악기

신시사이저

신시사이저(synthesizer)는 전자회로를 통하여 여러 형태의 파형을 발생시켜 합성한 일종의 전자악기이다. 초기에는 진동수가 배수로 되어 있는 파형발진회로들의 각 음의 세기를 적절하게 조절하여 기존의 악기를 흉내내거나 전혀 새로운 음색을 만들었으나 지금은 수치값으로 기록된 파형의 데이터를 DA 변환기를 통하여 발생시키는 디지털 방식이 보편적으로 쓰인다.

최근의 신시사이저는 각종 악기의 실제음을 샘플링한 음원을 바탕으로 CPU를 통하여 음의 세기와 음정, 여러 가지 효과 등 몇 가지 가공을 거쳐서 실제의 악기 소리와 거의 같은 느낌의 소리를 만들어 낸다.

아래 프로그램은 기본음으로부터 10배음까지의 정수비의 사인파를 합성한 소리를 들려준다. 각 배음의 진폭과 위상을 변경할 수 있으며 합성된 파형을 그래프로 보여준다. 이들 값을 변화시키면서 소리를 들어보고 또한 파형을 살펴보자.

어떤 소리의 파형을 이 진폭의 성분비로 나타내는 것을 스펙트럼이라 하고, 악기의 소리처럼 시간에 따라 거듭되는 주기적인 파동이 아니라면 스펙트럼에는 정수 배의 주파수가 아닌 임의의 주파수의 음도 포함된다. 위 프로그램에서는 '진폭'의 슬라이더 10개가 바로 스펙트럼의 막대그래프를 눕혀 놓은 것으로 볼 수 있다.

프로그램에서 진폭과 위상을 서로 다른 조합으로 해보면 음색이 위상에는 거의 무관함을 알 수 있을 것이다. 합성된 파의모양은 위상 값에 따라 크게 변하는 데도 불구하고 음색이 달라지지 않는다는 것은 우리 귀가 소리의 스펙트럼에만 민감하기 때문이다. 한편 파동이 가지고 있는 에너지, 즉 파동의 세기는 진폭의 제곱에 비례하므로 주파수별 세기의 분포는 스펙트럼의 제곱의 분포가 되고, 이를 파워 스펙트럼(power spectrum)이라 한다.

현악기나 관악기 등 1차원의 공명을 내게되는 악기의 경우 진동 모드가 대체로 정수비를 하고 있어 위 프로그램으로 이러한 악기의 음색에 가까운 스펙트럼을 찾아볼 수 있을 것이다.

바이올린의 경우 기본음, 2배음, ... , 5배음까지의 진폭의 비는 대체로 10:5:2:1:1이고 클라리넷의 경우 10:5:1:1:5, 플루트의 경우 10:7:1:1:1로 알려져 있다. 이들 악기의 소리를 만들어 보자.

_ 파동의 세기_ 진동수_ 진폭_ 위상_ 음파_ 주기_ 공명

미디

미디(MIDI: Musical Instrument Digital Interface)는 컴퓨터로 음악을 자동연주할 수 있도록 하는 규약이다. 컴퓨터에 입력된 악보에 따라 신시사이저 등의 전자악기에 순차적으로 음표를 연주케하여 완성된 음악을 들려준다. 만일에 모든 종류의 악기를 전자적으로 제어하게 한다면 오케스트라의 연주도 가능하게 된다. 미디 정보는 컴퓨터에 연결된 표준 규격의 미디 케이블을 통해 악기로 전달되거나 악기의 연주 정보가 컴퓨터에 입력되기도 한다. 그뿐만 아니라 컴퓨터의 매개없이 전용 건반이 주변의 여러악기를 연주할 수도 있다.

미디는 16채널로 구성되어 있다. 하나의 채널은 한 악기에 대해 연주할 수 있으므로 동시에 최대 16개의 악기를 제어할 수 있다. 그러나 연주 중간에 채널에 할당된 악기를 변경할 수 있으므로 구사할 수 있는 악기의 수에는 거의 제한이 없다고 할 수 있다. 지정된 채널에 악기를 할당하고 그 채널로 내보낸 소리는 지정된 악기가 음을 연주하게 된다. 이때 악기의 종류는 보통 제너럴 미디(General MIDI)의 구격을 따르게 하였다. 제너럴 미디에서는 악기의 수를 128개로 하여 16개의 그룹별로 하여 각 그룹에는 음색이 약간 틀린 8개의 악기가 지정되어 있다.

요즈음은 개인용 컴퓨터에도 소리 카드(사운드 카드)가 장착되어있고 이 소리 카드에 각종 악기의 음원정보가 들어있어 전자악기 없이도 미디 음악을 연주할 수도 있다.

아래 프로그램은 컴퓨터에 내장된 소리카드를 제어하여 미디 키보드 형태의 건반으로 마치 신시사이저처럼 음을 연주하게 한다. 화면 위의 표에는 16종류의 그룹이 피아노(Piano), 금속 타악기(Chromatic Percussion), 오르간(Organ), 기타(Guitar), ... , 음향효과(Sound Effects)의 순으로 나열되어 있으며 각 그룹에 대해서 8개의 구체적인 악기가 지정되어 있다. 예를 들어 피아노의 경우 0번은 Acoustic Grand Piano가, 6번은 Harpsichord 등이다.

화면 위의 표에서 악기를 선택하고 마우스나 키보드로 건반을 눌러서 지정된 음표를 연주하면 컴퓨터 스피커를 통해서 음을 들을 수 있다. 컴퓨터에 미디 음원이 설치되어 있어야 한다. 또한 미디 부분의 음량은 제어판의 볼륨 컨트롤에서 별도로 조절 할 수 있다.