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가설 설정
- 그림 7은 맥놀이 현상의 정밀한 관찰을 위하여 대려(大, (a))와 청태종(汰, (b))의 파형의 여음부를 노말라이즈한 것이다. 청태종에서는 맥놀이 현상이 거의 관찰되지 않는 것에 반하여, 대려에서는 뚜렷하게 나타나고 있다.
제안 방법
- 종은 소리가 생성되어서 사라질 때까지 동일한 음색이 지속되는 것이 아니라 시간이 흐름에 따라 변화한다. 따라서 본 연구에서는 그림 3과 같이 편종의 음색을 타격부, 지속부, 여음부의 3부분으로 구분하여 분석하였다.
- 타격부의 노이즈가 사라지면서 각 종의 고유 배음들이 드러나고 지속되는 부분이다. 먼저 지속부가 시작되는 부분의 배음열을 분석하였다. 선행연구에 따르면 종의 음색은 저음의 다섯 개의 배음에 의하여 결정되는 것으로 알려져 있다[6].
- 본 연구는 편종의 소리 합성을 위한 기초단계로 진행되었으며, FFT(Fast Fourier Transform) 스펙트럼 분석을 통하여 음색을 분석하였다. 편종의 소리를 시간에 따라 크게 타격부(attack), 중간부(sustain), 여음부(release)의 세 부분으로 나누어 진행되는 음색의 변화를 분석하였다.
- 선행연구에 따르면 종의 음색은 저음의 다섯 개의 배음에 의하여 결정되는 것으로 알려져 있다[6]. 본 연구에서는 최저진동수인 제1배음에서 7번째 배음인 제7배음까지 모두 7개의 배음을 분석하였다. 표 2는 각 종 소리의 배음과 그 배음의 음량(sound pressure level)이다.
- 본 연구의 분석에 사용된 편종은 근래에 제작된 한국예술종합학교의 편종으로, 16개의 종소리는 종으로부터 1m 떨어진 곳에 마이크를 설치하여 녹음하여 채취하였다. 분석에 사용된 샘플의 샘플링 레이트(sampling rate)는 44,100 Hz, 비트심도(bit depth)는 16bit이며, 정밀한 분석을 위하여 노말라이징(normalizing)하였다. FFT 분석에 사용된 윈도우 타입(window type)은 해닝(hanning)이며 윈도우 사이즈(window size)는 2084이다.
- 타격부는 타격 후 종의 고유 음색이 드러나기 전까지의 부분으로, 종에 따라 타격 직후부터 0.4～0.6초까지의 부분으로 설정하였다. 그림 4는 황종(黃)의 음색을 타격 직후부터 0.
- 편종의 배음구조를 분석하기 위하여 먼저 각 종의 음고를 측정하였다. 편종은 제1모드의 진동수가 기명진동수를 나타내므로[1] 제1배음의 주파수를 측정하였다.
- 편종의 소리 합성을 위한 첫 단계로 FFT 스펙트럼 분석을 통하여 편종의 음고와 음색을 분석하였다. 편종의 음고는 제 1배음의 주파수로 측정이 가능하며, 현대 편종의 음계는 서양의 평균율과 거의 동일하게 나타났다.
- 본 연구는 편종의 소리 합성을 위한 기초단계로 진행되었으며, FFT(Fast Fourier Transform) 스펙트럼 분석을 통하여 음색을 분석하였다. 편종의 소리를 시간에 따라 크게 타격부(attack), 중간부(sustain), 여음부(release)의 세 부분으로 나누어 진행되는 음색의 변화를 분석하였다. 본 연구의 분석에 사용된 편종은 근래에 제작된 한국예술종합학교의 편종으로, 16개의 종소리는 종으로부터 1m 떨어진 곳에 마이크를 설치하여 녹음하여 채취하였다.
대상 데이터
- 편종의 소리를 시간에 따라 크게 타격부(attack), 중간부(sustain), 여음부(release)의 세 부분으로 나누어 진행되는 음색의 변화를 분석하였다. 본 연구의 분석에 사용된 편종은 근래에 제작된 한국예술종합학교의 편종으로, 16개의 종소리는 종으로부터 1m 떨어진 곳에 마이크를 설치하여 녹음하여 채취하였다. 분석에 사용된 샘플의 샘플링 레이트(sampling rate)는 44,100 Hz, 비트심도(bit depth)는 16bit이며, 정밀한 분석을 위하여 노말라이징(normalizing)하였다.
- 12평균율의 옥타브의 주파수 비 (frequency ratio)는 1:2이며 인접한 두 음간의 주파수 비의 간격은 #이다. 조율할 때 기본음은 440Hz인 A4이다.
성능/효과
- 1) 타격되는 순간 배음 성분들과 함께 전 주파수 대역에 걸쳐 노이즈가 발생하는데, 타격 직후 고주파수 대역의 노이즈 성분들부터 단시간 내에 점차 사라져 편종의 고유 배음 성분만이 남는다.
- 2) 고유 배음 성분들은 각 종마다 동일하지 않고 조금씩 차이가 있었으나, 시간이 경과함에 따라 고주파수 성분들부터 점차적으로 소멸하며 음색이 변화한다.
- 3) 주파수 성분들이 거의 소멸한 후 마지막 단계인 여음부에서는 두 개의 배음만이 남는데, 지속부에서 다른 배음 성분들에 감추어져 있던 두 배음의 주파수의 비율에 의하여 생성된 맥놀이 현상이 드러난다.
- 표 1은 각 종의 음고와 그에 해당하는 평균율의 주파수를 비교한 것이다. 그 결과 차이가 가장 적게 나는 음은 태종(太)으로 평균율 D4의 음고와 완전히 동일하였으며, 가장 많은 차이가 나는 음은 유빈(蕤)으로 평균율 F#4의 음고와 20cent의 차이가 있었고, 평균 차이는 5.65cent이었다. 이로써 현대 편종의 음계가 서양 평균율의 음계와 비교하여 크게 다르지 않음을 알 수 있다.
- 본 연구는 편종을 연주하여 발생되는 소리 자체에 관한 분석만을 하였으며, 그 결과 시간에 따른 음색의 변화의 세밀한 분석이 가능하였다. 그러나 소리 발생에 기여하는 물리적 특징과 함께 재료적 특성도 함께 연구된다면 스펙트럼에 의한 합성(spectral modeling synthesis)과 함께 물리적 합성(physical modeling synthesis)의 병행이 가능해져 실제 연주소리와 더욱 비슷한 편종 소리의 합성이 가능할 것이다.
- 08배 높은 주파수를 가진 제2배음, 두 개의 배음만이 남아 일정시간 지속된다. 지속부의 마지막에 제1배음과 제2배음이 남아 여음부를 구성하는 패턴은 편종에서 가장 많이 드러나는 양상으로 황종을 포함하여 총 10개의 종에서 나타났다.
- 편종의 소리 합성을 위한 첫 단계로 FFT 스펙트럼 분석을 통하여 편종의 음고와 음색을 분석하였다. 편종의 음고는 제 1배음의 주파수로 측정이 가능하며, 현대 편종의 음계는 서양의 평균율과 거의 동일하게 나타났다.
후속연구
- 본 연구는 편종을 연주하여 발생되는 소리 자체에 관한 분석만을 하였으며, 그 결과 시간에 따른 음색의 변화의 세밀한 분석이 가능하였다. 그러나 소리 발생에 기여하는 물리적 특징과 함께 재료적 특성도 함께 연구된다면 스펙트럼에 의한 합성(spectral modeling synthesis)과 함께 물리적 합성(physical modeling synthesis)의 병행이 가능해져 실제 연주소리와 더욱 비슷한 편종 소리의 합성이 가능할 것이다. 또한 근래에 제작된 편종 만이 아닌 고대 편종에 관한 분석이 함께 병행된다면 편종 원형에 가까운 소리 합성에 관한 연구가 진행될 수 있을 것이다.
- 그러나 소리 발생에 기여하는 물리적 특징과 함께 재료적 특성도 함께 연구된다면 스펙트럼에 의한 합성(spectral modeling synthesis)과 함께 물리적 합성(physical modeling synthesis)의 병행이 가능해져 실제 연주소리와 더욱 비슷한 편종 소리의 합성이 가능할 것이다. 또한 근래에 제작된 편종 만이 아닌 고대 편종에 관한 분석이 함께 병행된다면 편종 원형에 가까운 소리 합성에 관한 연구가 진행될 수 있을 것이다.
- 하지만 다방면에서 활발히 연구되고 있는 한국의 범종들과는 달리 편종은 음향학적 특징에 관한 연구만이 시작되고 있는 단계로, 음색 자체에 관한 연구는 전무한 실정이다. 또한 컴퓨터를 이용한 음악이 보편화되고 있는 현대 음악계에서 많은 한국악기들의 음원의 합성과 개발에 관한 연구가 다양하게 이루어지고 있는 가운데 국악 타악기, 특히 음계를 가지고 있는 편종의 음색을 분석하고 합성하여 음원으로 사용할 수 있다면 향후 다양한 분야에서 활용 가능할 것이다.
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