소리는 물체가 충격에 의해 진동하면 그 진동이 매질을 통해 우리 귀에 전달되는 것이다.
소리를 세분화시켰을 때 복합음( complex sound, 합성음)이라는 소리분류가 있다.
복합음은 이름대로 여러 주파수가 결합한 소리이다.
우리가 듣는 음악소리, 노래 혹은 말소리, 백색소음 등이 모두 복합음에 해당한다고 할 수 있다.
오늘은 그 복합음을 좀 더 세부적으로 살펴보겠다.
그 전에 알아두어야 할 고조파 개념에 대해 먼저 알아보겠다.
* 고조파, 고조파 주파수 Harmonics _ 딱! 떨어지는
고조파 또는 고조파 주파수라고도한다.
1. 고조파는 기본주파수의 정수배인 주파수성분이다.
-정수배는 어떤 수를 정수만큼 곱한 값. 깔끔하게 딱 떨어지는 값. 칼 같은 값인 것이다.
2. 고조파는 정현파(사인파)형태의 주기 신호를 가진다.
-정형파sine wave도 딱 떨어지는 순수한 파형이다. 매우 주기적으로 정확히 정의되는 wave이다.
정확한 T초 마다 정확하게 파형이 반복된다. 칼 같은 파형인 것이다.
따라서 음높이가 매우 정확하다. 피치가 딱 떨어진다.
악기소리, 사람의 성대 등은 진동 시 고조파를 포함하는 복합파형을 생성한다.
사람의 귀는 기본주파수 중심으로 그 정수배의 고조파들의 패턴을 인지한다.
그 패턴 인지에 따라 음의 높낮이, 음색을 구분한다.
* 고조파의 공식
고조파는 항상 정수배이다.
고조파의 기본 공식은 간단하다.
n번째의 고조파 주파수 = 고조파의 순서*기본주파수
기본 주파수가 100Hz라면
기본음1일 때 고조파 주파수는 100Hz
기본음2일 때 고조파 주파수는 200Hz
기본음3일 때 고조파 주파수 300Hz
* 고조파와 배음
잘 혼동되는 개념인 고조파와 배음에 대해 알아보겠다.
-고조파는 이론적이며 수학적이다. 정확하게 딱 떨어지는 정수배 음들이 고조파 주파수이다.
-배음은 조금 더 실용적이다. 실제 소리의 음색을 분석할때 사용한다.
하나의 음을 울렸을 때 기본음보다 높은, 모든 추가 음 성분 전체를 의미한다. 기본음은 제외된다.
-고조파는 정수배(딱!떨어지는)여야하지만,
-배음은 꼭 정수배일 필요가 없다. 비정수배도 존재한다.
-배음은 기본음이 제외된다는 점에서 명칭도 조금 다르다.
100Hz주파수 1차 고조파/ 기본음
200Hz주파수 2차 고조파/ 1차 배음
300Hz주파수 3차 고조파/ 2차 배음
...처럼 이어진다.
-악기소리의 경우
음고와 음색이 맑고 고른 일반 악기의 경우,
고조파 악기로 분류되는 동시에 배음 역시 정수배 배음이다.
음고가 불분명한 악기(주로 금속 타악기)의 경우,
배음에도 비정수배 배음이 존재하며 비고조파악기가 된다.
타악기 중에서도 조율이 가능한 타악기(팀파니,마림바..)는 고조파에 맞출 수도 있다.
* 음 높이 Pitch
주기적 복합음은 pitch 음높이의 인식이 가능하다.
사실 음고는 배음과 관계없이 기본주파수에 의해 결정된다.
* 음색 Timbre
같은 기본주파수라도 고조파 Harmonics의 진폭 구조가 다르면 음색은 달라진다.
피아노로 A4 음을 치는 것과 기타줄로 A4 음을 튕길 때
같은 노트라도 음색은 완전히 다르다.
따라서 음색은 배음 구조의 복합적인 결과물이다.
* 복합음 Complex Tone
드디어 복합음에 대해 알아보고자 한다.
복합음은 우리가 일상생활에서 듣는 대부분의 소리는 복합음이다.
복합음엔 주파수가 둘 이상이 섞여 있다. 기본주파수(가장 낮음,기음,베이스음)가 음의 높이를 결정한다.
그리고 기본주파수보다 높은 성분들의 음들이 함께 울리며 배음을 형성한다.
그 배음들이 정수배 관계(딱! 떨어지는)이고 사인파를 형성한다(딱!떨어지는 wave)면 고조파가 된다.
그 배음들이 비정수배관계이면 비조화배음이 된다.
* 복합음 Complex tone = 주기적 복합음 + 비주기적 복합음
복합음은 크게 주기적 복합음과 비주기적 복합음으로 나눌 수 있다.
심화적으로는 더 세분화시켜서 나누기도 한다.
사실 우리가 실생활에서 들을 수 있는 소리들은 이분법적으로 분류할 수 없는 소리들이고,
스펙트럼 상에서 분포하듯이 왔다갔다하기 때문에 나누려면 얼마든지 세분화시켜 나눌 수 있다.
1. 주기적 복합음
주기적 복합음은 periodic complex tone 이다.
주기적 복합음은 기본 주기를 가지고 있어, 우리 귀에 음악적으로 들린다.
또한 고조파가 여러 개 합쳐진 신호이다. 완전히 주기적인 정현파의 합이다.
비유하자면, 고조파가 각 연주자의 고유한 악기소리라면 주기적 복합음은 오케스트라의 소리이다.
즉, 개념적으로 고조파들이 모여 하나의 음악을 만드는 것이 주기적 복합음이다.
- 악기소리도 주기적 복합음일까?
그렇다. 음악에 사용되는 악기는 주로 주기적 복합음이다.(이면서 고조파 구조이다)
악기는 기본주파수+정수배의 배음을 동시에 낸다.
이 모든 것이 합쳐지면 주기적 복합음이된다.
하지만 악기 중에서도 음고가 불분명한 악기 (일부 타악기) 는 주기적복합음에 해당되지않는다.
- 사람의 목소리는?
사람의 목소리는 주기적이기도 하나, 미세하게 변화하기도 한다.
인간의 성대는 숨을 밀어올릴 때 주기적으로 진동하며 기본주파수를 만든다.
대부분의 경우 주기적이지만, 인간이 가진 생리적 특성 때문에 불규칙성이 생긴다.
(감정,기분의 변화로 인한 호흡압 변화, 긴장과 떨림 등)
즉, 완전히 주기적이진 않지만 대체로 주기성을 가지는
준 주기적인 복합음에 해당한다.
2. 비주기적 복합음
비주기적 복합음은 Aperiodic Complex Sounds 이다.
주기적 복합음과 비교되는 개념이다.
복합음이기에 여러 주파수 성분으로 구성되어있으나, 그 주파수들이 일정한 패턴을 가지지 않는다.
일정한 주기가 없다. 따라서 고조파 구조가 아니다.
따라서 음높이가 불분명하게 들리거나, 알 수 없다.
비주기적 복합음은 사실 어떻게보면 안좋기만 한 잡음처럼 들릴 수 있으나,
듣는 사람의 인지적인 해석이나 맥락 등에 따라 좋게 들릴 수도, 불쾌하게 들릴 수도 있다.
-듣기 좋은 비주기적 복합음?
Anton H님의 사진: https://www.pexels.com/ko-kr/photo/145707/
1. 레코드 잡음
일종의 노이즈이다. 하지만 그것을 불쾌하게 느끼기 보다는
옛 음악, 레트로, 빈티지의 느낌으로
좋게 해석하는 경우가 많다.
2. ASMR
비주기적 복합음은 ASMR의 핵심 재료 중 하나이다.
비주기적이지만 강도가 낮고 부드러운 대역의 노이즈, 질감과 패턴에 대한 몰입을 유도하는 소리들이다.
들리는 소리를 넘어 소리의 질감, 어떤 소리가 나오는지에 대한 예측, 심리적 반응 등이 복합적으로 얽혀
듣기 좋은 비주기적 복합음으로 해석한다.
3. 백색소음, 핑크소음 등
ASMR과 비슷할 수 있지만,
백색소음,핑크소음과 같은 다양한 소음류는
두뇌를 발달시키고 스트레스를 조절하게 해주는 사운드 테라피로 자주 쓰이는
비주기적 복합음이다.
즉,
인간의 인지적 해석과 정서적 기억, 자연과 유사한 편안한 소리, 소리에 대한 경험들,
어떤 소리가 등장할 것인가에 대한 예측과 집중, 몰입력 등 다양한 요소들이 복합적으로 작용해서
우리는 비주기적인 복합음 중에서도 특정 소리들을 좋게 해석한다.
-듣기 싫은 비주기적 복합음, 하지만 경고의 의미
마이트 하울링, 금속 긁는 소리, 괴성, 비명, 사이렌, 브레이크 등
일반적으로 [소음]으로 인식하는 대부분의 소리들이다.
이는 스펙트럼 상에서도 굉장히 난해한 스펙트럼을 가진다.
하지만 사이렌 경고음 처럼 사람의 생존반응을 유도하는 소리는
경고적 의미에서 우리에게 유용하다고 할 수 있다.
오늘의 포스팅의 요약
색으로 비유하자면,
1. 정형파/사인파는 단색, 순색 (파란색,빨간색 등)
2. 주기적 복합음은 색이 섞였는데 조화로워서 색으로 분류(주황,연보라,하늘색..) 🎨
3. 비주기적 복합음은 색이 섞였는데 특정 색으로 분류 불가, 불규칙한 혼합색
(근데 그 부조화가 경우에 따라 좋게 해석될수도, 나쁘게 해석될 수 도 있는...)
(그 중에서도 백색소음은 모든 색이 섞여서 색상 정보 자체가 없음, 중성적 회색,안개색)
4. 비조화배음 복합음은 빛이 산란되어 각도에 따라 바뀌는 색(무지개, 진주, 비누방울...) 🌈
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