[국내논문]세종대왕기념관의 유물 편종과 현대 편종의 음향 스펙트럼 비교 Comparison of Sound Spectrums of Pyeonjong Remains at the King Sejong Memorial Museum and Pyeonjong Replica원문보기
본 논문에서는 편종의 조율 방안을 모색하기 위하여 유물 편종과 현대 편종의 음향 스펙트럼을 비교분석하였다. 유물 편종은 세종대왕기념관에서 소장하고 있는 편종을, 현대 편종은 국립국악원에서 연주되는 편종을 사용하였다. 음향 스펙트럼과 TV홀로그래피를 이용한 모드분석을 통해 현대 편종의 모드진동수와 모드형상을 파악하였다. 유물 편종의 경우는 음향 스펙트럼 분석만 하였다. 각각의 음고에 해당하는 현대 종과 유물 종의 기명진동수는 9.8 센트부터 203 센트까지 차이를 나타냈다. 유물 편종의 조율 상태가 양호하지 못한 점, 현대 국악에서 기준 황종음고를 서양의 C4로 정하는 경향 등을 그 차이의 원인으로 해석할 수 있다. 편종의 음색을 결정하는 고차 모드진동수의 기명진동수에 대한 상대적인 비율을 조사한 결과, (3,0)a와 (3,0)b모드를 제외한 모든 고차 모드진동수에서 유의미한 차이를 나타냈다. 이 차이는 통계적으로 유의미할 뿐만 아니라 최소가지진동수 이상이었다 이것은 유물 편종과 현대 편종 사이에 음색의 차이가 있음을 시사한다. 조율방안을 모색하기 위해서는 보다 많은 유물 편종에 대한 추가적인 음향 분석, 주물 분석 및 구조에 대한 연구가 필요하다.
본 논문에서는 편종의 조율 방안을 모색하기 위하여 유물 편종과 현대 편종의 음향 스펙트럼을 비교분석하였다. 유물 편종은 세종대왕기념관에서 소장하고 있는 편종을, 현대 편종은 국립국악원에서 연주되는 편종을 사용하였다. 음향 스펙트럼과 TV 홀로그래피를 이용한 모드분석을 통해 현대 편종의 모드진동수와 모드형상을 파악하였다. 유물 편종의 경우는 음향 스펙트럼 분석만 하였다. 각각의 음고에 해당하는 현대 종과 유물 종의 기명진동수는 9.8 센트부터 203 센트까지 차이를 나타냈다. 유물 편종의 조율 상태가 양호하지 못한 점, 현대 국악에서 기준 황종음고를 서양의 C4로 정하는 경향 등을 그 차이의 원인으로 해석할 수 있다. 편종의 음색을 결정하는 고차 모드진동수의 기명진동수에 대한 상대적인 비율을 조사한 결과, (3,0)a와 (3,0)b모드를 제외한 모든 고차 모드진동수에서 유의미한 차이를 나타냈다. 이 차이는 통계적으로 유의미할 뿐만 아니라 최소가지진동수 이상이었다 이것은 유물 편종과 현대 편종 사이에 음색의 차이가 있음을 시사한다. 조율방안을 모색하기 위해서는 보다 많은 유물 편종에 대한 추가적인 음향 분석, 주물 분석 및 구조에 대한 연구가 필요하다.
This study compared the sound spectrums of pyeonjong remains and pyeonjong replica to investigate tuning ways of bells. pyeonjong remains, exhibited at King Sejong Memorial Museum and pyeonjong replica, played at the National Center for Korean Traditional Performance Arts were analyzed. To get mode ...
This study compared the sound spectrums of pyeonjong remains and pyeonjong replica to investigate tuning ways of bells. pyeonjong remains, exhibited at King Sejong Memorial Museum and pyeonjong replica, played at the National Center for Korean Traditional Performance Arts were analyzed. To get mode frequencies and mode shapes, pyeonjong replicas' sound spectrums were analyzed and modal analyses by TV holography were performed. Also pyeonjong remains' sound spectrum were analyzed. Nominal frequencies on the pyeonjong replica and remains showed differences in a range between 9.8 cent and 203 cent. Two facts were inferred as causes of the differences, the tuning conditions of pyeonjong remains were not good and C4 in western tempered scale was preferred as the sound standard of Kukak, whangjong. Relative ratio of higher mode frequencies to the nominal frequencies were calculated to figure out tonal differences between two pyeonjongs. The differences in relative ratio of higher mode frequencies except (3,0)a and (3,0)b modes were significants as well as beyond the just noticeable difference. These results implied that the tonal differences between two pyeonjongs could exist. More pyeonjong remains are needed to be investigated to confirm this result in addition to the analyses of alloy components and bell structure of pyeonjong remains and replica.
This study compared the sound spectrums of pyeonjong remains and pyeonjong replica to investigate tuning ways of bells. pyeonjong remains, exhibited at King Sejong Memorial Museum and pyeonjong replica, played at the National Center for Korean Traditional Performance Arts were analyzed. To get mode frequencies and mode shapes, pyeonjong replicas' sound spectrums were analyzed and modal analyses by TV holography were performed. Also pyeonjong remains' sound spectrum were analyzed. Nominal frequencies on the pyeonjong replica and remains showed differences in a range between 9.8 cent and 203 cent. Two facts were inferred as causes of the differences, the tuning conditions of pyeonjong remains were not good and C4 in western tempered scale was preferred as the sound standard of Kukak, whangjong. Relative ratio of higher mode frequencies to the nominal frequencies were calculated to figure out tonal differences between two pyeonjongs. The differences in relative ratio of higher mode frequencies except (3,0)a and (3,0)b modes were significants as well as beyond the just noticeable difference. These results implied that the tonal differences between two pyeonjongs could exist. More pyeonjong remains are needed to be investigated to confirm this result in addition to the analyses of alloy components and bell structure of pyeonjong remains and replica.
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문제 정의
부분음은 종의 음색에 기여 한다. 이에 본 연구는 편종의 조율에 대한 기초연구로 유물 편종과 현대 편종의 음향 특성을 비교하고자 한다. 이 를 위해서 현대 편종의 경우는 음향 스펙트럼 분석과 모 드분석을 하였고, 유물 편종의 경우는 음향 스펙트럼만 분석하였다.
가설 설정
5 %의 차이를 감지할 수 있다. (4, 0)a 이상 고차 모드진동수 사이에서 나타난 차이는 통계적으로 유의할 뿐 만 아니라 최소가지진동수 이상으로 차이가 감지될 수 있을 것이다. 이러한 고차 모드진동수의 차이는 유물 편종과 현대 편종에서 나타나는 음색의 차이를 반영하는 것으로 해석할 수 있다.
제안 방법
Feng과 Tang의 실험 결과와 한국 편종의 실험결과를 비교하기 위하여 (2,0" 모드진동수에 대한 고차 모드진 동수를 상대적인 비를 구하였다. 고차 모드진동수의 (2,0)a 모드에 대한 상대진동수비는 음향 특성을 파악하 는데 중요하다.
TV 홀로 그래피는 물체의 모드형상을 분석하는데 유용한 방법이 다 [U], 종의 타격 부위에 자석을 붙인 다음, 신호발생기 에 연결된 유도코일로 가진하였다. 모드형상을 보다 잘 관찰하기 위하여 종의 측면에 거울을 장치하고 측면의 모드형상을 확인하였다.
TV 홀로 그래피는 물체의 모드형상을 분석하는데 유용한 방법이 다 [U], 종의 타격 부위에 자석을 붙인 다음, 신호발생기 에 연결된 유도코일로 가진하였다. 모드형상을 보다 잘 관찰하기 위하여 종의 측면에 거울을 장치하고 측면의 모드형상을 확인하였다.
녹음 및 음향스펙트럼 분석은 Sony 마이크로폰과 PC 용 소프트웨어인 WinMLS 2000을 사용하여 이루어졌다. 수음은 각각의 편종이 보관된 세종대왕기념관 내 전시실 과 국립국악원 예악당의 무대에서 각 악기로부터 Im 떨 어진 곳에서 이루어졌다. 샘플링의 크기는 44,000 Hz이 며, FFT 분석은 0.
유물 편종의 경우는 기본음의 진동수가 얼마인지 알 수 없기 때문에 삼분손익법을 사용하여 각각의 음고에 해당하는 종의 기 명 진동수로부터 황종음의 진동수를 추 정하였다. 그 결과를 표 3의 황종음고 추정값에 제시하였 다.
유물 편종의 경우는 기본음의 진동수가 얼마인지 알 수 없기 때문에 삼분손익법을 사용하여 각각의 음고에 해당하는 종의 기 명 진동수로부터 황종음의 진동수를 추 정하였다. 그 결과를 표 3의 황종음고 추정값에 제시하였 다.
이에 본 연구는 편종의 조율에 대한 기초연구로 유물 편종과 현대 편종의 음향 특성을 비교하고자 한다. 이 를 위해서 현대 편종의 경우는 음향 스펙트럼 분석과 모 드분석을 하였고, 유물 편종의 경우는 음향 스펙트럼만 분석하였다.
가청진동수 영역에서 나타나는 종의 진동모드가 많기 때문에 각각의 공진점에 해당하는 진동모드를 파악하는 것이 쉽지 않다. 이를 위해서 TV 홀로그래피를 이용하여 황종과 임종의 모드분석을 하였고, 모드분석 결과와 음향 스펙트럼을 비교하여 각 공진점에 해당하는 모드를 확인하였다 [10].
가청진동수 영역에서 나타나는 종의 진동모드가 많기 때문에 각각의 공진점에 해당하는 진동모드를 파악하는 것이 쉽지 않다. 이를 위해서 TV 홀로그래피를 이용하여 황종과 임종의 모드분석을 하였고, 모드분석 결과와 음향 스펙트럼을 비교하여 각 공진점에 해당하는 모드를 확인하였다 [10].
이에 본 연구는 편종의 조율에 대한 기초연구로 유물 편종과 현대 편종의 음향 특성을 비교하고자 한다. 이 를 위해서 현대 편종의 경우는 음향 스펙트럼 분석과 모 드분석을 하였고, 유물 편종의 경우는 음향 스펙트럼만 분석하였다.
편종의 조율방법을 모색하기 위한 기초 연구로 유물 편종과 현대 편종의 음향 스펙트럼을 비교하였다. 유물 편종과 현대 편종의 기명진동수에 대한 차이는 유물 편종 의 제작 연대가 일정하지 않음 점과 현대 국악의 기본음을 C4로 정하는 경향이 크기 때문으로 해석할 수 있다.
현대 편종의 제작자인 김현곤 선생이 제공한 황종과 청협종을 대상으로 종의 모드형상을 분석하였다. TV 홀 로그래피 방법은 홀로그래피 간섭계를 이용한 방법으로 본 연구에서는 Stetson Associate사에서 제작한 광학장 치와 Recognition Technology사의 제어 프로그램을 사 용하였다.
대상 데이터
220) 시대의 제작된 것으로 추정된다 [1]. 중국에서 발견된 편종 중 가장 유명한 것은 호북성 이후작의 고분에서 발굴된 것으 로 제작연대가 기원전 433년으로 추정되며 65개의 종으 로 이루어졌다. 그림 3-(时와 같이 이후작 고분에서 발굴 된 이 편종은 C2에서 C7까지 모두 다섯 옥타브의 음역을 가진다 [2], 이 편종에 대해서는 고고학적 연구 뿐 만 아니 라 음향분석, 유한요소해석을 통한 모드분석 등의 연구가 이루어졌다 [2-5],
데이터처리
녹음 및 음향스펙트럼 분석은 Sony 마이크로폰과 PC 용 소프트웨어인 WinMLS 2000을 사용하여 이루어졌다. 수음은 각각의 편종이 보관된 세종대왕기념관 내 전시실 과 국립국악원 예악당의 무대에서 각 악기로부터 Im 떨 어진 곳에서 이루어졌다.
이론/모형
현대 편종의 제작자인 김현곤 선생이 제공한 황종과 청협종을 대상으로 종의 모드형상을 분석하였다. TV 홀 로그래피 방법은 홀로그래피 간섭계를 이용한 방법으로 본 연구에서는 Stetson Associate사에서 제작한 광학장 치와 Recognition Technology사의 제어 프로그램을 사 용하였다. 실험장치의 모식도는 그림 5와 같다.
현대 편종의 제작자인 김현곤 선생이 제공한 황종과 청협종을 대상으로 종의 모드형상을 분석하였다. TV 홀 로그래피 방법은 홀로그래피 간섭계를 이용한 방법으로 본 연구에서는 Stetson Associate사에서 제작한 광학장 치와 Recognition Technology사의 제어 프로그램을 사 용하였다. 실험장치의 모식도는 그림 5와 같다.
성능/효과
유물 종과 현대 종의 사이에 통계적으로 유의미한 차이 가 있는 경우를 * 표시를 하였다. (3, 0)a와 (3, 0)b 모드를 제외한 모든 고차 모드진동수에서 유물 종과 현대 종 사 이에 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 유물 종의 경우 (2, 0)b 모드의 상대진동수가 1.
유물 종과 현대 종의 사이에 통계적으로 유의미한 차이 가 있는 경우를 * 표시를 하였다. (3, 0)a와 (3, 0)b 모드를 제외한 모든 고차 모드진동수에서 유물 종과 현대 종 사 이에 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 유물 종의 경우 (2, 0)b 모드의 상대진동수가 1.
유물 편종의 16개 종에서 (3, 0)a 모드로 추정되는 제4모드까지는 표준편차가 0.16보다 작게 나타났다.
유물 편종의 음향 스펙트럼에서 공진점을 찾은 다음, 현대 편종을 분석한 방법과 같이 고차 모드진동수를 기명 진동수에 대한 상대적인 비로 나타냈다.
음색에 기여하는 고차 모드진동수의 기명진동수에 대 한 상대적인 비율에서도 유물 편종과 현대 편종은 유의미 한 차이를 나타냈다. 그러나 본 연구에서는 제작연대가 다른 16개의 유물 편종 만을 대상으로 하였기 때문에 연 구결과를 일반화하는데 제한점이 있다.
후속연구
음색에 기여하는 고차 모드진동수의 기명진동수에 대 한 상대적인 비율에서도 유물 편종과 현대 편종은 유의미 한 차이를 나타냈다. 그러나 본 연구에서는 제작연대가 다른 16개의 유물 편종 만을 대상으로 하였기 때문에 연 구결과를 일반화하는데 제한점이 있다. 유물 편종의 음 색을 규명하기 위해서는 보다 많은 유물 편종의 음향 스 펙트럼 분석이 요구된다.
음색에 기여하는 고차 모드진동수의 기명진동수에 대 한 상대적인 비율에서도 유물 편종과 현대 편종은 유의미 한 차이를 나타냈다. 그러나 본 연구에서는 제작연대가 다른 16개의 유물 편종 만을 대상으로 하였기 때문에 연 구결과를 일반화하는데 제한점이 있다. 유물 편종의 음 색을 규명하기 위해서는 보다 많은 유물 편종의 음향 스 펙트럼 분석이 요구된다.
유물 편종의 음 색을 규명하기 위해서는 보다 많은 유물 편종의 음향 스 펙트럼 분석이 요구된다. 또한 편종의 음색과 음고가 주 물성분 뿐 만 아니나 구조에 밀접하게 영향을 받기 때문에 금속성분과 구조에 대한 연구가 계속되어야 할 것이다.
유물 편종의 음 색을 규명하기 위해서는 보다 많은 유물 편종의 음향 스 펙트럼 분석이 요구된다. 또한 편종의 음색과 음고가 주 물성분 뿐 만 아니나 구조에 밀접하게 영향을 받기 때문에 금속성분과 구조에 대한 연구가 계속되어야 할 것이다.
유물 편종과 현대 편종의 기명진동수에 대한 차이는 유물 편종 의 제작 연대가 일정하지 않음 점과 현대 국악의 기본음을 C4로 정하는 경향이 크기 때문으로 해석할 수 있다. 유물 편종의 기명진동수로 황종음고를 추정하기 위해서 는 보다 많은 유물 편종의 기명진동수가 분석되어야 할 것이다.
유물 편종과 현대 편종의 기명진동수에 대한 차이는 유물 편종 의 제작 연대가 일정하지 않음 점과 현대 국악의 기본음을 C4로 정하는 경향이 크기 때문으로 해석할 수 있다. 유물 편종의 기명진동수로 황종음고를 추정하기 위해서 는 보다 많은 유물 편종의 기명진동수가 분석되어야 할 것이다.
참고문헌 (11)
T. D. Rossing, D. S. Hampton, B. E. Richardson, H. J. Sathoff and A. Lehr, “Vibrational modes of Chinese two-tone bells,” J. of Acoust. Soc. Am., vol. 83, no. 1, pp. 369-373, 1988
S. H. Zhao, "The Marquis Yi set-bells of the Zeng state and the set-bells of the Chu state," in Two-tone Set-bells of Marquis Yi, edited by C. Y. Chen, W. S. Tan and Z. M. Shu, pp.73-74, World Scientific, Singapore, 1994
Z. V. Chen, “The distribution of Chinese pre-Qin bronze bells.” in Two-tone Set-bells of Marquis Yi, edited by C. Y. Chen, W. S. Tan and Z. M. Shu, pp. 109-138, Hubei People’s Publisher, Wuhan, 1992 (in Chinese)
T. D. Rossing, Science of Percussion Instruments. pp. 164-166, World Scientific, Singapore, 2000
H. Zhang, Z. Z. Yan, C. C. Yang and Y. L. Shi, “Study of excitation of the two-tone acoustic characteristics of the chime bell of Marquis Yi of Zeng by finite element method,” Chinese Sci. Bull., vol. 16, no. 2, pp. 167-173, 2007
L. V. Falkenhausen, Suspended Music: Chime Bells in the Culture of Bronze Age China. p. 44, University of California Press, California, 1993
T. D. Rossing, “The Acoustical comparison of ancient Chi-nese bells with Western bells,” in Two-tone Set-bells of Marquis Yi, edited by C. Y. Chen, W. S. Tan and Z. M. Shu, pp. 367-409, World Scientific, Singapore, 1994
A. Bagley, “Percussion,” in Music in the Age of Confucius edited by J. F. So, pp. 35-63. Smithsonian Institution, Washington, D. C., 2000
G. S. Feng and W. S. Tan, "The discovery and research of the Marquis Yi set-bells of the Zeng State," in Two-tone Set-bells of Marquis Yi, edited by C. Y. Chen, W. S. Tan, and Z. M. Shu, pp. 20-69, World Scientific, Singapore, 1994
J. Yoo. Acoustics of Korean Percussion Instruments: Pyeong-yeing and Pyeonjong, pp. 179-181, Ph.D. Thesis, Northern Illinois University, 2005
T. D. Rossing, “Modal Analysis,” in Springer Handbook of Acoustics, edited by T. D. Rossing, pp. 1127-2238, Springer, Heidelberg, 2006
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