악음의 네 가지 요소_ 높낮이, 셈여림, 길이, 음색

악음의 네 가지 요소
음악적 음의 네 가지 요소

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* 악음(규칙적인 진동, 일정한 높이가 있는 음)을 구성하는

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3가지의 요소가 있다.
높낮이pitch / 셈여림intensity / 길이 length 가 악음의 3요소이다.
높낮이 셈여림 길이는 측정이 가능하다. 따라서 상대적인 특성을 가지고 있다.

여기에,
음색timbre을 더하면 악음의 4요소가 된다.
(즉, 악음의 네가지 요소는 높낮이pitch/셈여림intensity/길이length/음색timbre이 된다.)
마지막 요소인 음색timbre은 음색 자체의 고유한 특성을 지니고 있기 때문에 절대적 특성에 속한다.

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1. Pitch 높낮이

음의 높낮이는 소리가 얼마나 고음인지, 저음인지를 구분하는데 사용되는 개념이다.
피치가 높다는 것은 높은 음, 피치가 낮다는 것은 낮은 음 임을 의미한다.

음의 높낮이는 주파수 frequency 에 의해 결정된다. 
주파수는 에너지가 물체에 가해질 때 발생하는 초당 진동수이다. 즉 1초 동안 일어나는 진동 수이다.
소리가 얼마나 빠르게 진동하는지를 측정하는 것이다.

* 헤르츠(Hz)

주파수의 단위는 헤르츠(Hz) 이다.
1Hz는 1초에 1번 진동하는 것.
(주파수 = 1 / 진동1회 반복하는데 걸리는 시간)

-고주파수와 저주파수

-주파수가 높은 것은 높은 음, 주파수가 낮은 것은 낮은 음으로 들린다.
고주파수는 2,000Hz ~ 20,000Hz 으로 인간 귀에 고음으로 들리는 소리이다. 맑고 날카로운 소리가 난다.
저주파수는 20Hz ~ 200Hz 로 인간 귀에 저음으로 들리는 소리이다. 깊고 묵직한 소리가 난다.

-주파수의 범위

-사람이 인지 가능한 주파수범위는 20~15,000Hz, 더 폭넓게는 16~20,000Hz이다.
-음악에 사용되는 주파수는 약 100~7,900Hz이다.
-피아노 최저음(A0)은 27.5 Hz 이며, 최고음(C8)은 4186 Hz 이다.

-초음파와 초저음

초음파는 20,000Hz 이상의 너무 높은 진동을 의미한다. 인간의 귀로 들을 수 없는 소리이다.
초저음은 16Hz 이하의 낮은 진동을 의미한다. 귀로 감지할 수 없으며 떨림을 촉감으로 느낄 수 있다.

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2. Intensity 셈여림

셈여림은 소리의 크기나 강약을 나타낸다.
음의 세기가 어떻게 변하는지, 얼마나 크게 얼마나 작게 연주하는지를 지칭한다.

셈여림은 진폭에 의해 결정된다.
진폭은 소리파의 진동의 크기, 진동의 폭이다.

진폭이 커질 수록 강한 소리, 진폭이 작아질 수록 약한 소리가 난다.
포르테로 연주하면 진동이 크게 발생하며 더 많은 에너지를 전달해 진폭이 커진다.
피아노로 연주하면 진동이 작게 발생하며 더 적은 에너지를 전달해 진폭이 작아진다.

*데시벨(dB)

셈여림은 데시벨(dB) 단위로 측정 가능하다.
데시벨은 소리 강도를 측정하는 단위이다. 소리세기나 음압레벨을 나타낸다. 

-데시벨은 로그 단위이다. 다르게 말하면 데시벨은 비율을 로그로 표현한 것이다.
(로그는 지수 함수의 역, 어떤 수가 특정 값에 도달하기 위해 몇 번 곱해야하는지 나타내는 연산)
소리 세기 차를 로그 단위로 나타내면 매우 큰 범위의 소리 강도를 간단히 표현 가능하다.
소리 세기가 10배 커질 때마다 20dB 증가한다. 10배의 소리 강도 차이를 의미한다.
그도다 10배 더 강한 소리는 40dB이다.

-데시벨의 증가와 감소는 등비적, 비례적으로 커지는 직선적 관계가 아니다.
데시벨은 로그스케일로 증가한다. 로그함수의 형태로 점차적으로 증가한다는 말이다.

셈여림 기호를 데시벨로 나타내면 다음과 같다.
1 피아노(piano): 약 30~50dB
2 메조 피아노(mezzo piano): 약 50~60dB
3 메조 포르테(mezzo forte): 약 60~70dB
4 포르테(forte): 약 70~85dB
5 포르티시모(fortissimo): 약 85dB 이상

단, 사람이 느끼는 셈여림은 dB과 정확히 비례하지않는다.
데시벨은 환경 영향을 많이 받아 측정되었기 때문이다.
예를들어 같은 데시벨의 소리라도 환경이 시끄러우면 약하게 들리고 주변이 조용하면 크게 들린다.

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3. Length 길이

길이는 음의 지속시간이다. 소리가 얼마나 길게 이어지는가를 나타내는 개념이다.
소리가 나기 시작해 느껴지는 시점부터 소리가 들이지 않는 시점까지이다.

발생-지속-감쇠 의 과정을 거친다.
발생은 소리가 발생하여 커지는 것.
지속은 소리가 지속되는 것.
감쇠는 소리가 작아져 없어지는 것이다.

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4. Timbre 음색

음색은 소리의 특성, 고유한 색을 나타내는 개념이다. 
같은 높낮이와 셈여림을 가진 소리일 지라도 다르게 들리는 이유는 음색이 다르기 때문이다.

*음파형Waveform

수많은 소리를 구별할 수 있는 이유는 각각의 독특한 파형때문이다.
같은 음정을 연주해도 악기별로 소리가 다른 이유도 각각 독특한 파형을 가지고 있기 때문이다.

음파는 공기 중 압력변화를 전달하는 파동이다. 압축과 팽창의 파동이다.
이 파동을 시각적으로 나타내면 음파형이 된다.
즉, 음파형은 소리파의 형태를 나타내는 그래픽적 표현이다.
시간에 따른 압력의 변화를 그래픽으로 나타낸다.

첼로와 피콜로의 음색은 다르다. 음파형을 보면 그 사실을 더욱 더 확연히 알 수 있다.
사람의 목소리의 음색 역시 다르다.
하지만 사람의 목소리의 음파형은 비슷하게 생겨서 구별하기 힘들 정도의 미세한 차이만을 보인다.

*음색을 결정짓는 요소

기본주파수와 배음. 배음은 기본주파수의 정수 배수로 발생하는 추가적 주파수이다.
그 배음의 수와 강도는 각 소리의 고유한 음색을 만들어낸다.
(어떤 악기는 배음이 풍부, 어떤 악기는 배음이 적다)

배음이 많을 수록 강하고 거칠며, 배음이 적을수록 깨끗하고 부드러운 소리이다.

즉 배음의 변화를 통해 음색을 바꿀 수 있다. 

*피아노 음색 바꾸기

피아노의 정음(voicing) 작업 시 배음의 변화를 주면 피아노의 음색도 바꿀 수 있다. 
해머의 탑 부분을 강하게하면 높은 배음이 많이 발생한다. 피아노의 소리가 밝고 날카로워진다.
해머의 탑 부분을 부드럽게하면 낮은 배음이 많이 발생한다. 피아노의 소리가 어둡고 부드러워진다.