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문제 정의
- 본 논문에서는 해금의 음향학적 특성 연구를 위한 첫 단 계로 해금 몸체의 공진 특성을 다양한 측정 실험과 분석 방 법을 통해 연구하였다. 먼저 일반적인 전통 해금 표본 몸체 의 전달함수를 측정하였고, 측정한 몸체 전달함수의 주요 공진점들과 복판 （top plate）, 몸체의 공동 （空洞 air cavity） 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해, 복판의 진동 모드를 찾기 위한 클라드니 패턴 （Chladni pattern） 실험, 해금 몸체 내부 공동의 공진 특성 을 음향학적 모델링을 이용하여 계산 예측하는 등의 연구 를 수행하였다.
- 본 논문에서는 해금의 음향학적 특성 연구를 위한 첫 단 계로 해금 몸체의 공진 특성을 다양한 측정 실험과 분석 방 법을 통해 연구하였다. 먼저 일반적인 전통 해금 표본 몸체 의 전달함수를 측정하였고, 측정한 몸체 전달함수의 주요 공진점들과 복판 （top plate）, 몸체의 공동 （空洞 air cavity） 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해, 복판의 진동 모드를 찾기 위한 클라드니 패턴 （Chladni pattern） 실험, 해금 몸체 내부 공동의 공진 특성 을 음향학적 모델링을 이용하여 계산 예측하는 등의 연구 를 수행하였다.
제안 방법
- 이 공동의 공진 특성을 알아보기 위해 다음과 같이 우선 비교적 간단한 두 가지 음향학적 모델을 적용하여 계산, 예측해보았다. 또한 앞서 측정한 두 측정 위치, 즉 공동 입구 방향과 복판 방향 의 전달함수를 서로 비교는 방법으로 공동의 공진 주파수를 麥보고 이를 음향학적 모델로 예측한 공진 주파수와 비 교, 확인하는 방법으로 연구를 진행하였다.
- 이 공동의 공진 특성을 알아보기 위해 다음과 같이 우선 비교적 간단한 두 가지 음향학적 모델을 적용하여 계산, 예측해보았다. 또한 앞서 측정한 두 측정 위치, 즉 공동 입구 방향과 복판 방향 의 전달함수를 서로 비교는 방법으로 공동의 공진 주파수를 麥보고 이를 음향학적 모델로 예측한 공진 주파수와 비 교, 확인하는 방법으로 연구를 진행하였다.
- 먼저 복판의 주요 공진 모드를 찾기 위한 추가 실험을 진 행하였다 또한 해금 몸체 공동의 공진 특성을 몇 개의 음 향학적 모델링을 통해 계산해보고, 그 결과를 전달함수와 비교하는 과정을 통해 각 모델의 유효성을 확인해보았다.
- 먼저 복판의 주요 공진 모드를 찾기 위한 추가 실험을 진 행하였다 또한 해금 몸체 공동의 공진 특성을 몇 개의 음 향학적 모델링을 통해 계산해보고, 그 결과를 전달함수와 비교하는 과정을 통해 각 모델의 유효성을 확인해보았다.
- 본 논문에서는 해금의 음향학적 특성 연구를 위한 첫 단 계로 해금 몸체의 공진 특성을 다양한 측정 실험과 분석 방 법을 통해 연구하였다. 먼저 일반적인 전통 해금 표본 몸체 의 전달함수를 측정하였고, 측정한 몸체 전달함수의 주요 공진점들과 복판 （top plate）, 몸체의 공동 （空洞 air cavity） 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해, 복판의 진동 모드를 찾기 위한 클라드니 패턴 （Chladni pattern） 실험, 해금 몸체 내부 공동의 공진 특성 을 음향학적 모델링을 이용하여 계산 예측하는 등의 연구 를 수행하였다.
- 먼저 일반적인 전통 해금 표본 몸체의 전달함수를 측정하였고, 측정한 몸체 전달함수의 주요공진 점들과 복판 (top plate), 몸체의 공동 (空洞 air cavity) 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해, 복판의 진동 모드를 찾기 위한 클라드니 패턴 (Chladni pattern) 실험, 해금 몸체 내부 공동의 공진 특성을 음향학적 모델링을 이용하여 계산 예측하는 등의 연구를 수행하였다.
- 본 논문에서는 해금 몸체를 입죽, 현 등과 분리하여 복판 이 위로 향하도록 설치하고, 라우드스피커를 이용하여 해 금 몸체 공동의 입구 (복판의 반대 쪽 방향에서 비접촉 방 식으로 가진하였다 [5],
- 본 논문에서는 해금 몸체를 입죽, 현 등과 분리하여 복판 이 위로 향하도록 설치하고, 라우드스피커를 이용하여 해 금 몸체 공동의 입구 (복판의 반대 쪽 방향에서 비접촉 방 식으로 가진하였다 [5],
- 위 측정 결과로 얻은 해금 몸체 전달함수의 주요 공진점 들과 복판 (top plate), 몸체의 공동 (空洞, air cavity) 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해 다음과 같이 여러 방법으로 연구를 진행하였다.
- 위 측정 결과로 얻은 해금 몸체 전달함수의 주요 공진점 들과 복판 (top plate), 몸체의 공동 (空洞, air cavity) 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해 다음과 같이 여러 방법으로 연구를 진행하였다.
- 그림 8）은 해금 몸체의 내부 공간, 즉 공동 （空洞 air cavity） 의 단면을 간단하게 나타낸 것이다. 이 공동의 공진 특성을 알아보기 위해 다음과 같이 우선 비교적 간단한 두 가지 음향학적 모델을 적용하여 계산, 예측해보았다. 또한 앞서 측정한 두 측정 위치, 즉 공동 입구 방향과 복판 방향 의 전달함수를 서로 비교는 방법으로 공동의 공진 주파수를 麥보고 이를 음향학적 모델로 예측한 공진 주파수와 비 교, 확인하는 방법으로 연구를 진행하였다.
- 연주자가 해금의 활로 현을 마찰하여 발생시킨 소리는 원산을 통해 몸체의 복판에 전달되고, 복판과 몸체를 통해 외부로 방사된다. 일반적인 현악기의 경우, 악기 몸체의 음 향학적인 특성, 그 중에서도 전달함수가 그 악기의 음향학 적 특성에 있어서 가장 중요한 역할을 담당한다는 사실을 바탕으로 본 논문에서는 우선 무향실에서 힘변환기 (force transducer）와 정밀 측정용 탐침 （探針）-마이크로폰 （probe microphone）으로 근거리 음장 （near field） 에서의 해금의 전달함수를 측정하였다 [2-4], 그 다음, 측정 결과 로 얻은 해금 몸체 전달함수의 주요 공진점들과 복판 （top plate）, 몸체의 공동 （空洞 air cavity） 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해 복판의 진동 모드를 찾 기 위한 클라드니 패턴 （Chladni pattern） 실험 [5], 해금 몸체 내부 공동의 공진 특성을 음향학적 모델링을 이용하여 계산, 예측하는 [6-8] 연구 등을 진행하였다. 이러한 일련 의 연구 과정을 통해 해금 몸체의 기본적인 음향학적 특성 을 파악할 수 있었다
- 일반적인 현악기의 경우, 악기 몸체의 음향학적인 특성, 그 중에서도 전달함수가 그 악기의 음향학적 특성에 있어서 가장 중요한 역할을 담당한다는 사실을 바탕으로 본 논문에서는 우선 무향실에서 힘변환기 (force transducer)와 정밀 측정용 탐침 (探針)-마이크로폰 (probe microphone)으로 근거리 음장 (near field) 에서의 해금의 전달함수를 측정하였다 [2-4], 그 다음, 측정 결과로 얻은 해금 몸체 전달함수의 주요 공진점들과 복판 (top plate), 몸체의 공동 (空洞 air cavity) 등 해금 몸체 주요 부분 사이의 상관 관계를 찾기 위해 복판의 진동 모드를 찾기 위한 클라드니 패턴 (Chladni pattern) 실험 [5], 해금 몸체 내부 공동의 공진 특성을 음향학적 모델링을 이용하여 계산, 예측하는 [6-8] 연구 등을 진행하였다.
- 해금의 음향학적 특성 연구를 위한 첫 단계로 실제 연주 에 사용되는 일반적인 전통 해금 표본을 대상으로 해금 몸 체의 전달함수를 구하는 일련의 측정 실험을 진행하였다 실험 진행 과정 및 결과는 다음과 같다
- 해금의 음향학적 특성 연구를 위한 첫 단계로 실제 연주 에 사용되는 일반적인 전통 해금 표본을 대상으로 해금 몸 체의 전달함수를 구하는 일련의 측정 실험을 진행하였다 실험 진행 과정 및 결과는 다음과 같다
- 해금의 전달함수를 측정하기 위하여 다음 (그림 4)와 같 이 무향실에서 힘변환기로 현을 진동하지 않게 처리 (mute)한 해금의 원산에 충격 입력을 가하고, 그 응답을 각 각 복판 중앙에서 약 3 cm 떨어진 위치와 해금 몸체 공동 （空洞 air cavity） 입구 복판 반대 방향） 중앙 위礼 이렇 게 두 근거리 음장 （near field） 위치에서 탐침 （锵十）-마이 크로폰으로 받아 b&K PULSE Analyzer로 분석하였다
- 해금의 전달함수를 측정하기 위하여 다음 (그림 4)와 같이 무향실에서 힘변환기로 현을 진동하지 않게 처리 (mute)한 해금의 원산에 충격 입력을 가하고, 그 응답을 각각 복판 중앙에서 약 3 cm 떨어진 위치와 해금 몸체 공동 (空洞 air cavity) 입구 복판 반대 방향) 중앙 위礼 이렇게 두 근거리 음장 (near field) 위치에서 탐침 (锵十)-마이크로폰으로 받아 b&K PULSE Analyzer로 분석하였다
대상 데이터
- 모든 실험은 서울대학교 뉴미디어통신공동연구소 음파무 향실에서 수행하였으며, 실험에 사용한 측정 장비들의 목록은 다음과 같다.
- 모든 실험은 서울대학교 뉴미디어통신공동연구소 음파무 향실에서 수행하였으며, 실험에 사용한 측정 장비들의 목록은 다음과 같다.
- 실험에 사용한 해금 표본은 해금 전공자가 사용하고 있 는 전통 해금을 대상으로 하였다.
- 실험에 사용한 해금 표본은 해금 전공자가 사용하고 있 는 전통 해금을 대상으로 하였다.
성능/효과
- 2) 진동 모드들이 밀집하여 주파수 변화에 따라 거의 연속적인 형태로 나타났다 또한 4~5 kHz 사이에는 그림에서 보이는 바와 같은 독특한 형태의 공진 모드가 나타나기도 하였다.
- 그 결과, 해금 몸체는 1.4〜1.8 kHz 대역에 가장 큰 응답 을 갖는 공진점들이 밀집해 있는데, 이는 복판의 주요 공진 모드와 밀접한 상관 관계가 있음을 알 수 있었다. 또한 600-700 Hz 대역의 공진점은 해금 몸체 내부 공동을 폐관 으로 가정했을 때의 공진주파수와 거의 일치하고 있었다.
- 그 결과, 해금 몸체는 1.4〜1.8 kHz 대역에 가장 큰 응답 을 갖는 공진점들이 밀집해 있는데, 이는 복판의 주요 공진 모드와 밀접한 상관 관계가 있음을 알 수 있었다. 또한 600-700 Hz 대역의 공진점은 해금 몸체 내부 공동을 폐관 으로 가정했을 때의 공진주파수와 거의 일치하고 있었다.
- 실험 결과, 500-600 Hz 부근에 （0,2） 모드의 공진 모드 가 존재하며, 특히 약 1.2〜1.9 kHz 대역에서는 （0,1） 모드 에 가까운 형태의 무수히 많은 （0,2） 진동 모드들이 밀집하 여 주파수 변화에 따라 거의 연속적인 형태로 나타났다 또 한 4~5 kHz 사이에는 그림에서 보이는 바와 같은 독특한 형태의 공진 모드가 나타나기도 하였다.
- 위 결과로 볼 때, 해금 복판은 특히 약 1.2 ~1.9 kHz 대역에서 소리를 가장 효과적으로 방사하는 형태로 공진하는 진동 특성을 가지고 있으며, 이는 전달함수 상에서 가장 큰 응답을 보이는 대역 (약 1.4-1.8 k田)과 정확히 일치한다.
- 위 결과로 볼 때, 해금 복판은 특히 약 1.2〜1.9 kHz 대 역에서 소리를 가장 효과적으로 방사하는 형태로 공진하는 진동 특성을 가지고 있으며, 이는 전달함수 상에서 가장 큰 응답을 보이는 대역 （약 1.4-1.8 k田）과 정확히 일치한다. 즉 전달함수 상의 약 1.
- 8 k田）과 정확히 일치한다. 즉 전달함수 상의 약 1.4-1.8 kHz 대역의 공진점들은 복 판의 공진과 밀접한 상관 관계가 있으며, 이 대역의 응답이 가장 크게 나타나는 것은 브리지를 통해 전달된 현의 진동 을 공기 중으로 방사하는 역할을 담당하는 일반적인 현악기 의 상판 （해금의 경우 복판）이 악기의 소리를 전달하는데 가장 중요한 역할을 담당한다는 사실을 확인시켜준다.
후속연구
- 몸체 공동의 공진 특성 에 대한 추가 연구 및 본 연구에서 고려되지 않았던 원통형 몸체 옆면이나 입죽 등의 공진 특성, 해금의 연주음색, 음 향 방사 패턴 등은 앞으로 추가 연구가 진행될 것이다. 또한 가능한 한 많은 수의 해금 표본에 대한 측정을 수행하여 그 결과들을 축적함으로써 연구 결과의 일반성을 확립하는 과정 또한 지속적으로 진행되어야 할 것이다
- 이러한 일련의 연구 과정을 통해 해금 몸체의 기본적인 음향학적 특성을 파악할 수 있었다. 몸체 공동의 공진 특성 에 대한 추가 연구 및 본 연구에서 고려되지 않았던 원통형 몸체 옆면이나 입죽 등의 공진 특성, 해금의 연주음색, 음 향 방사 패턴 등은 앞으로 추가 연구가 진행될 것이다. 또한 가능한 한 많은 수의 해금 표본에 대한 측정을 수행하여 그 결과들을 축적함으로써 연구 결과의 일반성을 확립하는 과정 또한 지속적으로 진행되어야 할 것이다
- 이러한 일련의 연구 과정을 통해 해금 몸체의 기본적인 음향학적 특성을 파악할 수 있었다. 몸체 공동의 공진 특성 에 대한 추가 연구 및 본 연구에서 고려되지 않았던 원통형 몸체 옆면이나 입죽 등의 공진 특성, 해금의 연주음색, 음 향 방사 패턴 등은 앞으로 추가 연구가 진행될 것이다. 또한 가능한 한 많은 수의 해금 표본에 대한 측정을 수행하여 그 결과들을 축적함으로써 연구 결과의 일반성을 확립하는 과정 또한 지속적으로 진행되어야 할 것이다
- 또한 600-700 Hz 대역의 공진점은 해금 몸체 내부 공동을 폐관 으로 가정했을 때의 공진주파수와 거의 일치하고 있었다. 울림막이라 불리는 몸체 내부의 구조는 1.5-1.8 kHz 구간 또는 3 kHz 부근의 공진점과 상관 관계가 있을 것으로 생 각되지만, 이를 확인하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.
- 또한 600-700 Hz 대역의 공진점은 해금 몸체 내부 공동을 폐관 으로 가정했을 때의 공진주파수와 거의 일치하고 있었다. 울림막이라 불리는 몸체 내부의 구조는 1.5-1.8 kHz 구간 또는 3 kHz 부근의 공진점과 상관 관계가 있을 것으로 생 각되지만, 이를 확인하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.
- 이 결과는 크게 두 가지로 해석할 수 있다 하나는 임피 던스 관 모델이 유효할 경우 울림막은 복판이나 폐관 모델 로서의 몸체 공동 등에 비해 해금의 소리에 유의미한 영향 을 미치지 못한다는 것이며, 다른 하나는 임피던스 관 모델 이 유효하지 않은 모델이었을 수 있다는 것이다 전자의 경 우, 실제 공진점이 존재하는지를 확인할 추가 분석이나 실 험이 필요하며, 후자의 경우에는 가능한 다른 음향학적 모델들을 가정하고 계산하여 그 결과를 측정한 전달함수와 비 교하는 과정을 다시 거쳐 좀 더 유효한 모델을 찾아야 할 것이다.
- 8 kHz 구간게 좀 더 큰 응답을 갖는 공진점이 존재한다는 점은, 해금 몸체 공동이 폐관이나 임피던스 관 과는 또 다른 형태의 음향학적 구조로도 동작하고 있음을 의미한다. 이 부분에 대해서는 가능한 다른 음향학적 모델 들을 가정하고 그 유효성을 검증하는 과정 등의 추가 연구 가 이루어져야 할 것이다.
- 8 kHz 구간게 좀 더 큰 응답을 갖는 공진점이 존재한다는 점은, 해금 몸체 공동이 폐관이나 임피던스 관 과는 또 다른 형태의 음향학적 구조로도 동작하고 있음을 의미한다. 이 부분에 대해서는 가능한 다른 음향학적 모델 들을 가정하고 그 유효성을 검증하는 과정 등의 추가 연구 가 이루어져야 할 것이다.
- 이 결과는 크게 두 가지로 해석할 수 있다 하나는 임피 던스 관 모델이 유효할 경우 울림막은 복판이나 폐관 모델 로서의 몸체 공동 등에 비해 해금의 소리에 유의미한 영향 을 미치지 못한다는 것이며, 다른 하나는 임피던스 관 모델 이 유효하지 않은 모델이었을 수 있다는 것이다 전자의 경 우, 실제 공진점이 존재하는지를 확인할 추가 분석이나 실 험이 필요하며, 후자의 경우에는 가능한 다른 음향학적 모델들을 가정하고 계산하여 그 결과를 측정한 전달함수와 비 교하는 과정을 다시 거쳐 좀 더 유효한 모델을 찾아야 할 것이다.
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