징은 한국의 전통국악기 가운데 대중들에게 가장 친근한 사물놀이 악기중의 하나이다. 이 사물 악기 가운데 징 악기의 소리는 웅장하고 부드러우며 아름다운 긴 여운의 소리를 갖고 있어서, 사물놀이 연주 시 다른 사물악기들의 연주음을 감싸주는 역할을 한다. 징의 재질은 동과 주석을 78:22의 비율로 합금한 유기(놋쇠) 제품으로 만들 때는 방짜유기로 만든다. 구조는 직경 $39{\~}40cm$인 둥근 원판과 깊이가 $7.0{\~}7.5cm$로 된 림(Rim:전두리)으로 되어 있다. 징 악기를 연주 할 때 원판의 가운데를 치면 이를 지지하고 있는 RIM이 함께 공명을 일으켜서 만곡면의 원판 소리보다 낮은 주파수의 소리를 낸다. 그래서 징은 RIM의 두께와 깊이에 따라서 새로운 공명 주파수를 만들고 음의 지속시간도 변화 시키고 있다. 즉 본 실험 연구 결과, 온전한 Rim의 징소리의 주요 주파수 범위는 $118{\~}336[Hz]$로서 약 20초간 지속되며, Rim을 반으로 짜른후의 징소리의 주파수는$139.9{\~}387.5[Hz]$로 높아지고, 울림이 10초간 지속되며, Rim을 완전히 제거된 징소리의 주파수는 $990.5{\~}1,372[Hz]$로 점 점 높아지며 소리의 지속 시간은 5초로 줄어들었다. 본 논문에서는 만곡 면으로 된 원판을 지지하고 있는 징의 Rim 두께와 깊이의 따라 징소리의의 세기를 나타내는 진폭과 징소리 긴 여운의 지속 시간이 변동되는 관계를 알 수 있었다.
징은 한국의 전통국악기 가운데 대중들에게 가장 친근한 사물놀이 악기중의 하나이다. 이 사물 악기 가운데 징 악기의 소리는 웅장하고 부드러우며 아름다운 긴 여운의 소리를 갖고 있어서, 사물놀이 연주 시 다른 사물악기들의 연주음을 감싸주는 역할을 한다. 징의 재질은 동과 주석을 78:22의 비율로 합금한 유기(놋쇠) 제품으로 만들 때는 방짜유기로 만든다. 구조는 직경 $39{\~}40cm$인 둥근 원판과 깊이가 $7.0{\~}7.5cm$로 된 림(Rim:전두리)으로 되어 있다. 징 악기를 연주 할 때 원판의 가운데를 치면 이를 지지하고 있는 RIM이 함께 공명을 일으켜서 만곡면의 원판 소리보다 낮은 주파수의 소리를 낸다. 그래서 징은 RIM의 두께와 깊이에 따라서 새로운 공명 주파수를 만들고 음의 지속시간도 변화 시키고 있다. 즉 본 실험 연구 결과, 온전한 Rim의 징소리의 주요 주파수 범위는 $118{\~}336[Hz]$로서 약 20초간 지속되며, Rim을 반으로 짜른후의 징소리의 주파수는$139.9{\~}387.5[Hz]$로 높아지고, 울림이 10초간 지속되며, Rim을 완전히 제거된 징소리의 주파수는 $990.5{\~}1,372[Hz]$로 점 점 높아지며 소리의 지속 시간은 5초로 줄어들었다. 본 논문에서는 만곡 면으로 된 원판을 지지하고 있는 징의 Rim 두께와 깊이의 따라 징소리의의 세기를 나타내는 진폭과 징소리 긴 여운의 지속 시간이 변동되는 관계를 알 수 있었다.
Jing(gong) is one of the most well known Korean traditional Samulnori instruments to the general public. Samulnori is consisted of four instruments, them being : the jingo the janggu (hour-glass drum). the kkwaenggwari, and the buk(drum). Of the four instruments, the jing with its deep, and yet soft...
Jing(gong) is one of the most well known Korean traditional Samulnori instruments to the general public. Samulnori is consisted of four instruments, them being : the jingo the janggu (hour-glass drum). the kkwaenggwari, and the buk(drum). Of the four instruments, the jing with its deep, and yet soft and beautiful long lingering sound embraces the sounds of the other three. The jing is a brassware instrument, a compound of $70{\%}\;copper\;and\;22{\%}\;tin.$\;A high quality brassware is used when the jing is made. The jing is shaped with a 39-40cm circular plate and a rim that gives 7.0-7.5cm of depth to the instrument. Even with its most simple structure, when the circular plate is hit during performance, the rim which supports the circular plate gives resonance to the sound making low-frequency sounds. Therefore the range of the representative frequency of the full rim jing is between $118.4{\~}366.0[Hz],$\;the lingering sound lasts for more than 20 seconds afterwards. When the jing with half of its rim cut off is hit the basic frequency is $139.9{\~}387.5[Hz].$\;And the sound lasted for ten more seconds. The jing of its rimless frequencies are distributed between $990.5{\~}1,372[Hz].$\;And the lingering sound lasts for 5seconds afterwards. Therefore, different thickness and depth of the rim may give new resonance frequencies and alter the longing time of the sound. This thesis paper will try to reveal the relationship between the thickness or depth of the rim (which holds the bending circular plate) and the frequency or the lasting time of the sound.
Jing(gong) is one of the most well known Korean traditional Samulnori instruments to the general public. Samulnori is consisted of four instruments, them being : the jingo the janggu (hour-glass drum). the kkwaenggwari, and the buk(drum). Of the four instruments, the jing with its deep, and yet soft and beautiful long lingering sound embraces the sounds of the other three. The jing is a brassware instrument, a compound of $70{\%}\;copper\;and\;22{\%}\;tin.$\;A high quality brassware is used when the jing is made. The jing is shaped with a 39-40cm circular plate and a rim that gives 7.0-7.5cm of depth to the instrument. Even with its most simple structure, when the circular plate is hit during performance, the rim which supports the circular plate gives resonance to the sound making low-frequency sounds. Therefore the range of the representative frequency of the full rim jing is between $118.4{\~}366.0[Hz],$\;the lingering sound lasts for more than 20 seconds afterwards. When the jing with half of its rim cut off is hit the basic frequency is $139.9{\~}387.5[Hz].$\;And the sound lasted for ten more seconds. The jing of its rimless frequencies are distributed between $990.5{\~}1,372[Hz].$\;And the lingering sound lasts for 5seconds afterwards. Therefore, different thickness and depth of the rim may give new resonance frequencies and alter the longing time of the sound. This thesis paper will try to reveal the relationship between the thickness or depth of the rim (which holds the bending circular plate) and the frequency or the lasting time of the sound.
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문제 정의
스펙트럼 분석시 FFT 사이즈는 4096으로, Widow type은 Hamming Window를 사용했다. 그리고 이번 징 악기의 음향 주파수 특성 분석 결과는 악장들이 만든 수제품이기 때문에 징의 주파수 특성은 징의 제조 숫자만큼이나 조금씩 다르다 는 것을 본 조사연구에 서 먼저 밝히고자 한다.
본 연구와 실험에서는 징 악기의 재질 성분에 대해서 물리화학적 성분을 분석하고, 이 재료 성분에 의한 물리적인 주파수를 산출하였다. 그리고 실제의 징 악기의 음을 녹음하여 최신 컴퓨터 소프트웨어인 Cool Edit를 사용하여 상세히 분석 하였다.
제안 방법
5초, 4초, 6초, 10초, 20초 지점 등 7개 지점으로 분류하고 각 구간에서 스펙트럼 상에 나타나 는 제1포제2포만트, 저]3포만트 주파수 위주로 100~200[Hz], 201〜300[Hz], 301〜400[Hz], 401〜500[Hz], 501〜700[Hz], 701〜l, 000[Hz]. 1, 001〜2.000[Hz]의 주파수 대역으로 나누 어서 각 대역 구간내의 가장 진폭이 두드러진 공명 주파수 를 추출하였다.<그림 7>은 징 악기를 1타 후 시간축으로 2 초 지점에서의 주파수 스펙트럼으로 가장 두드러진 공명 주파수가 355.
현악기와 같이 1개의 줄로 되어 잇는 악기의 주파수는 1 차원 계산으로 쉽게 기본 주파수를 구할 수 있으나 징이나, 장구와 같은 악기는 2차원 평면상에서 진동하는 진동판에 의한 음파이므로 그 주파수를 구하는 것이 복잡하며 주위 환경의 많은 요소들이 등장함으로 계산 값이 정확하게 되지 않는다. 2차원 파동방정식을 이용해서 징악기의 기본 주파수를 다음과 같이 수학적으로 계산 하였다.
5초. 3.5초, 5초 지점 등 7개 지점으로 분류하고 각 구 간에서 스펙트럼 상에 나타나는 제1포만트, 제2포만트, 제3 포만트 주파수 위주로 100〜200[Hd 201-300[Hz], 301〜 400[Hz], 401〜500[Hz], 501〜700[Hz], 701〜l, 000[Hz], 1, 001〜 2, 000[Hz]의 주파수 대역으로 나누어서 구간내의 가장 진폭 이 두드러진 주파수를 추출하였다.<그림 8>은 Half Rim 징의 0.
Rimless 징은 즉 Rim을 완전히 잘라낸 징을 1타한 후 징악기의 녹음파형을 시간 축에서 분석하면, 징소리의 공명 역할을 하는 징의 Rim이 없어졌기 때문에 음향지속 시간이 Half Rim 징의 음향지속 시간보다 1/2 로 줄어들었다. 그 러므로 Full Rim의 징소리 보다는 1/4로 줄어들었다 그래 서 분석을 위한 주파수의 파형을 시간 축에서 Rimless 징 의 주파수 파형의 분석을 위한 시점은 Rimless 징 악기 의 음향의 최고 증폭도를 OdB로 정하고 이를 기점으로 하여 음향 증폭 파형이 1/2씩 감쇄되는 시점인 0.2초, 0.35초, 0.7 초, 1.0초, 2.0초, 3.0초, 6개 지점으로 분류하고 각 구간에서 스펙트럼 상에 나타나는 제1포만트, 제2포만트, 제3포만트 주파수 위주로 20~100[Hz], 101~200[Hz], 201~300[Hz], 301 〜40아;Hz], 401 〜50아;Hz], 501 〜700®], 701 ~l, 000[Hz]t l, 001~2.000[Hz], 2, 001〜5, 000[Hz]의 8개 주파수 대역으로 나누어서 구간내의 가장 진폭이 두드러진 주파수를 추출하 였다.<그림 9>은 Rimless 징의 0.
그러므로 분석을 위한 주파수의 파형을 시간 축에서처럼 징 악기 음향 의 최고 증폭도를 OdB로 정하고 이를 기점으로 하여 음향 증폭 파형이 1/2씩 감쇄되는 시점인 0.3초, 0.7초, 1.3초, 2.0 초, 2.5초.
본 연구와 실험에서는 징 악기의 재질 성분에 대해서 물리화학적 성분을 분석하고, 이 재료 성분에 의한 물리적인 주파수를 산출하였다. 그리고 실제의 징 악기의 음을 녹음하여 최신 컴퓨터 소프트웨어인 Cool Edit를 사용하여 상세히 분석 하였다. 분석 방법은 3가지로, 첫 번째로 온전한 징 악 기의 소리를 녹음하여 분석하고, 두 번째로 징악기의 공명부분인 RIM(전두리 또는 테두리)을 1/2로 잘라낸 후 녹음하여 분석하고, 세 번째로 RIM전체를 잘라내어 징 악기의 원판만 가지고 녹음하여 분석하였다.
우선 징악기의 공명효과를 과학적으로 규명하 기위해서 징악기의 울림통 역할을 하는 징의 R1M(전두리) 의 깊이와 징 악기 소리의 지속 시간에 관한 관계를 물리화학적으로 계산해내고. 또한 징악기의 고유 특성 주파수를 최신 컴퓨터소프트웨어로 측정하여 분석 하였다.
그리고 실제의 징 악기의 음을 녹음하여 최신 컴퓨터 소프트웨어인 Cool Edit를 사용하여 상세히 분석 하였다. 분석 방법은 3가지로, 첫 번째로 온전한 징 악 기의 소리를 녹음하여 분석하고, 두 번째로 징악기의 공명부분인 RIM(전두리 또는 테두리)을 1/2로 잘라낸 후 녹음하여 분석하고, 세 번째로 RIM전체를 잘라내어 징 악기의 원판만 가지고 녹음하여 분석하였다. 즉 RIM의 사이즈(깊이)의 크기별로 3가지로 녹음된 징의 음원을 시료로 사용하였다.
분석의 초점은 징 악기를 1타 한 후 진폭이 i 씩 감쇄하는 시간에 따라 파형을 측정하는 지점으로 정하고 각 지정된 시간에서 파형을 측정하여 스펙트럼 상에 나타나는 제1 포만트, 제2포만트, 제3포만트 위주로 각각의 기본주파수, 제2고조파, 제3고조파 … 10고주파까지 가능한 한 상세히 측정 조사하여 분석했다. 악기의 주파수 특성을 분석하기 위해서 장비는 Compaq Evo N-160을 Computer를 사용했으며, 분석 Tool은 Cool Edit Pro를 이용하여 음향 주파수 와 스펙트럼을 분석했다.
그래서 징악 기의 미래를 위해 악기특성의 표준화 작업이 필요하다고 생각되었다. 우선 징악기의 공명효과를 과학적으로 규명하 기위해서 징악기의 울림통 역할을 하는 징의 R1M(전두리) 의 깊이와 징 악기 소리의 지속 시간에 관한 관계를 물리화학적으로 계산해내고. 또한 징악기의 고유 특성 주파수를 최신 컴퓨터소프트웨어로 측정하여 분석 하였다.
5m를 취했 으며 이는 낮은 주파수의 소리를 가진 사물악기의 소리가 인간의 신체에 미치는 영향이 심장과 피부로 통한 감각이 중요한 것을 감안했다. 주파수의 측정과 분석을 쉽게 하기 위해서 디지털로 녹음하였으며, 녹음 조건은 Sampling Rate를 44, 100로 하고, Resolution은 16 bit, Charmed Mono로 하였다.
첫째로 분석용 음원은 현재 한국인들이 많이 사용하는 사물 징 악기를 사용하였다.
대상 데이터
분석 방법은 3가지로, 첫 번째로 온전한 징 악 기의 소리를 녹음하여 분석하고, 두 번째로 징악기의 공명부분인 RIM(전두리 또는 테두리)을 1/2로 잘라낸 후 녹음하여 분석하고, 세 번째로 RIM전체를 잘라내어 징 악기의 원판만 가지고 녹음하여 분석하였다. 즉 RIM의 사이즈(깊이)의 크기별로 3가지로 녹음된 징의 음원을 시료로 사용하였다.
데이터처리
분석의 초점은 징 악기를 1타 한 후 진폭이 i 씩 감쇄하는 시간에 따라 파형을 측정하는 지점으로 정하고 각 지정된 시간에서 파형을 측정하여 스펙트럼 상에 나타나는 제1 포만트, 제2포만트, 제3포만트 위주로 각각의 기본주파수, 제2고조파, 제3고조파 … 10고주파까지 가능한 한 상세히 측정 조사하여 분석했다. 악기의 주파수 특성을 분석하기 위해서 장비는 Compaq Evo N-160을 Computer를 사용했으며, 분석 Tool은 Cool Edit Pro를 이용하여 음향 주파수 와 스펙트럼을 분석했다. 스펙트럼 분석시 FFT 사이즈는 4096으로, Widow type은 Hamming Window를 사용했다.
성능/효과
둘째로 RIM이 깊어지면 징소리는 점점 낮은 소리로 공명효과를 일으키며, 결과적으로 징의 RIM의 역할은 IKHz 근방의 징의 울림판 주파수를 118Hz까지 끌어내려서 우람차고 부드러우며 그리고 길게 감사는 여운을 만 든다는 사실을 알아내었다. 즉 징의 RIM은 징의 포만트 주파수를 상하로 크게 변화시키며, 소리를 계속 지속시키는 역할을 하고 있었다.
372[Hz]로 점점 높아지며 소리의 지속 시간은 5초로 줄어들었다. 본 징악기의 실험 연구 결과는 징악기의 만곡 면으로 된 원판을 지지하고 있는 Rim 두께와 깊이가 커질수록 징소리의의 세기를 나타내는 진폭이 커지고 징소리 울림의 지속 시간이 길어짐을 알 수 있었다.
첫째로 징의 RIM을 1/2 로 자른 후 실험결과 음의 강약 과 지속시간은 1/2로 줄어들었으며, RIM을 완전히 제거한 후 실험결과는 소리의 강약과 지속시간이 약 1/4 로 줄어 들었다.
후속연구
이러한 실험 연구 결과는 한국의 징 악기가 단순한 구조이면서 아름다운 소리를 낼 수 있는 과학적인 타악기라는 사실을 현대과학으로 규명하 였다. 본 자료는 한국 국악기의 산업화 및 현대화 그리고 한국 전통문화의 현대화 접목에 크게 이바지하리라 생각 된다.
참고문헌 (7)
이봉주(무형문화제 77호: 방짜 유기장) 납청양대, 대신문화사, 2002.6.10
최병삼, 사물놀이 배우기, 징연주법, 학민사, 2003
Donald E. Hall, Musical Acoustics, 3rd Edition, Books/Cole
Lawrence E. Kinseler, Austin R. Frey, Alan B. Coppens, James V. Sanders, Fundamentals of Acoustics, 3rd Edition Wiley
손정호, 최성영, 배명진, 재질성분에 따른 징 악기의 음향분석, 제16회 신호처리합동학술대회논문집 제16권1호
손정호 최성영 배명진 '재질성분에 따른 꽹과리 악기의 음향 분석' 한국통신학회논문지, 04-2 Vol.29 No2
손정호, 배명진, 사물놀이 악기 소리와 인간목소리 주파수대역, 전자공학회지 제31권 6호, pp. 719-730, Jun 2004
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