악기

이 기사는 Ethan Winer의 The Audio Expert에서 발췌한 것입니다. 이 책에 대한 자세한 내용은 Ethan의 웹사이트에서 읽어보실 수 있습니다: http://ethanwiner.com/book.htm

바이올린과 첼로 같은 활을 사용하는 악기는 활이 현 위에 놓인 위치, 강하게 눌리는 정도, 현을 긁는 속도에 따라 음색이 영향을 받습니다. 이 세 가지 매개변수는 음색을 다양한 가능성의 범위로 변화시킵니다. 음색은 기본 음조와 여러 가지 화음 배수의 상대적인 음량을 나타냅니다.

관악기의 경우, 입술과 입의 모양, 그리고 얼마나 세게 불어야 하는지가 음색을 결정합니다. 더 세게 불면 화음이 더 크게 생성됩니다. 같은 원리는 기타나 밴조와 같은 타악기도 적용됩니다. 현을 더 세게 치거나 한쪽 끝에 가깝게 치면 더 강한 화음 성분이 생깁니다. 이 원리는 모든 종류의 어쿠스틱 악기에 동일하게 적용됩니다. 트럼펫이나 오보에를 더 세게 불거나 드럼을 강하게 치면 소리가 더 밝아집니다. 드럼의 오버톤도 치는 위치와 세기에 따라 다릅니다. 드럼의 가장자리에 가까운 곳을 치면 오버톤이 기본 음에 비해 상대적으로 더 크게 들립니다. 이는 자연에서 발생하는 거의 모든 어쿠스틱 음원에 적용됩니다.

많은 사람들은 활을 조절하는 것이 바이올린이나 첼로 연주의 가장 어려운 부분이라는 것을 깨닫지 못합니다. 활은 악기의 목소리이며, 다른 모든 것은 그에 종속적입니다. 확실히, 지판에서 정확한 위치에 손가락을 놓기 위해 필요한 섬세한 운동 조절을 발전시키는 데는 수년이 걸립니다. 몇 밀리미터만 어긋나도 음이 심각하게 불협화음이 될 수 있습니다. 그러나 활을 조절하는 것은 더욱 어렵습니다. 색소폰이나 오보에와 같은 관악기에서도 비슷합니다. 1~2년의 전념하는 학생이 인쇄된 페이지의 음표를 자동적으로 해당 키의 손가락과 연결하여 생각하지 않고도 학습할 수 있습니다. 그러나 필요한 숨과 입 조절을 개발하는 것은 훨씬 더 어려워, 많은 시간을 투자해야 합니다.

악기 종류

악기는 두 가지 기본 유형이 있습니다: 소리가 한 번 나고 스스로 사라지는 타악기(예: 피아노, 심벌즈)와 지속적으로 연주자가 지속 시간, 음량, 음색, 비브라토를 조절할 수 있는 지속적 악기(예: 바이올린, 트럼본)입니다. 예를 들어, 바이올리니스트는 느린 활 속도로 부드럽게 음을 시작한 다음, 활을 더 빠르게 끌어당겨 볼륨을 증가시킬 수 있으며, 마지막으로 활을 브릿지에 더 가깝게 이동시켜 음을 더 밝게 만들 수 있습니다. 마지막으로 비브라토를 추가하여 점차 빨라지게 할 수 있습니다. 이러한 시간적 변화는 음악을 더 표현력 있게 만들고, 따라서 듣는 재미를 더합니다.

타악기도 예를 들어 스네어 드럼이나 팀파니 드럼에서 롤을 하는 것처럼 표현적으로 지속적인 방식으로 연주할 수 있습니다. 드럼 롤은 시간이 지남에 따라 음색을 변화시킬 수 있으며, 드럼을 치는 세기나 위치, 반복 속도를 조절하여 다양한 효과를 만들어냅니다. 마찬가지로, 만돌린 연주자들은 같은 음을 빠르게 반복적으로 쳐서 음을 무한히 지속하는 테레몰로를 생성합니다. 그러나 제 생각에는 악기는 두 가지 기본 범주인 타악기와 지속기로 나뉩니다.

연주 기술로 음색을 제어하는 것 외에도, 청중이나 마이크로폰에 의해 들리는 악기의 음색에 영향을 미치는 또 다른 요소는 그 악기의 지향성입니다. 스피커와 마찬가지로, 바이올린의 진동하는 나무 판은 고주파에서 더 방향적으로 방출됩니다. 약 400 Hz 이하에서는 바이올린이 거의 모든 방향으로 방출되지만, 4~5 kHz에서는 거의 모든 소리가 좁은 빔으로 위쪽으로 향하며, 앞으로 보내는 에너지는 거의 없습니다. 클라리넷과 색소폰 같은 리드 악기도 다른 주파수에서 서로 다른 방향으로 방출되며, 누르고 있는 키에 따라 악기의 다양한 부분에서 방출됩니다. 콘서트 홀에서는, 다양한 음역의 소리가 주연주자 뒤의 무대 벽에서 반사되어 청중에게 도달하는 데 큰 영향을 미칩니다. 이와 함께 플레어 천장과 각진 측면 벽도 중요한 역할을 합니다.

이전에 설명된 내용에서는 FFT 분석기가 녹음된 각 주파수의 에너지를 표시할 수 있으며, 이 도구는 악기의 출력을 분석하는 데에도 사용될 수 있습니다. 악기의 스펙트럼을 이해하면 더 나은 신디사이저 프로그래머, 믹싱 엔지니어, 오케스트라 편곡자, 또는 단순히 더 깊이 있는 청취자가 될 수 있습니다. 예를 들어, 전기 베이스는 종종 기본 주파수에서 첫 번째 몇 개의 화음보다 에너지가 낮습니다. 베이스 악기의 풍부함은 두 번째 화음의 수준에 따라 결정되므로, 이를 EQ로 강조하면 믹스가 더 단단하게 들리면서 많은 스피커가 큰 음량에서 재생하기 어려운 매우 낮은 주파수에 의존하지 않고도 좋습니다.

그림 1은 저음 A음을 연주하는 저의 Fender Precision 전기 베이스 스펙트럼을 보여줍니다. 이때, 픽업 바로 위에서 손가락으로 뜯었을 때 두 번째 및 세 번째 화음 성분이 기본 음보다 더 크게 나타납니다. 그러나 브릿지에서 더 멀리 떨어진 곳, 현의 중앙에 가까운 곳에서 연주하면 기본음이 더 부드럽고 화음의 세기가 낮아지는 결과를 초래합니다.

그림 1: 현을 뜯는 위치와 세기에 따라 기본 주파수가 화음보다 부드럽게 들릴 수 있습니다. 이 FFT는 핑거로 뜯었을 때 EQ가 적용되지 않은 Fender Precision 베이스의 저음 A음 스펙트럼을 보여줍니다. 두 번째 화음은 110 Hz에서 기본 음 55 Hz보다 약 7 dB 더 크게 들리고, 세 번째 화음인 165 Hz는 두 번째 화음보다 약 3 dB 더 크게 들립니다.

그림 2는 Yamaha 그랜드 피아노에서 녹음된 같은 저음 A음의 FFT를 보여줍니다. again, 기본 음이 두 번째 화음보다 부드럽고, 두 번째 화음은 세 번째 화음보다 부드러운 경향을 보입니다. 그러나 피아노는 손가락으로 연주한 전기 베이스보다 소리가 더 밝으며 (픽으로 연주하는 것과는 반대), 이는 높은 화음들이 전기 베이스보다 훨씬 느리게 감소하는 데 반영됩니다.

그림 2: 피아노의 저음은 종종 첫 몇 개의 화음보다 기본 음에서 에너지가 적지만, 높은 화음은 전기 베이스보다 훨씬 덜 급격하게 감소합니다.

하모닉 시리즈는 조화롭지 않다

바이올린이나 기타의 진동하는 현과 목관 및 금관 악기의 진동하는 공기는 특정한 수학적 시리즈를 따르는 화음을 생성합니다. 가장 낮은 주파수는 기본 음이며, 각 화음은 그 주파수의 정수 배수입니다. 톱니파 및 펄스와 같은 정적 파동의 화음도 동일한 시리즈를 따릅니다. 표 1은 기본 음이 55 Hz인 저음 A음의 하모닉 시리즈를 보여줍니다. 각 화음은 이전 화음보다 55 Hz 더 높습니다.

표 1: 대부분의 악기의 하모닉 시리즈는 이 기본 시퀀스를 따르며, 일부 고주파수에서 조화롭지 않게 됩니다. 이 표는 저음 A음에 의해 생성된 첫 15개의 주파수를 보여줍니다. 다섯 번째 하모닉의 음 조화가 거의 1%의 오차가 있음을 알 수 있습니다. 11번째 하모닉에서는 낮은 음을 연주하는 밝은 소리의 악기에서 들리는 경우가 있으며, 3%의 오차가 발생합니다. 두 인접 음 간의 음악적 거리는 약 6%이므로, 3%는 정말로 조화롭지 않습니다!

하모닉은 일반적으로 높이 올라갈수록 부드러워지므로, 단일 음은 자연스럽게 자가와의 음조가 어긋나지 않을 수 있습니다. 비록 11번째 하모닉이 3%가 어긋나지만, 이는 음악 간격의 절반에 해당하며 많은 것이며, 이 특정 피아노와 마이크 위치에서는 기본 음보다 11 dB 더 부드럽게 들립니다. 또한 모든 다른 조화로운 하모닉에 의해 부분적으로 가려집니다.

금관 악기의 기본 음 또한 표 1에 나타난 하모닉 시리즈를 따릅니다. 버글처럼 밸브가 없는 금관 악기는 특정 음만 생산할 수 있습니다. 밸브가 없는 F 호른은 높은 C음을 연주할 수 있지만, 이 음은 조화롭지 않아 특정 조의 음악을 연주하는 데 불가능합니다. 따라서 연주자들은 여러 개의 악기를 소유해야 하거나, 교체 가능