위로 관련성이 완전치는 않다. 진동수의 변화가 반드시 음고의 변화를 필수 동반하지는 않는다. jnd(just noticed difference)란 연결되는 두 음고 차이를 구별하는 음과 음 사이의 거리를 말하며 jnd는 사람에 따라 차이가 나고 크기는 진동수에 따라 달라진다.
낮은 주파수에서 더 작아지고 높은 주파수에서 더 큰 수치를 가진다. 남자 목소리가 여자 목소리보다 더 낮게 들리는 것은 여자보다 남자 성대가 길어서 낮은 진동수를 내기 때문이다. 몸집이 작은 동물이 높은 소리를, 큰 동물이 낮은 소리를 내는 것고 이 때문이다.
현악기, 관악기 모두 줄이나 관이 길면 낮은 소리를 내고 줄이나 관이 짧으면 높은 소리를 낸다. 현악기는 줄 진동으로 소리를 내는데 줄 길이가 길고 무거울 수록 낮은 소리를 낸다. 관악기는 관 속 공기 진동으로 소리를 내는데 관 길이가 길수록 낮은 소리를 낸다.
타악기는 두드림에 의해 공기가 진동하여 소리를 내는데 크로 무거울수록 낮은 소리를 낸다. 이는 북을 중간 자리를 쳐야 하는 이유이다. 몸통이 길고 큰 동양종은 저음으로 멀리 퍼지고 작은 서양종은 고음으로 소리가 짧다.
순음의 음고처리과정
순음 또는 사인음은 한 진동수 즉 단일 주파수를 갖는다. 한음으로 들리는 음들도 혼합된 진동수를 갖고 있다. 순음은 복합음보다 덜 명확한 음고를 갖고 높은 진동수가 낮은 진동수보다 정확히 파악된다. 음고 지각에는 시간이 필요한데 높은 진동수(짧은 주파수)는 소요 시간이 더 짧다. 기저막의 자극 위치가 순음 음고 지각(동시에 순음 진동을 식별하는 것)에 영향을 미친다.
순음이 혼합되었을 때 음고 처리 과정은 다음과 같다. 순음 결합은 파형이 겹치도록 하는 것인데 진동수, 강도, 상대적 위상에 의존한다. 동일 진동수의 두 진동 사이클은 위상에 동조 또는 어긋날 수 없고 이를 간섭현상이라고 한다.
복합음에서의 음고처리과정
복합음은 한 개 이상의 진동수를 가지며 순음 결합음과 다르게 한 개의 음원에서 나온 파형이 복합된 것을 말한다. 예를 들면, 활로 켠 바이올린 줄, 퉁겨진 기타 줄, 분 트럼펫, 인간 음성이 있다. 복합음의 음고는 언제나 기본음에 의해 유발된 것임에도 불구하고 기본 진동수는 언제나 최고로 강한 구성요소는 아니다.
더 높은 진동수 구성 요소들은 기본적 진동수의 정보의 배를 갖는 배음 관계인데 더 가까운 배음 관계에서 더 분명한 음고 감각이 있다. 예를 들어, 현을 진동 시키면 진동의 2분의 1 파장 진동은 2배 주파수, 3분의 1파장 진동은 3배 주파수가 되며 이것을 배을이라고 한다. 악기의 배음 구조 차이가 음색 형성의 주요 요소가 된다. 기본음 추적 시 복합 진동수는 기저막의 여러 곳을 자극할 수 있지만 한 음고로 들린다. 음고 지정이 일차적으로 청각 통로 상부에서 일어나기 때문이다.
복합음 음고 지각은 청각 시스템 능력으로 신경적 과정을 통해 파의 반복되는 진동수 또는 주기성 음고 감지를 발생시킨다. 예를 들어, 50hz, 100hz, 150hz, 250hz의 복합음은 전체적으로 50hz의 반복 진동수를 갖는 파를 만들어내고 이에 상응하는 음고 감각을 발생시킨다. 즉, 신경 네트워크의 중앙 처리 과정과 같다. 북소리를 계속 내기 위해선 루프점 (진동이 활발한 지점)을 쳐줘야 하고 멈추기 위해선 루프점을 만져야 한다. 바이올린의 하모닉스나 피리의 소리 구멍은 노드점 (진동이 없는 부분)을 자극하여 소리를 내기 위해 뚫는다.
결합음
복합음이 한 음으로 처리되는 것과 다르게 결합음은 제3의 음감각으로 같이 소리를 내는 두 진동수가 제시될 때 발생한다. 예를 들어, 잘 조율된 바이올린의 이중음, 오르간 화성 음정 동시 연주, 2명의 소프라노 노래 시 경험할 수 있다. 두 기본음의 차이 즉 합한 값에 대등한 주파수를 가진 결합음이 가장 듣기 쉽다. 이는 비선형적 와우의 찌그러짐의 결과에 대한 청각 자극이라기 보다는 더 운동하려는 기저막 경향으로 발생하는 주변 처리 과정에 해당한다. 실제 존재하는 것처럼 지각되지만 외부 자극으로 존재하는 것이 아니다.
음정과 음고와의 차이
소리의 3요소에 음고는 포함되는데 음정이 포함되지 않는 이유는 무엇일까? 음정이란 두 음이 동시적이거나 계속 연결해서 소리가 나는 것으로 분명한 음고와 명백한 간격이 있어야 한다. 이 중 협화음, 불협화음이 있는데 협화음은 수동적이고 휴식의 느낌을 주고 불협화음은 능동적이고 초조한 상태를 유발한다. 협화음이나 불협화음의 판단은 훈련과 경험에 의존하고 있고 동시적 음정을 구성하는 부분음이 기저막을 따라 어떻게 정렬되는가의 문제일 수 있다.
협화음은 동일하거나 cbw에 의해 분리된 기저막 자극이고 불협화음은 cbw내에서 동일하지 못한 기저막 자극과 기저막 유모세포 간격에 기인한다. 분명한 음고는 한 음정이 두 음으로 이루어진다. 복합은은 한 음으로 들리는데 독립된 음원으로부터의 혼합음은 두 음으로 들리는 이유는 대뇌의 능력과 관련이 있는데 복합음은 모든 구성 요소의 시작과 종결이 동시적이기 때문이다. 명백한 간격의 경우 평균율 음계에서의 음정 간격 크기 단위는 cent이고 옥타브를 12로 나눈 간격을 100으로 표기한다.
소리 3요소 – 강세 Loudness
소리 3요소 중 강세는 강도의 세기를 말한다. 힘의 양인 강도의 단위는 w/제곱미터이고 소리의 크기나 강도는 주관적 감각이다. 볼륨은 소리의 넓이, 밀도는 소리의 촘촘함을 말한다. 강도가 증가하면 볼륨과 밀도 모두 증가한다. 진동수가 증가하면 볼륨은 낮아지고 밀도는 증가한다. 불쾌감과 소음은 상황에 따라 다르게 느껴진다. 세기 측정은 db을 단위로 하는데 강도의 수준을 나타내는 것이지 세기를 나타내는 것은 아니다.
동등세기곡선은 세기에 있어 동일하다고 보는 db과 hz의 결합 곡선이다. Fletcher-munson curves라고도 불린다. 세기 측정을 위해 sone scale이 만들어진다. 매스킹은 한 소리로 다른 소리를 덮는 것을 말한다. 동시적 매스킹에는 주파수가 효과적이고 음보다는 소음이 매스커 역할을 더 잘한다. 배경 음악이나 체계적인 소음으로 원치 않는 소리를 매스크하는 경우가 있다.
소리 3요소인 강세의 세기 합산은 특정 진동수 요소, 주파수 분리 정도, 관련 위상, 개인적 세기에 의존하며 단순히 기계적인 합산이 아니다. 오케스트라 연주나 작곡, 편곡에서 세기 합산을 활용하는데 같은 숫자의 악기로 연주하더라도 넓은 음역을 가진 소리가 더 큰 소리를 내고 옥타브가 유니슨보다 더 크게 들린다. 그리고 적절한 간격을 가진 두 개의 주파수는 가까운 것보다 더 큰 소리가 난다.
소리 3요소 – 음색 Timbre
소리 3요소 중 음색에서 파형과 음색의 관련성을 알아보자. 음색은 심리적 요소이고 파형은 소리파의 이동 패턴으로 물리적 요소이지만 단위는 없다. 파형은 시간, 주파수, 강도의 혼합으로 3차원적인 개념이다. 음색 감각을 충분히 야기시키기 위한 정지된 파형 표기는 없다. 파형 내 onset은 음의 첫 시작 부분으로 에너지가 넘펴 공급되는 부분이고 음색 감각을 위해 중요하다고 할 수 있다.
현악기, 목관악기는 onset에 이어 에너지가 균형을 가지면 계속 공급되어 지속적으로 음이 유지되고 피아노나 기타 같은 진동체의 즉각 흥분에 의해 음이 발생하는 경우는 offset에서 에너지 공급이 끝아 음이 종료된다.
스타카토 어택은 급격한 감쇠율과 짧은 onset이고 레가토 어택은 완만한 감쇠율과 긴 onset 시간이다. 음원 인식은 음색 지각 뿐만 아니라 학습에 따라 다르다. 음색 측정 단위는 없다. 반면 음고는 mel, 세기는 sone으로 측정 단위가 있다.
출처 : 음악심리학, 루돌프 E 라도사 외. 학지사, 2015