본 연구는 국악기 피리의 소리합성을 위한 기초 단계로, 피리의 음색 특징을 분석하였다 분석은 세 가지로 나누어 첫째, 피리의 음색 특징을 스펙트럼 분석을 통하여 오보에와 비교하였고, 둘째, 피리 소리들의 어택(attack)부분의 시간대별 분석을 통하여 소리 발생과정에 따른 음색을 분석하였으며, 마지막으로 악기연주의 중요한 역할을 하는 비브라토의 특성을 분석해 보았다. 그 결과 피리 음색은 서양악기와 달리 높은 배음들의 음량이 높게 나타났고, 소리발생 초기단계(어택 부분)에서는 노이즈 양이 급격히 줄어드는 것과 반하여 배음들의 음량 값이 높아졌으며, 비브라토에서도 음량위주로 변화하는 서양악기와 달리 음고와 음량이 동시에 변화한다는 특성을 알 수 있었다. 이러한 배음에 따른 음색 특징과 소리 발생과정에서의 음색변화, 그리고 비브라토에서의 음고와 음량 변화는 피리의 독특한 음색을 잘 나타내 주는 특징들로써 소리합성에 있어서 반드시 적용되어져야 할 것이다.
본 연구는 국악기 피리의 소리합성을 위한 기초 단계로, 피리의 음색 특징을 분석하였다 분석은 세 가지로 나누어 첫째, 피리의 음색 특징을 스펙트럼 분석을 통하여 오보에와 비교하였고, 둘째, 피리 소리들의 어택(attack)부분의 시간대별 분석을 통하여 소리 발생과정에 따른 음색을 분석하였으며, 마지막으로 악기연주의 중요한 역할을 하는 비브라토의 특성을 분석해 보았다. 그 결과 피리 음색은 서양악기와 달리 높은 배음들의 음량이 높게 나타났고, 소리발생 초기단계(어택 부분)에서는 노이즈 양이 급격히 줄어드는 것과 반하여 배음들의 음량 값이 높아졌으며, 비브라토에서도 음량위주로 변화하는 서양악기와 달리 음고와 음량이 동시에 변화한다는 특성을 알 수 있었다. 이러한 배음에 따른 음색 특징과 소리 발생과정에서의 음색변화, 그리고 비브라토에서의 음고와 음량 변화는 피리의 독특한 음색을 잘 나타내 주는 특징들로써 소리합성에 있어서 반드시 적용되어져야 할 것이다.
This study analyzed the timbral characteristics of Pliri by basis step for the sound synthesis for Piri, Korean traditional musical Instrument. By analyzing this material, we can find out three characteristics about the study of the spectrum analysis for the sound synthesis of Piri. First, compared ...
This study analyzed the timbral characteristics of Pliri by basis step for the sound synthesis for Piri, Korean traditional musical Instrument. By analyzing this material, we can find out three characteristics about the study of the spectrum analysis for the sound synthesis of Piri. First, compared the timbral characteristics of Piri with Oboe through the spectrum analysis, Second, analyzed the timbral characteristics by the sound occurrence process through the time zone analysis of the attack part of the sound started. Finally, analyzed the special characteristics of the vibrato that is important role of musical instrument performance. As a result, the timbral characteristics of Piri is that the volume of the high harmonics was appeared to be high unlike the general classical instrument and the noise quantity rapidly decreased in the sound attack part but the volume value of harmonics increased. And also vibrato that is performance technique is changed pitch and amplitude at the same time by contrast with the general classical instrument. Thus, the timbral characteristic of Piri by the harmonics and the timbre change by the attack part which is sound occurrence process and the change of the pitch and amplitude in the vibrato is characteristic that represented unique quality of Piri. We expect that this achievement can be applied to sound synthesis.
This study analyzed the timbral characteristics of Pliri by basis step for the sound synthesis for Piri, Korean traditional musical Instrument. By analyzing this material, we can find out three characteristics about the study of the spectrum analysis for the sound synthesis of Piri. First, compared the timbral characteristics of Piri with Oboe through the spectrum analysis, Second, analyzed the timbral characteristics by the sound occurrence process through the time zone analysis of the attack part of the sound started. Finally, analyzed the special characteristics of the vibrato that is important role of musical instrument performance. As a result, the timbral characteristics of Piri is that the volume of the high harmonics was appeared to be high unlike the general classical instrument and the noise quantity rapidly decreased in the sound attack part but the volume value of harmonics increased. And also vibrato that is performance technique is changed pitch and amplitude at the same time by contrast with the general classical instrument. Thus, the timbral characteristic of Piri by the harmonics and the timbre change by the attack part which is sound occurrence process and the change of the pitch and amplitude in the vibrato is characteristic that represented unique quality of Piri. We expect that this achievement can be applied to sound synthesis.
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문제 정의
국악기 피리의 소리 합성을 위해 피리의 음색특징을 밝히고자 본 연구가 진행되었는데, 이를 위한 분 석은 세 가지로 방향으로 이루어졌다. 첫째, 피리 음 색의 배음 특징을 오보에와 비교하여 스펙트럼 분석을 하였고, 둘째, 피리 어택 부분의 소리 발생과정을 시간대별로 분석하였으며, 셋째, 피리 연주에서 중요한 역할을 하는 요성의 특징을 분석하였는더】, 그 결과는 다음과 같다.
FFT 스펙트럼 분석2)을 사용하였 고, 분석 에 쓰인 윈도우 사이즈(window size)는 1024 이며 윈도우 타입 (window type)은 해밍 (Hamming) 이다. 기존의 국악기 분석이 스펙트럼을 통한 배음 분석 연구를 위주로 이루어졌던 것과 달리 본 연구에서는 소리의 발생 과정과 연주법을 고려하여 실제 연주되는 피리 소리에 흡사한 소리를 만들 수 있도록 분석 하고자하였다.[2, 8, 9]
본 연구에서는 피리 요성의 특징을 살펴보기 위하여 오보에의 비브라토와 비교 분석하였다. 피리의 분 석대상은 황종과 남려이고, 오보에의 분석대상은 이와 가장 가까운 음정들인 Eb4와 C5이다.
제안 방법
소리 발생과정과 그 음색의 독특한 특징 이 서양악기와는 달리 복잡한 구조를 가지고 있는 한국의 국악기 음색 합성에 있어 물리적 모델링 합성방식은 가장 적합한 방식이라 생각된다. 본 연구는 합성에 앞서서 선행되어야할 단계 로서 한국 국악기 중 피리를 선택하여 소리합성을 위한 분석을 아래와 같이 세 가지 과정으로 나누어 연구하였다.
아래 악보 1의 음역 중 낮은 음역인 탁남려(備)4)와 높은 음역인 청황종(潢)5)을 선택하였고, 오보에에서 는 이와 같은 음고인 C4와 Eb5음을 선택하여 지속 부분(sustain)을 비교분석하였다.
첫째, 악기 음색의 근본적 요소인 배음들 (harmonics)의 FFT(Fast Fourier Transform) 스펙 트럼 분석을 통하여 피리와 유사한 서양악기인 오보 에와의 음색 차이를 비교분석 하였고, 둘째, 피리의 소리 발생과정에서 시작 부분인 어택 (attack)부분의 시간대별 분석을 통하여 음색변화를 연구하였으며, 셋째, 피리와 오보에의 비브라토를 비교하여 피리의 특징적 연주기법중의 하나인 요성1)을 분석 연구하였다.
국악기 피리의 소리 합성을 위해 피리의 음색특징을 밝히고자 본 연구가 진행되었는데, 이를 위한 분 석은 세 가지로 방향으로 이루어졌다. 첫째, 피리 음 색의 배음 특징을 오보에와 비교하여 스펙트럼 분석을 하였고, 둘째, 피리 어택 부분의 소리 발생과정을 시간대별로 분석하였으며, 셋째, 피리 연주에서 중요한 역할을 하는 요성의 특징을 분석하였는더】, 그 결과는 다음과 같다.
피리 연주 시 소리발생 과정 중 시작부분의 음색 변화를 알아보기 위해 어택 부분의 FFT 스펙트럼을 분석하였다. 그림 3과 그림 4는 각각 황종(Eb4)과 탁임종(Bb3)을 분석한 것으로, 어택 부분 0초에서 0.
대상 데이터
이 중 향피리는 독주는 물론 관현악이나 무용 반주에 편성되며, 관현악 합주 에서 주선율을 연주하는 등 세 가지 피리 중에 가장 많이 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 향피리를 분석대상으로 하였다.
피리의 분 석대상은 황종과 남려이고, 오보에의 분석대상은 이와 가장 가까운 음정들인 Eb4와 C5이다. 분석대상 은 요성과 비브라토가 안정적으로 나타나는 지속 (sustain)음 부분의 약 2.5초로 하였다.
본 연구에서는 피리 요성의 특징을 살펴보기 위하여 오보에의 비브라토와 비교 분석하였다. 피리의 분 석대상은 황종과 남려이고, 오보에의 분석대상은 이와 가장 가까운 음정들인 Eb4와 C5이다. 분석대상 은 요성과 비브라토가 안정적으로 나타나는 지속 (sustain)음 부분의 약 2.
성능/효과
첫째, 피리 어택 부분의 시작인 1프레임에서는 노이즈가 많고 뚜렷한 배음이 나타나지 않는 것에 반하여, 점차 시간이 경과 할수록 노이즈는 줄어들며 뚜렷한 배음이 나타난다. 둘째, 10000Hz이상의 고음역대에서는 시간에 따라 배음의 음량 값이 점차 증가한다. 이 같은 결과로 피리 연주 시 어택 부분에 나타나는 피리의 강렬하고 날카로운 음색이 이러한 특성에 기인한다는 것을 알 수 있었다.
둘째, 피리의 어택 부분의 스펙트럼을 시간에 따라 분석한 결과, 초기에는 전 음역 대에 걸쳐 노이즈 가 많고 뚜렷한 배음이 나타나지 않으나 시간이 경과 할수록 노이즈는 줄어들고 배음이 뚜렷하게 나타나는 특징을 보였다. 그리고 10000Hz이상 음역대의 배 음 음량 값도 시간이 경과함에 따라 점차 증가하였다.
셋째, 피리의 요성은 음량의 변화 위주로 이루어 지는 오보에의 비브라토와는 달리 음량과 음고가 같이 변화하는 독특한 특징을 보였다.
둘째, 10000Hz이상의 고음역대에서는 시간에 따라 배음의 음량 값이 점차 증가한다. 이 같은 결과로 피리 연주 시 어택 부분에 나타나는 피리의 강렬하고 날카로운 음색이 이러한 특성에 기인한다는 것을 알 수 있었다.
피리 어택 부분의 시간에 따른 음색 특징은 크게 두 가지로 요약 할 수 있다. 첫째, 피리 어택 부분의 시작인 1프레임에서는 노이즈가 많고 뚜렷한 배음이 나타나지 않는 것에 반하여, 점차 시간이 경과 할수록 노이즈는 줄어들며 뚜렷한 배음이 나타난다. 둘째, 10000Hz이상의 고음역대에서는 시간에 따라 배음의 음량 값이 점차 증가한다.
첫째, 피리의 FFT 스펙트럼을 분석한 결과 높은 주파수대역의 배음도 일정한 음량을 유지하는 것으로 나타났다. 8번째 이후의 배음의 음량이 급격히 감소하는 오보에와 달리 피리는 35번째 배음까지 일정한 음량 값을 가지고 있다.
후속연구
위의 분석 결과와 같이, 피리 스펙트럼 분석에서 나타난 높은 배음의 특징, 소리발생 과정에서 노이즈 를 포함한 어택 부분의 음색변화, 그리고 요성에서의 음고, 음량 변화는 피리 음색특징의 중요한 요소들로 서 피리의 물리적 모델링 합성에서 최우선적으로 고 려되어야 할 특성이다.
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