음색
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1. 개요
음색은 음향학에서 소리의 특성을 나타내는 중요한 요소로, 미국음향학회(ASA)의 정의에 따르면 소리의 크기와 음높이가 같더라도 서로 다른 소리로 인식하게 하는 청각 감각의 속성이다. 음색은 음파의 파형 차이로 나타나며, 주파수 스펙트럼, 음압, 시간적 특성에 영향을 받는다. 주파수 스펙트럼은 기본 주파수와 배음으로 구성되며, 배음의 강도 비율이 음색을 결정한다. 음색은 시간적 변화, 특히 소리의 크기 변화인 엔벨로프에 의해 영향을 받으며, ADSR 봉투와 같은 요소도 중요한 역할을 한다. 음색은 주관적 경험과 객관적 물리 현상 사이의 관계를 보여주며, 스펙트럼 포락선, 시간 포락선, 소리의 시작 부분이 음색을 결정하는 주요 요소로 작용한다. 음색은 서양 음악사에서 관현악법의 발전과 함께 중요성이 커졌으며, 대중음악에서도 특정 음색이 음악적 정체성을 나타내는 데 기여한다. 심리음향학 실험을 통해 음색의 본질을 밝히려는 시도가 이루어졌으며, 삼자극 음색 모델과 밝기 개념을 통해 음색을 분석하려는 연구도 진행되고 있다.
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2. 정의 및 음향학적 특징
음색(timbre)은 음질(tone quality) 또는 음색(tone color)이라고도 하며, 소리의 특징 중 하나이다. 미국음향학회(ASA)는 음색을 "동일한 크기와 음높이로 제시된 두 소리가 다르게 들릴 때, 그 차이를 구별하게 해 주는 청각 감각의 속성"으로 정의한다. JIS에서는 "같은 소리의 세기와 높이를 가진 두 소리가 물리적으로 다를 때, 그 차이에 대응하는 청각적 속성"으로 정의한다.[15]
음향학적으로 음색은 음파의 파형 차이에 의해 결정된다. 음파의 파형은 소리를 구성하는 주파수 성분, 즉 스펙트럼에 따라 달라진다. 소리는 다양한 주파수의 소리들이 합성된 진동으로 나타나는데, 가장 낮은 주파수를 가진 성분을 기음, 나머지 성분을 배음이라 한다. 보통 기음의 주파수가 소리의 높이로 인식되며, 배음의 구성이 음색을 결정한다.
음색은 주파수 스펙트럼뿐만 아니라 음압과 소리의 시간적 특성에 따라서도 달라진다. 성악에서는 가사에 따른 발음 차이도 음색 차이에 해당하며, 작곡가가 가사에 의한 음색 변화를 의도한 경우 번역을 하면 그 의도를 충분히 살릴 수 없다.
2. 1. 주파수 스펙트럼과 배음
일반적으로 소리는 다양한 주파수의 소리가 합성된 진동이다. 이러한 소리의 파형을 분해(푸리에 변환)하면, 소리를 구성하는 주파수 성분으로 나눌 수 있다. 이렇게 나눈 것을 소리의 스펙트럼이라고 한다. 각 주파수 성분 중에서 가장 주파수가 낮은 것을 기음, 그 외를 배음이라고 한다. 보통은 기음의 주파수가 그 소리의 "높이"로 들리지만, 배음에 어떤 주파수의 소리가 얼마나 강하게 포함되어 있는가가 음색의 차이로 들린다.배음의 주파수가 기음의 주파수의 배수이면 고조파라고 부른다. 음악에 많이 사용되는 인성, 현악기, 관악기의 소리는 주로 기음과 고조파로 구성되어 있으므로(이러한 소리를 악음이라고 한다), 그러한 경우에는 고조파의 각 강도의 비율이 음색을 결정한다고 할 수 있다.[15]
반대로, 의도적으로 인성, 현악기, 관악기의 소리에 고조파 이외의 배음을 섞어 독특한 음색을 내기도 한다. 일본인에게 친숙한 예로는 삼선의 사와리라고 불리는 기법을 들 수 있다.
기음은 소리의 지배적인 주파수(높이로서 인식되는 주파수)가 아닌 경우도 있다. 지배적인 주파수는 가장 강하게 들리는 주파수이며, 플루트의 D5 이상의 음과 같이 기음의 배음인 경우가 많다.
2. 2. 시간적 변화와 엔벨로프
실제 소리는 시간에 따라 음높이, 크기, 음색이 변화한다. 특히 소리가 시작되는 순간의 급격한 변화는 음색 인식에 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 피아노나 트럼펫 소리에서 공격(처음 소리)을 제거하면 악기 소리를 정확하게 식별하기 어려워진다. 이는 현을 치는 해머 소리나 트럼펫 마우스피스에 플레이어의 입술이 처음 닿는 소리가 해당 악기의 고유한 특징이기 때문이다.[15]
이러한 변화, 특히 소리 크기의 변화를 엔벨로프(Envelope)라고 하며, 전자악기에서 음색을 만들 때 중요한 요소이다. 엔벨로프는 소리의 전반적인 진폭 구조를 나타낸다.
비브라토, 트레몰로, 장식음 등은 음색의 시간적 변화를 활용한 연주 기법이다.
3. 음색의 다양한 속성
음색은 여러 가지 음향 매개변수에 의해 결정되는 복합적인 속성이다. 미국음향학회(ASA)는 음색을 "청취자가 유사하게 제시되고 같은 크기와 음고를 가진 두 개의 비동일한 소리가 서로 다르다고 판단할 수 있게 하는 청각 감각의 속성"으로 정의하며, "음색은 주로 주파수 스펙트럼에 의존하지만, 음압과 소리의 시간적 특성에도 의존한다"고 설명한다.
많은 연구자들이 음색을 구성 요소로 분해하려고 시도했다. J. F. 쇼우텐은 음색의 "파악하기 어려운 속성"을 "적어도 다섯 가지 주요 음향 매개변수에 의해 결정된다"고 설명했는데, 그가 제시한 다섯 가지 주요 음향 매개변수는 다음과 같다.
1. 음색과 잡음 특성 사이의 범위
2. 스펙트럼 포락선
3. 시간 포락선 (상승, 지속 시간 및 감쇠, ADSR)
4. 스펙트럼 포락선의 변화 (포먼트 글라이드)와 기본 주파수의 변화 (미세 조율)
5. 소리의 접두사 또는 온셋
음색이 있는 소리의 예로는 피아노 건반을 누르는 것과 같이 명확한 음높이를 가진 음악적 소리가 있다. 잡음 특성을 가진 소리는 라디오가 방송국에 맞춰지지 않았을 때 발생하는 소리와 유사한 백색 잡음이다.
3. 1. 음색의 주관적, 객관적 특징
음색은 주관적인 경험과 객관적인 물리적 현상 사이의 관계를 보여주는 중요한 속성이다. JIS에서는 “청각과 관련된 소리의 속성 중 하나로, 물리적으로 다른 두 소리가, 비록 같은 소리의 세기 및 높이일지라도 다르게 들릴 때, 그 차이에 대응하는 속성”[15]으로 정의되어 있다.음향학적으로는 음파의 파형의 차이가 음색이다. 일반적으로 소리는 다양한 주파수의 소리를 포함하고 있으며, 그것들이 합성된 진동이다. 이러한 소리의 파형을 분해(푸리에 변환)하면, 소리를 구성하고 있는 주파수 성분으로 나눌 수 있다(이렇게 나눈 것을 소리의 스펙트럼이라고 한다). 각 주파수 성분 중에서, 가장 주파수가 낮은 것을 기음, 그 이외를 배음이라고 한다. 보통은 기음의 주파수가 그 소리의 “높이”로 들리고, 배음에 어떤 주파수의 소리가 얼마나 강하게 포함되어 있는가가 음색의 차이로 들린다.
배음의 주파수가 기음의 주파수의 배수이면 그것을 배음이라고 부른다. 인성이나 현악기, 관악기의 소리는 주로 기음과 배음으로 구성되어 있으므로(이러한 소리를 악음이라고 부른다), 그러한 경우에는 배음의 각 강도의 비율이 음색을 결정한다고 할 수 있다. 반대로, 의도적으로 인성이나 현악기, 관악기의 소리에 배음 이외의 배음을 섞는 것으로 독특한 음색을 내기도 한다.
실제 소리에서는, 같은 음의 높이, 같은 소리의 세기, 같은(음향학적인 의미에서의) 음색이 지속되는 것은 거의 없다. 치거나 튕겨서 소리를 낸 경우, 소리가 난 순간이 강하고 그 후는 감쇠한다. 실제로는 음의 높이와 음색도 특히 소리가 난 직후에 급격하게 변하는 것이 알려져 있다. 현악기나 관악기처럼 소리를 지속시키도록 만들어진 악기라도, 소리가 난 순간에는 소리가 안정되지 않고, 소리가 급격하게 커진다.
인간의 청각은 실제로 이러한 변화도 음색의 일부로서 인식한다. 이러한 변화, 특히 소리의 세기의 변화를 엔벨로프라고 부르며, 전자악기에서 음색을 만들 때 중요한 요소가 되고 있다. 비브라토나 트레몰로, 장식음 등은 이것을 실제 연주에 오래전부터 응용한 것이라고 할 수 있을 것이다.
성악에서는 가사에 의한 발음의 차이도 음색의 차이에 해당한다. 따라서, 가사에 의한 음색의 변화를 작곡자가 이용하려고 했을 경우, 가사를 번역하면 그 의도를 충분히 실현할 수 없다. 참고로, 기음은 어떠한 경우에도 소리의 지배적인 주파수(높이로서 인식되는 주파수)인 것은 아니다. 지배적인 주파수는 가장 강하게 들리는 주파수이며, 그것이 기음의 배음인 경우가 많다(플루트의 D5 이상의 음 등).
에릭슨(Erickson)은 쇼우텐(Schouten)의 다섯 가지 속성을 기반으로 주관적인 경험과 관련된 물리적 현상에 대한 표를 제시한다.
| 주관적 | 객관적 |
|---|---|
| 일반적으로 음높이가 있는 음색 | 주기적 소리 |
| 스르르 소리를 포함하여 어떤 음색이 있든 없는 잡음 | 스르르 소리 시간(펄스 사이의 평균 간격)으로 특징지어지는 랜덤 펄스를 포함한 잡음 |
| 색채 | 스펙트럼 포락선 |
| 시작/끝 | 물리적 상승 및 감쇠 시간 |
| 색채 글라이드 또는 포먼트 글라이드 | 스펙트럼 포락선의 변화 |
| 미세 조율 | 주파수의 작은 변화(위아래 한 번) |
| 비브라토 | 주파수 변조 |
| 트레몰로 | 진폭 변조 |
| 공격 | 접두사 |
| 최종 소리 | 접미사 |
4. 음색과 음악
관현악법에서 악기 음색은 18세기와 19세기에 걸쳐 점점 중요한 역할을 했다. 베를리오즈와 바그너는 이러한 음색 발전의 주요 공헌자였다. 19세기 후반과 20세기 초 드뷔시는 음색의 역할을 더욱 높였다고 평가받는다. 20세기 초 음악에서 차별화된 음색 역할의 증가는 마흘러의 관현악법을 예로 들 수 있다.
1960년대 후반부터 2000년대까지 록 음악, 특히 헤비메탈에서 특정한 소리의 음색은 노래에 중요한 역할을 한다.
4. 1. 서양 음악사에서의 음색
18세기와 19세기 동안 관현악법에서 악기 음색의 역할이 중요해졌다. 베를리오즈와 바그너는 음색 발전에 기여한 대표적인 작곡가이다. 예를 들어 바그너의 오페라 ''발퀴레'' 3막의 "잠자는 모티브"는 하강하는 색음계를 통해 다양한 관현악 음색을 보여준다. 목관악기(플루트, 오보에), 현악기, 금관악기(프랑스 호른) 순서로 연주된다.
드뷔시는 음색을 전례 없는 구조적 지위로 끌어올렸다는 평가를 받는다. ''목신의 오후의 전주곡''에서 플루트와 하프의 음색은 중요한 기능을 한다.
말러는 관현악곡에서 다양한 악기 음색을 혼합, 대비시켜 독특한 음향 효과를 창출했다. 노먼 델 마는 그의 6번 교향곡의 스케르초 악장에서 반복되는 음표가 호른, 피치카토 현악기, 트럼펫, 클라리넷, 플루트, 피콜로, 오보에 등 다양한 악기를 통해 전달되는 방식을 설명한다. (Klangfarbenmelodie|클랑파르벤멜로디de 참조.)
4. 2. 대중음악에서의 음색
록 음악, 특히 헤비메탈에서 특정한 소리의 음색은 노래에 중요하다. 예를 들어, 헤비메탈에서는 매우 큰 기타 앰프와 여러 개의 스피커 캐비닛을 통해 연주되는 매우 증폭되고 심하게 왜곡된 전기 기타의 파워 코드의 음향적 효과는 이 스타일의 음악적 정체성의 필수적인 부분이다.4. 3. 성악과 음색
성악에서는 가사에 따른 발음 차이도 음색의 차이에 해당한다. 따라서 가사를 번역하면 작곡가의 의도가 제대로 전달되지 않을 수 있다.[15]5. 음색의 심리음향학적 증거
1960년대 이후 심리음향학 실험을 통해 음색의 본질을 밝히려는 연구가 진행되었다. 한 가지 방법은 청취자에게 두 가지 소리를 들려주고, 다차원 척도법 알고리즘을 사용하여 그들의 상이함(서로 얼마나 다른지에 대한 판단)을 음색 공간으로 종합하는 것이다. 이러한 실험에서 가장 일관된 결과는 밝기 또는 스펙트럼 에너지 분포, '바이트(bite)' 또는 공격의 속도와 동기화, 상승 시간이 음색 지각에 중요한 요소라는 것이다.
6. 삼자극 음색 모델
삼자극 개념은 색채 분야에서 유래하여 세 가지 기본 색을 혼합하여 특정 색을 만들어내는 방식을 설명한다. 이와 유사하게, 음악적 삼자극은 주어진 소리의 배음 혼합을 세 부분으로 그룹화하여 측정한다. 이는 기본적으로 수십 또는 수백 개에 달할 수 있는 많은 수의 음색 부분음을 단 세 가지 값으로 줄이는 제안이다. 첫 번째 삼자극은 첫 번째 배음의 상대적 가중치를 측정하고, 두 번째 삼자극은 두 번째, 세 번째, 네 번째 배음의 상대적 가중치를 합쳐 측정하며, 세 번째 삼자극은 나머지 모든 배음의 상대적 가중치를 측정한다.
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하지만 이러한 유형의 표현 방식을 검증하기 위해서는 더 많은 증거, 연구 및 응용이 필요하다.
7. 밝기 (Brightness)
"밝기"는 시각적 밝기와 비슷하게 음색을 설명하는 데 사용되는 용어이다. 음색 연구자들은 밝기를 소리 간의 지각적 차이 중 가장 중요한 요소 중 하나로 간주하며,[15] 스펙트럼 중심과 같은 척도를 사용하여 소리의 고주파수 함량을 나타내는 음향적 지표로 공식화한다.
참조
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표준
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서적
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https://books.google[...]
Springer
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간행물
Wagner: Aesthetics and Orchestration
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Music in Transition: A Study of Tonal Expansion and Atonality, 1900–1920
W. W. Norton & Company
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Eulenburg
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논문
Physical Correlates of Nonpercussive Musical Instrument Tones
Massachusetts Institute of Technology
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학술지
Multidimensional perceptual scaling of musical timbres
Acoustical Society of America (ASA)
[10]
간행물
Low Dimensional Control of Musical Timbre
http://mediatheque.i[...]
[11]
학술지
A common perceptual space for harmonic and percussive timbres
Springer Science and Business Media LLC
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웹사이트
A Large Set of Audio Features or Sound Description (Similarity and Classification) in the CUIDADO Project
http://recherche.irc[...]
[13]
논문
A Tristimulus Method for the Specification of Musical Timbre
[14]
서적
新版 音響用語辞典
コロナ社
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표준
JIS Z 8106:2000 音響用語
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