음악은 감정이다.
정서적인 뇌 기능과 관계가 깊다.
중격의지핵(도파민을 분비해 기분과 감정을 조절하는 부분)이 활성화 된다.
최초의 음계(도레미파솔라시)를 만든 사람은 피타고라스다. 그는 그리스의 철학자, 수학자, 종교가였는데 만물의 근원을 수로 보았고 음정이 수와 비례를 이룬다는 사실을 발견해 음악을 수학의 한 분야로 함께 연구했다.
물체를 두드릴 때 망치의 무게나 줄의 길이에 따라 소리가 다르게 나는 것을 연구했고, 두 음을 동시에 냈을 때 두드리는 두 물체의 무게나 길이가 간단한 정수의 비로 표현될 수록 어울리는 소리가 만들어진다는 사실을 발견했다.
소리
소리는 진동에 의해 만들어지고, 소리의 높낮이는 진동수에 따라 달라진다.
진동
진동이란 물체가 떨리는 것을 의미한다.
북을 두드리면 북 가죽이 떨리고 기타 줄을 튕기면 줄이 떨리는 현상이 바로 진동이다.
진동수
1초 동안의 진동 횟수다.
단위는 헤르츠(Hz) 사용
진동수가 많으면 높은 소리, 진동수가 적으면 낮은 소리
Ex)
실로폰의 음판이 길면 진동수가 적어서 낮은 소리가 나고, 짧으면 진동수가 많아서 높은 소리가 난다.
팀파니는 북 중에서도 음의 높낮이를 조절할 수 있다.
진동수와 공명 현상
: 진동수는 떨림의 정도를 나타내는데 소리가 공기를 타고 물체에 전달될 때, 소리의 떨림(진동)이 물체의 고유 진동수와 일치하면 물체에 영향을 주어 진동이 더욱 심해지는데, 이런 현상을 공명 현상이라고 한다.
모든 물체는 크기, 모양, 재질 등에 따라 떨림의 정도를 갖고 있다.
이 떨림의 정도를 '진동수',
각 물체가 가진 진동수는 '고유 진동수'라고 한다.
악기의 고유 진동이 주변 공기를 진동시켜 우리가 소리를 듣게 된다.
악기는 보통 소리를 더 크고 정확하게 내기 위해 울림통이라는 걸 갖고 있다. ex) 북의 몸체 = 울림통
바이올린의 몸통 속의 빈 공간이 울림 역할을 한다.
바이올린의 줄이 진동하는 소리 자체는 매우 작기 때문에 잘 들리지 않지만,
바이올린의 울림통이 공명 현상을 통해 함께 울림으로써 큰 소리를 낼 수 있는 것이다.
같은 현이라 해도 악기 몸통에 따라 소리가 천차만별.
소리와 마찰력
마찰력이란?
물체가 다른 물체의 표면에 닿아 운동할 때 닿는 면을 따라 그 운동을 방해하는 힘
물체가 무거울 수록 크다.
접촉면이 거칠 수록 크다.
접촉면의 넓이와는 관계 없다.
음압과 데시벨(dB)
음압
: 소리가 매질(어떤 파동 또는 물리적 작용을 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨 주는 매개물) 속에 있을 때 매질 압력의 변화량
데시벨
: 소리의 세기를 나타내는 단위
우리가 듣는 소리의 절대적인 크기는 소리의 음압에 의해 결정된다.
0dB : 사람이 들을 수 있는 가장 작은 소리
20~80dB : 일상적인 소음 (가정생활평균소음 : 약 40dB, 일상대화 : 약 60dB)
80dB 이상 : 듣기 불편한 소리 (록밴드 : 약 110dB)
120dB 이상 : 사람이 듣기에 고통스러운 소음 (전투기 제트 엔진 : 약 130dB)
음색
: 어떤 소리가 가진 특색. 같은 크기로, 같은 높이의 음을 연주해도 악기마다 다른 소리가 나듯 사람마다 목소리도 다 다르다.
음역
: 사람의 목소리나 악기가 낼 수 있는 최저 음에서 최고 음까지의 범위
진폭과 소리의 크기
작은 진폭 : 악기를 살살 쳐서 진동의 폭이 작으면 작은 소리가 난다.
큰 진폭 : 악기를 세게 쳐서 진동의 폭이 크면 큰 소리가 난다.
소리의 반사와 흡수
소리는 만나는 물질이 딱딱하면 반사되고
울퉁불퉁하거나 푹신하면 흡수되는 성질이 있다.
반사 : 매끄러운 벽에 부딪혀 반사되는 소리
흡수 : 울퉁불퉁한 벽에 부딪혀 산란되거나 스며드는 소리
흡음에 효과적인 도구
: 커튼, 스펀지, 달걀판, 수건
* 흡음 : 음파가 매질을 통과하거나 물체 표면에 닿을 때, 매질이나 물체가 음파를 빨아들여 소리 에너지가 감소하는 일
* 방음 : 소리를 차단하는 것
반향
소리가 어떤 장애물에 부딪쳐서 반사하여 다시 들리는 현상
소리가 잘 반사되도록 공연장 건물의 폭은 좁고 천장은 높게 만든다.
소리가 여러 방향으로 반사되도록 조각상을 두기도 한다.
소리의 간섭
두 개 이상의 소리가 겹쳐 음파가 변하는 현상이다. 소리는 보강과 상쇄, 두 가지 방법으로 서로 간섭한다.
보강 간섭 (더 잘 들리는 것)
: 위상이 같은 두 소리가 겹쳐서, 각각의 소리보다 더 크고 강한 소리가 나게 되는 현상이다.
상쇄 간섭 (더 안 들리는 것)
: 위상이 반대인 두 소리가 겹쳐서, 각각의 소리보다 더 작거나 경우에 따라 소리가 나지 않게 되는 현상이다.
장애물이 많으면 소리가 반사되면서 상쇄 간섭이 발생할 수도 있다.
* 위상 : 마루와 마루, 골과 골처럼 진동 상태가 같은 것
악기
악기는 음악을 연주하는 데 쓰는 기구다. 소리를 내고 조절할 수 있다면 무엇이든 악기가 될 수 있다.
소리를 내는 방법에 따른 분류
타악기
: 두드려서 소리를 낸다.
가장 오래된 악기 형태로 나무, 가죽, 금속으로 만든다.
대부분 리듬을 맞추는 데 쓰여 음의 높낮이가 없지만 일부는 음의 높낮이를 구분할 수 있는 것도 있다.
실로폰
: 그리스어 '나무' = 실로(Xylo), '소리' = 폰(Phone) / 나무 음판들의 길이와 두께가 달라 다양한 높낮이의 소리를 낸다.
마림바도 실로폰의 일종이다.
글로켄슈필
: 흔히 실로폰으로 알고 있는 금속 음판으로 구성된 악기는 사실 글로켄슈필이다. 원래는 종을 두드리는 악기였지만 나중에 금속판으로 바뀌었다. 비브라폰도 글로켄슈필의 일종이다.
팀파니
: 서양 타악기 중 하나인 팀파니는 현대 오케스트라에서 빠질 수 없는 중요한 악기라 타악기의 왕으로 불린다.
페달이라는 장력 조절 기구가 있어서 음의 높낮이를 조절할 수 있다.
장력
: 당기거나 당겨지는 힘, 즉 물체를 서로 반대 방향으로 잡아당길 때 발생하는 힘을 말한다. 물체에 연결된 줄을 팽팽하게 잡아당기면 줄은 물체에서 멀어지려는 방향으로 줄을 따라 물체를 잡아당긴다. 이때 줄이 팽팽히 당겨진 긴장 상태에 있는데 이러한 힘을 장력이라고 한다.
장력이 강해지면 막이 팽팽해지고 얇아지면서 진동수가 높아지고 높은 음을 낸다.
현악기
: 줄을 튕기거나 문질러서 소리를 내고, 채로 쳐서 소리를 낸다.
현악기를 연주할 때 음의 높낮이는 줄의 굵기와 길이에 따라 달라진다.
낮은 음을 내는 줄은 굵고 길다.
높은 음을 내는 줄은 가늘고 짧다.
줄이 가늘고 짧을 수록 진동수는 증가해 음높이가 올라간다.
줄이 굵고 길이가 길 수록 진동수는 줄어들어 음높이가 낮아진다.
기타의 경우 줄감개를 이용해 줄을 더 팽팽하게 당기면 소리가 높아지고, 느슨하게 풀면 소리가 낮아진다.
현이 팽팽할 수록 튕길 때 줄의 힘이 커지기 때문이다.
기타는 줄을 누르는 위치에 따라 같은 줄에서도 다른 음높이의 소리가 난다.
기타 연주는 줄의 탄성력을 이용하는 것
탄성력 : 기타 줄을 튕겼을 때 줄이 제자리로 돌아가는 성질
고무줄, 용수철 등 탄성을 가진 물체(탄성체)가 원래 상태로 되돌아가려는 힘을 말한다.
탄성체에 가해진 힘의 반대 방향으로 작용하며 물체에 강한 힘을 줄 수록 탄성력도 커진다.
탄성한계 : 물체가 탄성을 받아 원래의 모양을 유지할 수 있는 한계
통기타 : 금속 줄을 사용하여 강한 소리가 난다.
클래식 기타 : 나일론 줄을 사용하여 부드러운 소리가 난다.
운지법 : 악기를 연주할 때 손가락을 쓰는 방법
기타나 우쿨렐레, 하프처럼 줄을 튕겨 소리를 내는 악기
바이올린이나 첼로, 비올라, 콘트라베이스처럼 줄을 문질러 소리를 내는 악기가 모두 현악기다.
피아노는 건반을 누르면 해머가 현을 쳐서 소리를 내기 때문에 현악기로 분류하기도 하지만
연주 방법에 따라 건반 악기로 따로 분류하기도 한다.
연주 방법에 따른 현악기 구분
현악기는 줄을 어떻게 진동시키느냐에 따라 찰현 악기, 발현악기, 타현악기로 구분된다.
찰현 악기 : 줄을 문질러 마찰로 소리를 낸다 ex) 비올라, 콘트라베이스
발현 악기 : 줄을 튕겨서 소리를 낸다 ex) 하프, 우쿨렐레
타현 악기 : 줄을 두드려서 소리를 낸다. ex) 피아노
피아노 건반
피아노는 거의 모든 곡을 연주할 수 있다.
피아노의 건반은 검은 건반 36개, 흰 건반 52개로 총 88건반
피아노가 내는 소리는
가장 낮은 음이 27.5Hz
가장 높은 음이 4,186Hz
피아노 건반의 가장 높은 '라'음(3,520Hz) 부근의 소리가 가장 잘 들린다.
이를 기준으로 높아지거나 낮아지면 청력이 점점 둔해진다.
사람이 귀로 들을 수 있는 음역은 20~20,000Hz
사실 5,000Hz 이상 되는 음은 들을 수는 있어도 높낮이를 구분하기 어렵고
16Hz 이하의 음은 귀로 들을 수 없고 떨림만 느낄 수 있다.
피아노 음색은 중앙의 61개 건반의 소리가 가장 아름답게 들리고
최저 음과 최고 음 쪽으로 갈 수록 음색의 아름다움이 떨어진다.
피아노 페달의 역할
페달은 건반을 치면서 밟아 조절함으로써 피아노의 음에 강약이나 울림을 주는 역할을 한다. 왼쪽과 가운데 페달은 업라이트 피아노와 그랜드 피아노의 페달 기능이 조금 다르다. 오른쪽 페달의 기능은 같다.
왼쪽 페달
업라이트 피아노 : 해머와 현을 가깝게 하여 타현 거리가 짧아지면서 가벼운 소리를 만든다.
그랜드 피아노 : 건반을 살짝 오른쪽ㅇ로 움직여 해머가 현을 정확히 치지 못해 음량이 줄어들고 음색도 변한다.
가운데 페달
업라이트 피아노 : 해머와 현 사이에 천을 대 해머의 충격을 흡수해 음량이 크게 줄어든다.
그랜드 피아노 : 누른 건반의 댐퍼 하나만 현에서 떨어뜨려 그 음만 계속 울리게 한다.
오른쪽 페달
업라이트+그랜드 : 댐퍼와 현을 떨어뜨려, 건반에서 손을 떼도 현이 계속 진동해서 음량이 커지고 울림이 풍부해진다.
관악기
: 관을 이용해서 소리를 내는 악기
관악기는 크게 목관 악기와 금관 악기로 구분한다.
이름만 보면 악기의 재질(나무 또는 금속)에 따라 나눈 것으로 생각하기 쉬우나
정확히는 발음 원리(소리가 발생되는 방법)의 차이에 따른 구분이다.
목관 악기 : 얇은 나무나 금속 조각인 리드(reed)를 진동시켜 소리를 내는 것
ex) 클라리넷, 오보에, 색소폰, 바순, 플루트, 리코더
* 리드 : 나무나 금속으로 만든 엷은 조각으로, 관악기를 연주할 때 소리를 내는 도구
색소폰에도 한 장, 오보에와 바순에는 두 장의 리드가 있어서 목관 악기로 분류된다.
얇은 리드는 연하고 부드러운 소리를 내고,
두꺼운 리드는 힘 있고 풍부한 소리를 낸다.
어떤 리드를 쓰는지에 따라 음색, 음정, 음질이 달라지므로 리드의 선택과 관리에 신경 써야 한다.
리드는 양력에 의해 올라가고, 탄성 복원력에 의해 원래 상태로 돌아가는 것을 반복하여 진동이 발생한다.
* 양력 : 위쪽으로 향하는 힘. 공기가 떠받치는 힘.
플루트
: 마우스피스의 구멍에 숨을 직접 불어 넣으면 그곳에서 공기의 진동이 발생하고, 이것이 관 속 공기 기둥의 진동으로 이어진다.
클라리넷
: 마우스피스에 리드가 한 장 붙어 있다. 이것이 진동하면서 관 속의 공기 기둥을 진동시켜 소리가 나는 것이다.
금관악기 : 관에 숨을 불어 넣을 때 입술의 떨림을 활용하여 소리를 내는 것
ex) 트럼펫, 튜바, 트롬본, 호른
리드를 사용하지 않는 금관 악기는 입술의 모양과 불어넣는 숨의 속도에 따라 음을 조절할 수 있다.
* 마우스피스 : 관악기에서 입을 대고 부는 부분
관악기의 음높이는 관의 길이에 따라 달라진다.
구멍을 열면 관의 길이가 짧아지고, 짧아지는 효과가 생길 수록 진동수가 증가하며 음높이가 높아진다.
구멍을 닫으면 관의 길이가 길어지고, 길어지는 효과가 생길 수록 진동수가 감소하며 음높이가 낮아진다.
진동체의 종류에 따른 분류
- 기명악기 : 공기의 진동으로 소리가 나는 악기 (트럼펫, 트롬본, 플루트, 피리, 오카리나, 색소폰 etc)
- 막명악기 : 막의 진동으로 소리가 나는 악기 (팀파니, 봉고, 드럼, 북 etc)
- 체명악기 : 악기 자체나 작은 조각의 진동으로 소리가 나는 악기 (실로폰, 심벌즈, 트라이앵글 etc)
- 전명악기 : 기계나 전기, 전자 등을 통해 소리가 나는 악기 (전기 기타, 전기 바이올린, 전자 드럼, 전자 피아노 etc)
- 현명악기 : 현의 진동으로 소리가 나는 악기 (바이올린, 우쿨렐레, 하프, 비올라, 첼로, 기타 etc)
전기 기타의 원리
: 전자 기타의 줄은 자석에 붙는 철이나 니켈 등의 금속으로 만든다. 연주를 하면 줄이 일정 주파수로 진동하고, 이 진동이 자석과 코일로 이루어진 픽업을 통해 전기 신호로 바뀌어 앰프를 통해 소리가 나는 것이다.
* 픽업
: 줄의 진동을 전기 신호로 바꾸는 장치이다. 코일 픽업의 자석에 의해 만들어진 자기장 속에서 금속 현이 진동하면 자기장의 세기가 변한다. 자기장이 변하면 코일 속에 전류가 발생하여 이것이 소리 신호로 조절기에 전해진다.
전기를 이용한 악기
전하 : 전기의 근원
전기 : 자연현상에서 생기는 보이지 않는 힘
에너지는 한 가지 형태로 영원히 존재하는 것이 아니라 여러 가지 형태로 전환이 된다.
전기밥솥은 전기 에너지를 열 에너지로 전환해 밥을 짓고,
전등은 전기 에너지를 빛 에너지로 전환해 어둠을 밝히고,
선풍기는 전기 에너지를 운동 에너지로 전환해 바람을 일으킨다.
전기 악기나 전자 악기는 전기 신호와 디지털 데이터를 기반으로 하여 음을 흉내 내거나 변환하거나 생성하도록 설계된 악기로, 디지털 기기의 발달에 따라 그 종류나 수가 점점 늘어가는 추세이다. 일반 악기에 비해 비교적 가격이 저렴하고 크기 획기적으로 작아서 많은 공간을 필요로 하지 않기 때문에 악기의 보급 면에서도 크게 영향을 끼쳤다. 갈 수록 다양한 종류가 등장해 현재 피아노, 기타, 드럼, 바이올린, 첼로, 하프 등이 전기 악기 형태로 나와 있다. 이제는 전기 악기에서 그치는 것이 아니라 컴퓨터로 모든 악기를 연주할 수 있는 수준까지 이르렀다.
ex) 신디사이저, 전기 바이올린, 전기 베이스, 전자 드럼
파동
한 곳에서 생긴 물질의 진동이 다른 곳으로 전파되는 현상
물체가 흔들려서 움직이는 것은 진동, 진동이 퍼져 나가는 것이 파동
파동은 물질의 진동 방향에 따라 횡파와 종파로 구분한다.
횡파
: 파동이 진행하여 나아가는 방향과 파동이 전달되는 방향이 수직을 이루는 파동
ex) 물결파 - 물결의 진동 방향과 파동의 진행 방향이 수직을 이루므로 횡파다.
종파
: 파동이 진행하여 나아가는 방향과 파동이 전달되는 방향이 일치하는 파동
ex) 소리 - 소리는 전달하는 입자들이 전달되는 방향과 같은 방향으로 떨리니까 종파다.
매질
: 파동 같은 걸 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨 주는 매개물
우리가 소리를 들을 수 있는 것도 공기라는 매질이 있기 때문이다. 물 속에서 음악에 맞춰 연기하는 싱크로나이즈드 스위밍 경기에서는 선수들이 음악을 잘 들을 수 있도록 물 속에 스피커를 설치한다. 물이 매질이 되어 소리를 전달하는 것이다. 우주 공간과 같은 진공 상태에서는 매질이 되는 공기가 없어 소리를 들을 수 없다.
공기, 물, 실, 용수철, 유리 나무, 흙 등 거의 모든 물체가 매질이 될 수 있다!
소리의 빠르기는 매질의 상태와 온도에 따르다.
| 상태 | 고체 | 액체 | 기체 |
| 물체 | 철 | 물 | 공기 |
| 소리의 전달 속력 | 5000m/s | 1500m/s | 340m/s |
매질 상태에 따른 소리의 빠르기
고체 > 액체 > 기체
분자 사이의 거리가 가까울 수록 지동이 빠르게 전달되기 때문에 공기와 같은 기체보다 액체나 고체에서 소리가 더 빠르게 전달된다.
온도에 따른 소리의 빠르기
공기(기체) 중에서 소리가 진행할 때, 기온이 높을 수록 빠르다.
온도가 높을 수록 분자 운동이 더 활발해지기 때문이다.
액체나 고체의 경우에는 이미 분자 사이가 가까워 온도의 영향을 크게 받지 않는다.
굴절
소리가 진행하다가 매질의 성질이 달라지면 그 경계면에서 속력이 변하고 진행 방향도 바뀌는 현상
온도가 차가우면 공기 입자의 활동이 줄어들며 소리의 전달 속도가 느려져 방향이 휘어진다.
낮에는 온도가 낮은 위쪽에서, 밤에는 온도가 낮은 아래쪽에서 소리가 더 잘 들린다.
회절
소리가 진행하다가 장애물을 만나면 장애물이 없는 쪽으로 휘어져 그 뒤쪽까지 퍼지는 현상
축음기
최초의 축음기인 포노그래프는 1877년 과학자 에디슨에 의해 발명되었다 이 축음기의 핵심은 공기의 진동을 다른 물체에 보존하는 것이다. 에디슨은 공기가 진동할 때 함께 진동하는 바늘이 원통의 표면에 붙어 있는 얇은 주석을 긁으면 이 긁힌 자국에 소리가 저장될 것이라고 생각했다.
축음기의 원리
1. 소리의 압력에 의해 진동판이 떨린다. 원통은 일정한 속력으로 회전한다.
2. 소리의 진동에 따라 바늘이 주석판에 흠을 낸다.
3. 재생할 때에는 긁힌 자국에 따라 진동판이 떨리면서 소리가 난다.
작은 바늘이 진동하는 것만으로는 소리가 너무 작아 들을 수 없다.
따라서 이때에도 진동판과 나팔관을 통해 소리는 확대된다.
* 주석 : 탄소족 원소의 하나. 은백색의 고체 금속으로, 연성(가늘게 잘 늘어남)과 전성(압축되기 쉬움)이 크며 녹슬지 않음.
녹음 재생 기기의 발전
LP(Long-Playing record)
얇은 플라스틱판에 미세한 홈을 파서 소리를 기록하고, 턴테이블의 바늘을 이용해 홈에 입력된 소리를 수집하여 앰프를 통해 증폭시킨다.
카세트테이프
표면에 자석 가루를 입힌 플라스틱 재질의 테이프에 소리를 자기장의 변화로 바꾸어 기록하고, 이후 기록된 내용을 전기 신호로 다시 변화시킨 후 앰프를 통해 소리를 재생한다.
CD(Compact Disk)
디지털 방식으로 소리 정보가 기록되어 있는 작은 플라스틱 원판으로, 표면에 레이저 광선을 쏘아 반사되는 빛을 읽어들여 기록된 소리를 재생한다.
디지털 음원
MP3와 같이 음악 등 각종 소리 데이터를 저장한 컴퓨터 파일로, 음질을 최대한 유지하면서 데이터의 크기를 줄이는 압축 기술을 이용하여 소리를 저장-재생한다.