Harmonic series – 피타고리안 음률

한음을 울렸을때 등장하게 되는 그 “음계”를 분리해 내어서, 음악적으로 멜로디를 짓는데에 사용하는 Scale 로 사용하기 위해서,

 

피타고라스는 3:2 의 간격을 이용해서 모든 배음들을 찾아내려고 하였다.

사실 지금 생각해보면, 계측장치도 좋고, 주파수를 찾아내는 기계도 있기 때문에, 뭐하러, 3:2 의 간격을 이용해서 음계를 만드는데 썼을까 ? 하고 의문이겠지만, 피타고라스가 있던 시기에는 정확하게 그 음계를 찾아낼 방법이 3:2 의 간격을 이용하는 방법 외에는 없었기 때문이다.

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어쨋든 음계를 구성하는 배음을 찾아내는 법칙은 다음과 같다.

 

1. 가장 기본적인 옥타브 음은 2:1 로 정한다

2. 완전 5도인 간격을 이용해서 완전 5도음을 3:2 로 정한다.

3. 완전 5도는 옥타브와 완전 4도의 간격을 이룬다. 계산을 이용해 완전 4도를 구한다.

(완전 5도의 완전4도는 옥타브 => 완전5도 * X = 옥타브 )

3/2 *  X = 2 , X = 2 * 2/3

2/3 *2 = 4/3

4. 장 2도인 간격은,앞서서 구해진 완전 4도와 완전 5도의 간격이 장 2도 이므로 ,

그 값을 구해 낸다 (완전4도의 장2도 는 완전 5도 => 완전4도 * X = 완전5도)

4/3 * X = 3/2 , X= 3/2 *3/4

3/2 * 3/4 = 9/8

 

5. 장 3도인 간격은, 장 2도의 장2도를 구해서 구해 낸다.

9/8 * 9/8 = 81/64

 

6. 장 6도인 간격은, 완전5도의 장 2도를 구해낸다.

3/2 * 9/8 = 27/16

 

7 장 7도인 간격은, 장6도의 장 2도를 구해낸다.

27/16 * 9/8 = 243/128

 

이렇게 하여 구해진 음계는 계산상으로는 완벽해 보인다.

하지만 실제로 사용해보면 맞지않는다.

 

왜냐하면 3:2 를 이용한 완전 5도의 음정과 4:3 을 이용해서 구해내는 완전 4도의 음정으로, 계속 계산을 하다보면,  같은 음이 나와야 하는데, D#=Eb

 

완전 5도씩 : A –> E –> B –> F# –> C# –> G# –> D#

완전 4도씩 : A –> D –> G –> C –> F –> Bb –> Eb

 

그 계산 값이 각각, 256:243 과 2187:2048 로 다르다는데에 문제가 있다.

단순히 완전 5도 만을 이용해서 배음을 규명하는데에 문제가 있었던 것이다.

그래서 단선율을 연주하기에는 괜찮게 들리지만, 3화음을 연주 할 수 없었다.

C4 D4 E4 F4 G4 A4 B4 C5
비율 1:1 9:8 81:64 4:3 3:2 27:16 243:128 2:1
cent 0 204 408 498 702 906 1110 1200
차이 204 204 90 204 204 204 90

 

Harmonic series – 기음과 배음

이 세상에 존재하는 모든 물체는 에너지가 가해지면 진동을 만들어 낼 수 있다.

사람이 들을수 있는 진동수는 20hz – 20000hz 정도 된다고 한다 이것이 가청 주파수 이다.

hz 라는 단위는 1초에 몇번 진동하느냐 라는 뜻이다.

 

440hz 라는것은 1초에 440번 진동하는 음을 말한다. 그 음이 지금의 국제 표준음인

A=440hz 이다.

 

진동하는 물체의 메카니즘은 주로 스프링이라던지 String 등으로 설명할 수 있는데, 그렇다고 해서 둘이 다른것은 아니다. 주로 공학에서는 단단한 물체의 진동을 다루기 때문에 Spring 을 사용하여 많이 표현한다. 하지만 음악에서는 악기의 매커니즘과 관련이 있는 String 으로 많이 표현하는데 다음과 같다.

 

 

스트링을 사용하는 악기에는, 현악기, 피아노, 하프 등이 있지만, String 을 사용하지 않는 악기들도 있다. 관악기라던지, 실로폰, 마림바, 등의 악기류는 String 이 아니고 Spring 진동으로 설명이 가능하다, String 이나 Spring 이나 진동의 방향만 틀릴 뿐이지 같은 것이므로 String 으로 이해 할 수 있다..

위 그림들과 같이 어떤 진동을 하면, 그 진동체는 그 진동체의 원래의 진동 뿐만 아니라 다른 “잔”진동들 까지 같이 동시에 나타나게 된다. 하지만 그 진동은 원래의 진동의 배수 형태로 나타나게 되는데 다음과 같다.

이렇게 현을 한번 퉁겼을때의 움직임 때문에 음 하나에는 여러가지의 주파수가 섞여서 나게 되는데,

그중 가장 낮은 주파수가 그 울림의 “음정” 을 알려주고, 나머지 배음들이 뒤따라서 울리게 됨으로써 “음색”을 결정짓게 된다.

 

주로 f를 기음의 주파수라 하면 다음과 같은 주파수들이 존재하게 된다.

 

f0, 2 f0, 3 f0, 4 f0, 5 f0, 6 f0, etc.

 

이렇게 울리는 기음과 배음을 악보로 나타낼 수 있는데 다음과 같다.

 

 

2배의 진동은 옥타브의 간격이 된다.

 

우리가 지금 가장 기음이 된 A1 의 음정을 울리면 A1 의 주파수 뿐만 아니라 다른 배음들의 주파수도 같이 섞여 나게 된다. 위의 악보의 음정들이 울리는 것이다.

 

이러한 복잡한 배음 진동이 하나의 음안에서 울릴때, 그 안에서 음정에 관련된 요소들을 찾을 수 있는데 다음과 같다.

 

a. perfect fifth, b. perfect fourth, c. major sixth, d. major third, e. minor third,
f. minor sixth, g. minor seventh, h. major second, i. major seventh, j. minor second.

는 정확하게 다음의 비율을 가진 음정의 어울림들이다.

a. 3:2, b. 4:3, c. 5:3, d. 5:4, e. 6:5,f. 8:5, g. 9:5, h. 9:8, i. 15:8, j. 16:15.

A 음을 기준음정으로 잡으면~
3:2 라는것은, 3배음과 2배음의 관계를 이야기 하고, 그 2배음에 대해서 3배음이 완전 5도로써 어울린다는 뜻이다.  2배음 =A 에 대해서 3배음= E , 완전 5도

 

4:3 은 완전 4도, 3배음 =E 에 대해서 4배음 = A 이므로 완전 4도

5:3 은 장6도, 3배음 =E 에 대해서 5배음 = C# 이므로, 장 6도

5:4 는 4배음 =A 에 대해서 5배음=C# 이므로 , 장 3도

6:5 는 5배음 =C# 에 대해서 6배음=E 이므로,  단 3도

8:5 는 5배음 =C# 에 대해서 8배음 =A 이므로, 단 6도

9:5 는 5배음 =C# 에 대해서 9배음 = B 이므로, 단 7도

9:8 은 8배음 =A 에 대해서 9 배음 = B 이므로, 장 2도

15:8 은 8배음 =A 에 대해서 15배음 =G# 이므로, 장 7도

16:15 는 15배음 = G# 에 대해서 16배음= A 이므로, 단2도(어보이드)

의 관계가 전부 배음구조에서 나타나게 된다. 이것 때문에 화음(Harmony) 가 나타나게 된다.

(C 기준음정으로 차례대로, C,C,G,C,E,G,Bb,C,D,E,F#,G,Ab,Bb,B,C,C#,D,D#,E~~)

 C C G C E G Bb C D E F# G Ab Bb B
 1f 2f 3f 4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f
 root  octave 5th 4th 3th b3th b3th 2th 2th 2th 2th b2th  b2th 2th b2th

위 표에 따르면, 가장 잘 어울리는 화음은, 옥타브, 5도, 4도, 3도, 2도 순서이다.

순서대로 먼저 나온 순서가 잘 어울리는 화음들, 나중으로 갈수록 잘 어울리지 않는 화음들인 셈이다. 어떤 화음이 Consonants 인지 Dissonants 인지는 바로 이것이 결정하게 된다. 16배음부터는 잘 나타나지 않는다. 이말은 무슨 뜻이나면, 어떤 스트링으로 된 물체라도 16배음이나 그 이후 의 진동이 나타날 확율이 거의 없다는 뜻이다.16배음 이후의 진동에는 반음 간격보다 좁은 진동들도 나타난다. 따라서, 음계 간격이 반음간격으로 이루어지는것이 이것과 어느정도 연관이 있을 수 있다.

단2도의 음정은 배음열에 가장 나중에 나타나거나 그 이후가 없기 때문에 당연히 진동이 거의 어울리지 않게 들린다. 따라서 화성에서는 이것을 어보이드로 친다.
Avoid 노트 말고도 11배음에 등장하는 F# 음은, C 음에 대해서 Tritone 음정이 등장한다.
트라이톤 음정의 바로 다음 그 이후로는 b2th 음정들이 등장한다.

하지만 배음 구조에서 이렇게 음정관계가 나타난것을 다시 한옥타브 안에서 정리 할 수 있는데 그것을 바로 Scales system 이라고 한다.

 

Scale 이란 말은 그리스어의 단계(Step) 를 뜻하는 Skala 에서 부터 나온 말이다. 위의 음정 관계를 한옥타브안에서 펼치려면, 각각의 음정들을 다시 1/2 이나 1/4 등으로 나누면 되는데, 이것의 간단한 컨셉은 다음과 같다.

 

Root, 장2도, 장3도, 완전4도, 완전5도, 장6도, 장7도, 옥타브 등의 순서이다.

 

이렇게 완벽한 배음의 구조를 가지고 음계를 표현하는것이 순정률이다.

한옥타브 안에서 Scale 을 튜닝하는 시스탬의 컨셉은 위와 같지만, 사실상 음악을 표현하기에는 쉽지 않은데, 음계를 정하는것에는 몇가지 시스탬을 거치면서 발전해왔다.

 

우선 중세시대(c476-1453) 에는 피타고리안 음계(Pythagorean tuning)를 사용하였다.

피타고리안 음률은 순정률의 음계를 실제로 표현하기 위해, 3:2 의 간격(완전 5도) 를 이용하여 한 옥타브 안의 7개의 음을 배음에 의해 정의하여 사용하였다.

피타고리안 음률은 단선률 밖에 표현 하지 못하였으므로, 그후에 순정률을 이용하여 조율하기 시작했다.

하지만 순정률도 조를 바꾸지 못하는 단점이 있었기 때문에, 지금은 평균률을 사용하고 있다. 평균률도 치명적인 단점이 있긴 하지만, 여러가지 장점이 있기에 사용하고 있다.

 

이렇듯이, 자연계에 존재하는 아름다운 음의 진동을 음악적으로 표현하기 위해서, 사람들은 하나의 음이 울렸을때에 존재하는 기음과 배음들을 이용해서 음계를 정의하고 사용하였다.

 

음계란것은 갑자기 사람들이 이렇게 하자고 정해서 반음씩 정해서 태어난것이 아니고, 이와 같은 자연계에 존재하던 것을 흉내내어 쓰게 된 것이다.

 

Harmonic Series-서론

음정은 왜 어울리는것과 안어울리는것이 존재 하고,Scale 과 Mode 라는것은 왜 태어났으며, 왜 각 조마다 다른 느낌을 전해주는지, 도대체 사람이 부르는 음정은 어디서부터 그 기원이 있는것인지에 대해서 알고 싶어서, 이러한 내용을 다루었다.

 

대체적으로 많은 음악공부하는 친구들을 볼때 참 답답하다.

화성학을 무슨 법칙으로 알고, 그 책의 내용에만 집착 할 뿐더러, 작곡가나 연주자들이 아름다운 곡을 연주하고 나서, 그 연주가 아름답기에 정리한 내용이 화성학이다. 라고 하던지, 화성학에 맞지 않는것들이 더 많으니 화성학은 맞지 않는다는것이라던지 하는말들, 여러가지 말들이 있을 수 있다.하지만 이것은 다 잘못된 말이다.

 

이것은, 그 화성, 음의 울림의 본질을 찾지 못하고 책에만 쓰인 내용에 의존하기 때문이다.

 

화성은 하나의 “현상”이다. 음이 울리는 양상이란 것이다.

누가 말로 설명하거나 인간이 만들어낸 법칙이 아니다.자연계에 이미 존재하는 자연 현상이다.

이것은 물리학과 같다. 물리에서 만유인력이란 법칙이 있지만, 그것은 그 “현상” 을 설명하는 하나의 법칙일뿐이다.뉴턴 역학은 물리학의 기초를 이루었지만, 어느 정도는 맞지만 지금의 물리학과는 맞지 않는부분도 있다.

 

화성도 똑같다. 그냥 자연계에 존재하는 어떤 “현상”을 설명하기위해서 사람들이 써 놓은것이다. 당연히 자연에 존재하던 현상을 설명하기엔 역부족이다. 이것은 계속 발전하여 예전의 화성학책은 지금과 당연히 맞지 않는다.지금의 화성학책들도 그 자연현상을 완벽하게 설명해내진 못한다. 그렇지만 거의 99% 이상 설명해낸다.

그렇다고 그러한 지금의 음악이 “화성현상” 과 맞지 않는 것인가? 그 예전에 써놓은 “화성학” “책”과 맞지 않는것인가? 되물어보고 싶다.음악은 모두 화성학과 맞아떨어질 수 밖에 없다. 자연계의 법칙이기 때문이다.다만, 인간이 그것을 규명하고자 쓴 “화성학책” 과 안 맞을 수가 있는것 뿐이다.

이 세상에 어떤 음악이 나오던간에 그것은 그 음이 울리는 현상을 이용한것이므로 그 현상 자체를 벗어날 수 없다. 절대로. 하지만 그 현상을 규명하고자 노력했던 “화성학” 들과는 괴리가 있을 수가 있다.

그럼에도 불구하고, 화성학을 어느정도 공부한 사람들마져도 현재의 음악이 그 예전의 “화성학책” 에 있는 내용과 맞지 않는다고 해서 화성학과 맞지 않다 라고 말을하니 이 얼마나 통탄할 일인가…

한마디로 물리학과 비교를한다면 핵폭탄의 폭발을 보면서, 뉴턴 역학과 맞지 않는다고 틀린것이라고 말하는것, 지금의 컴퓨터를 보면서 에디슨의 발명품에는 그런것이 없다고 말하는것과 같다는 것이다.

그 원래의 현상에 대해서 접근해보고자 이렇게 Harmonic Series 에 대해서 글을 열어본다.

앞으로 다룰 내용에는

기음과 배음에 관련된 내용, 하모닉스 에 관련된 내용, 피타고리안 음율, 순정률, 평균률 에 대해서 자세히 다루어 볼 것이다.

우리는 현재 평균률의 음률을 사용하여 음악을 만들고 하고 있다. 이 음률의 특징은, 조를 바꿀 수 없는 순정률의 단점을 보완하여 조를 자유롭게 바꿀수 있도록, 어느정도의 평균 값들을 사용하여 음정을 튜닝하기 때문에, 각 조마다 음정의 간격이 동일한 간격이 아니고 다른 간격으로 되어 있다는 점이다. 그래서 각 조마다의 느낌이 틀려진다.조를 자유롭게 바꾸어서 화음을 낼수 있기 때문에 Mode 라는것을 사용할 수 있었지만, 그 화성의 울림이 완벽하게 정확하지 않기 때문에, 화음의 울림이 비교적 부정확 하다.
이것 때문에 각 Key 마다의 느낌이 틀려진다.
하지만 조를 바꿀 수 있다는 점과 조가 생긴다는 점때문에 지금의 음악이 있을수 있다.

이러한 내용들에 대해서 다루어 볼 것이다.

다시 강조하지만, 음의 울림은 자연계의 법칙을 따른다.
절대 자연현상 을 거스르는 것이 발생할 수 없다. 그것을 규명하는 화성학을 넘어설수 없다.
우리들이 아무리 “화성학책” 에 없는 코드진행 멜로디 가 나온다고 해서, 그것이 화성학에 위배되는것이 아님을 밝힌다.그 이 아직 그 현상을 규명하지 못한것 뿐이지.

 

다루기 쉬운 무료 홈레코딩 프로그램 -Reaper.

자신의 베이스 연주라던가, 자신의 노래를 녹음하기 위해서 많은것들이 필요하다.

우선 첫째로, 녹음할 소스가 목소리라면 마이크가..

또 두번째로, 컴퓨터에 그것을 연결하게 해줄 오디오 인터페이스가..

세번째로, 컴퓨터로 들어오는 소리를 기록할 레코딩 프로그램이 필요하다.

레코딩 프로그램은 전문 스튜디오에서 사용하는 프로툴,큐베이스, 누엔도,소나 등이 있겠지만, 프로그램자체가 유료이고 비싸서 일반인들이 취미로 구입하여 살사람은 없거니와 필요 이상의 공부가 필요할 수도 있다.

Reaper 는 무료소프트웨어는 아니다. 하지만 구입하여도 되고, 무료로 전기능을 다 사용할 수 있다.
프로그램 크기는 약 3.4메가바이트..

인터페이스도 간단하고 손쉬워 보인다 하지만 전문적인 기능도 다 된다.

따라서 홈레코딩을 “무료로” 해보고자 하는 분들에게 추천한다.

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녹음하는 법은 간단하게..(물론 오디오 카드가 있고, 그 설정이 되어 있어야 하겠지만..)

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또 고맙게도 BPM 에 따라 편집가능하게 Snap 기능도 지원한다.
오디오를 편집하거나 이동할때 커서가 Bpm에 맞춰서 딱딱 스냅된다.
Shift키 를 잘 이용하면 Snap 안되게도 가능하다.

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BPM 은 저기서..

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몇가지만 알면 쉽게 다룰수 있다.

무거운 프로그램을 괜히 크랙을 구해서 쓰는것보다. 3.4MB 밖에 안되는 이런 가벼운 프로그램을 홈레코딩 하는데에 이용해보는것은 어떨까?

장점.
1. 돈주고 사지않으면 30일이내에 사라고 경고가 뜨기도 하지만, 30일 이후에도 쓰는대는 아무지장이 없다. 하지만 가격도 저렴해서 사는것도 고려해볼 필요가 있다..
2. 가볍고 쉽게 돌릴수 있다. 용량도 저렴하다.
3. VST, DX 등 전부지원한다.
4. 스킨을 변경할수 있다. (위의 스샷은 모두 스킨을 변경한것입니다.)-스킨 첨부

-스킨은 리퍼가설치된 폴더의 Colorthemes 폴더안에 깔면된다.(물론 리퍼 안에서도 변경해야함)

Reaper 다운로드
http://www.reaper.fm/download.php
http://www.reaper.fm

 

양자화 노이즈.와 디더링.

분명히. 나이퀴스트 이론에 위해서 샘플링주파수는, 인간 가청주파수인 22000hz 의 2배인
44000hz 또는 그 이상이 되어야 한다는것을 알았다.
왜냐하면, 그 이하에서는 알리어스 (Aliasing error) 라 불리는 전혀 엉뚱한 파형이 결과물로
튀어나오기 때문이다.

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(붉은 색이 원파형, 파란점이 샘플링(2배 이하의 간격으로) 파란선이 결과물

만약 아래의 검은색 파형이 22000hz 의 사인파형이라면,

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22000hz 로 간격을 잡아 샘플링한것이 붉은점.->결과물은 DC
22000hz 의 4/3 속도로 더 빠르게 샘플링한것이 파란점 -> 결과물은 Aliasing signal…

결국 22000hz 의 2배인 44000hz 보다 작은 간격으로 샘플링하면, 가청주파수의 가장 높은
파형은 엉뚱한 파형들로 재탄생하는것이다…라는 말은 22000hz 를 재생못한다.

하지만 보라색 선은 22000hz 의 정확히 2배인 44000hz 로 간격을 잡아 샘플링했다.
결과물은 22000hz 의 삼각파형.

삼각파는 사인파보다 배음을 약간더 가지고 있을뿐이므로, 필터를 걸어서 기음만 남기고 22000hz 이상의 배음을 cut 해버리면, 다시 sine 파형으로 재생된다.따라서 원래의 22000hz 의 사인파를재생할 수 있다.

어쨋든. 나이퀴스트 이론에 의해서 2배의 주파수로 샘플링하면 원래 파형을 얻을 수 있다.

하지만 왜 44100hz 인가..? 44000hz 로도 가청주파수 영역을 완벽히 재생할 수 있는데….왜 44.1kh 인가…

CD 라던지, 표준은 44000 hz 가 아니고, 44100hz 이다. 즉 44.1khz ..
단순히 2배를 한것에 100을 더한 이유라도 있는가?

그것은 양자화 노이즈 때문이다.

어떠한 파형을 44000hz 로 퀀타이즈(양자화) 하여 샘플링하게 되면, 22000hz 의 노이즈가
생성된다.

사용자 삽입 이미지

다름이 아닌 위와 같은 노이즈인데, 순전히 이것은 우리귀의 자동 필터링 특성을 이용한것이라 할 수 있다.22000hz 는 모든 사람이 똑같이 22000hz 의 가청 능력을 지닌것은 아니지만, 업계 표준은 있어야 하지 않겠는가.

여튼, 빨간색 파형은, DAC 를 통해 나오는 파형이고,녹색파형은, 원래의 파형이다.
우리는 녹색파형 을 들어야 하지만, 실제로는 빨간색 파형을 듣고 있지 않은가.
그 이야기는 녹색파형+파란색파형=빨간색 파형.

그러니까 녹색파형도 듣게 되면서 쓸대없는 파란색 파형도 같이 듣게 된단 이야기다.

단. 이 파란색 파형이 22000hz 이하라면.들리게 되겠지만

만약 이 파란색이 22000hz 이상의 주파수이면,
파형이 있다 하더라도, 우리귀가 가청 주파수가 아니라서 인식을 못하니까…

그래서 44000hz 로 퀀타이즈 되어 다시 우리에게 재생되는 소리는 22000hz 의 이 파란색
파형도 재생되기 때문에, 우리는 쓸대없는 22000hz 의 잡음도 듣게 된다.

이것이 양자화 노이즈 이다.(이 파란색 파형)

하지만 우리가 약간 머리를 써서, 44100hz 로 퀀타이즈  하면, 이 양자화 노이즈는
22050hz 의 잡음이 되고, 우리 인간의 귀는 22050hz 는 (이론상) 못듣는 소리 이므로
(소머즈나 개의 귀를 가지신분은 들으실듯) 파란색 파형은 못듣고, 원래의 파형과 같은
소리만 듣게 된다.

그래서…44.1khz 이다.

– 물론 양자화 노이즈를 역이용하는 Dithering 은 이것을 마스킹할수 있는 다른 노이즈로 덮어서 , 안들리게 하는것이다.

피타고리안음률,순정률,중간음률,평균률 에 대해서.

네이버 지식인에서…퍼왔습니다.

piano_sori 라는 분의 답변.

<피타고라스 음률>
피타고라스(B.C 500년경) 는음악이 과학적.윤리적 역할을 한다고 본 대표적인 철학자

피타고라스는 두 음의 음정관계를 수적 비율로 계산 하였고 전해지는 이야기에 의하면
그는 그 원리를 대장간에서 발견 했다고 한다.
어느날 대장간 옆을 지나가던 피타고라스는 들려오는 망치 소리가
각기 다른 음을 내면서도 서로 조화롭게 울린다는 것을 감지하고
그 여러 망치들의 무게를 달 아 보니
1:2비율로 된 두 망치는 옥타브 음정을 울렸고,
2:3 의 비율로 된 두 망치는 완전 5도 그리고 3:4로 된 두 망치 는 완전4도의 음정을
낸다는 점을 깨달았다고 한다.

우주의 조화로움이 음악에도 존재할 것이라고 생각을 하고 있던 피타고라스에게는
그것이 큰 발견 이었음이 틀림없다 이로써 피타고라스는 우주를 이루고 있는 여러별들의 조화

로운 움직임과 음악을 이루는 여러음들의 조화로움을 같은 방식,
즉 수로 이해할수 있게 되었다.그의 이러한 발견이 그 이후 서양 음악사에 지대한 영향을
미쳤다는 것을 아마 도 피타고라스는 예측하지 못했을 것이다.
피타고라스는 이 후 음악에 대한 합리적이고 논리적인 접근방식은 음악이론

의 발달에 기본을 마련해 주었다고 할 수 있다.

이처럼 피타고라스 음률은 완전5도를 바탕으로 산출한 음정 거리이기 때문에
반음의 거리가 매우 좁아지며 조바꿈이 불가능 합니다.

<순정음률 >
음악의 발달 과정에서 완전5도에 불만을 느낀 나머지”자르리노”가 장3도를 쌓아
음계를 구성했다.사람의 귀는 두음의 진동비가 간단할수록 어울리게 느끼고
복잡할수록 어울리지 않게 느끼는 성질을 갖고 있다.
두음의 진동비가 정확하게 2:3 일 때 이 두음은 순정률적인 완전5도의 음정이라고 한다.
순정음률은 울림은 매우 아름답지만 역시 조바꿈이 불가능하다.

<평균율 >
우리가 사용하는 피아노의 한옥타브 건반 수는 모두 12개입니다.
자연배음렬의 음정비로 따져서 한 옥타브는 1:2의 음정비를 가지고 있습니다.

그 한 옥타브의 음정비를 12개로 나누어야 한 옥타브를 구성할 수 있습니다.
이것은 12를 건반수인 12로 나누는 것이 아니고 옥타브 음정비인 1:2,
즉 2를 12제곱근으로 구한 것입니다.
이렇게 되면 각 건반 사이의 간격은 1.0594631…..가 됩니다.
예를 들어 C음의 진동수가 100 c/s 라면 C#의 진동수는
100×1.0594631인 105.946 c/s라는 것입니다.
그 위의 D음의 진동수는 당연히 105.94631 × 1.0594631 인 112.246 c/s 가 됩니다.
이렇게 각 음의 진동수에 1.0594631를 곱해가면 200c/s가 됩니다.
이처럼 한 옥타브 단위로 그 옥타브를 12제곱근을 해서 구한
각개의 건반의 간격이 일정한 조율의 방법을 평균률이라고 합니다.
평균률은 각각의 건반간의 간격이 일정하므로 어떤한 화음으로 무리없이 연주할
수 있습니다.
자연배음렬의 옥타브와 5도의 음정으로 계산한 음률은 오차가 발생하게 된다는 것이지요.
이러한 오차로 인해서 피타고라스 방식으로 조율된 음률은
조바꿈을 하여 화음을 연주하면 심한 맥놀이와 함께 귀에 거슬리는 흐트러짐을 발생시킵니다.
그래서 사람들은 그 후에 순정음정률이라는 것을 개발했습니다.
순정음정률 역시 조바꿈에는 불협화음으로 인한 문제가 발생하게 됩니다.
이것을 극복하려고 사람들은 큰 온음과 작은 온음의 거리를 균등하게 나누는 시도를
하였습니다.
그것이 중간음정률입니다. 그러나 중간음정률은 온음과 반음의 차이를

줄이지 않아서 이 역시 조바꿈에는 문제가 있었습니다.
우리가 알고 있는 바로크 시대, 고전 음악은 많은 부분이 중간음정률 시대에 만들어진 음악입니다.
이처럼 여러 가지 음률이 전해져 오지만 나름대로의 문제점을 안고 있었습니다.
그래서 개발된 것이 처음 말한 평균률이고 한 옥타브를 균등하게 분할해서
어떤 화음, 어떤 조바꿈이라도 모든 음의 간격이 일정하게 이루어지는 획기적인 사건이었습니다.

그러나 이것은 물리적인 분할이므로 순정조의 엄격한 자연배음과는 약간의 차이가

있어서 어떤 화음에서든지 다소의 맥놀이(beats)가 발생을 합니다.
그러나 이러한 맥놀이가 귀에 거슬릴 정도가 아니므로
오늘날에도 평균률 조율법을 사용하고 있습니다.

 

왜 A 는 “도” 가 아니고 ‘라” 인가 왜 C 가 기준인가?-퍼온글

1.오케스트라안에는 다양한 악기가 존재한다.그중에는 Bb이 기준인 악기도 있고, C 가 기준인 악기도 있고, F 가 기준인 악기도 있다.

Bb 기준의 악기는 Bb C D Eb F G A Bb
F 기준의 악기는   F G A Bb C D E F
C 기준의 악기는   C D E F G A B C

이 음역대에서 3가지 조성이 모두 겹치는 음은, C, D, F, G, A 등인데,
이 음들중에서 바이올린이나 스트링과 같은 악기의 개방현으로 튜닝하기 가장 쉬운 음은
A 음이다. 일부 악기들은 A 로 튜닝하면 손해들 보기도 하지만, 거의 대부분의 악기가 A를
쉽게 낼 수 있으므로, A 음을 기준으로 튜닝한다.

또한. 오케스트라 튜닝시에는 오보에의 A 음을 기준으로 튜닝하게 된다. (그래서 오보에들이 자존심이 쌥니다.)
오보에는 목관악기중에서도 튜닝하기 힘든 악기이다.그래서 오보에의 개방음인 A 가
기준이 된다.

2. 왜 C 가 기준인가.

음악에 쓰이는 각종 악기마다 음의 높이를 통일하기 위하여 무언가 통일된 규칙이 필요한데이를 위해 세계 공통으로 정한 진동수의 음을 국제 표준음이라고 합니다.
1초간 440Hz의 진동수를 가진 음을 국제표준음 A로 정했으며 이 음은 La에 해당됩니다.

따라서 La(A) Si(B) Do(C) Re(D) Mi(E) Fa(F) Sol(G) 이 된 것입니다.

서양의 계이름은 1025년경 구이도 다레초(Guido d’Arezzo)가《성요한 찬가》의 각 시구의 첫음절을 사용한 데서 시작되었습니다.
4~13세기에 이르는 약 9세기 동안은 기독교 음악의 전성기였는데, 9세기 경에는 단성음악이었던 그레고리안 성가(Gregorian Chant)가 다성음악으로 발전하였고 11세기에는 이탈리아의 구이도 다레초(Guido d’Arezzo)가 4선 악보를 창안, 「성 요한 찬가」의 각행의 첫 머리글자(Ut, Re, Mi, Fa, Sol, La)를 따서, 이 글자에 해당되는 음으로 계명 창법을 고안했는데, 이것이 오늘날에 쓰이는 계이름의 기초를 이루었으며 그후 17세기 경에 Si가 더해지고 Ut는 Do로 바뀌어 오늘날 많이 사용하는 계이름이 되었습니다.

각국의 계이름은 다양하게 불리고 있는데
한 국 : 다 라 마 바 사 가 나
미․영 : C D E F G A B
독 일 : C D E F G A H
프랑스 : Ut Re Mi Fa Sol La Si
이탈리아 : Do Re Mi Fa Sol La Si
등으로 도레미파솔라시도는 이탈리아식 계이름입니다.

3. 결론.

대부분의 악기를 위해 440hz인 La 를 기준음으로 튜닝하면서
기준음이 La 였다.

그래서 국제 표준으로 La를 “A” 로 정했기 때문에, 도=”C” 가 되었다.

기음 과 배음. – 음색, 신디사이징의 출발로써의 배음.

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이세상의 모든 존재하는 소리는 수 많은 배음들로 이루어져있다. 그 중에는 그 소리의 음정을 알게 해주는 가장 낮은 배음인 기음이 있고, 그 기음의 색을 더해주는 배음이 있다.이러한 기음과 배음은 모두 원형 진동인 순정파형이다

따라서, 이것을 알기쉽게 다르게 이야기해보면, 이세상에 존재하는 모든 파형은 여러개의 순정파형이 합쳐져서 이루어진 것.이라고 할 수 있다.

아래 그림은 몇가지의 순정파형을 합하여서 사각파형을 만들어 내는것을 설명한다.

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우선 기음에 1/3 크기의 3배음을 빼고, 다시 1/5크기의 5배음을 더하고, 1/7 크기의 7배음을 빼면, (빼는 것은 진동의 주기시작을 변환하면 더하는과정으로도 볼 수  있다.) 미약하게나마 사각파형에 근접한 파형을 얻어내었다. 이러한 과정을 계속해서 반복하면, 사각파형에 대한 오차를 계속 줄여나갈 수 있다.언젠가는 완벽한 사각파형의 모양을 만들어 낼 수 있다.

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이러한 순정파들로 이루어진 기음과 배음을 조합하여 단순한 파형들을 만들어내는 공식들이다. 왼쪽에는 파형의 모습을, 오른쪽엔 배음구성과 공식을 보여준다.

물론 자연계에 존재하는 악기들의 파형이나 배음 구조는 이것들보다 훨씬 복잡하지만, 삼각파, 정현파, 톱니파, 사각파 등은 모두 음색이 다르고, 음색합성의 기본 단위들이다.

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자세하게 살펴보면,

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사각파형은 기음 + 1/3 3배음 + 1/5 5배음 +1/7 7배음…계속.. 으로 굉장히 큰 홀수배음들로 구성되어 있다.

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삼각파는 기음 + 1/3^2 3배음 + 1/5^2 5배음 + 1/7^2 7배음 ..계속… 으로 사각파처럼 홀수배음으로 구성되어 있으나, 1/(배음차수의 제곱) 의 크기의 배음들을 가지므로 사각파형들보다 배음을 적게 가지고 있다.

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톱니파는 단순 파형들중에서 가장 배음을 많이 가진 파형으로 배음공식이

기음+ 1/2 2배음 + 1/3 3배음 + 1/4 4배음 + 1/5 5배음…계속..으로 사각파형이 홀수 배음만 지닌것에 비해 짝수차수의 배음들 또한 가지고 있어 배음이 가장 많은 파형이다.

쉽게 그려보면, 다음과 같다.

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배음이 가장많은 파형은 톱니파형이고, 대체적으로 짝수차의 배음이 많이 포함되면 파형이 기울어지는것을 알수 있다. 2f,4f 등의 짝수배수의 배음들은 대체적으로 기음에 대해 옥타브 관계이거나, 5도 화성이고, 3f, 5f 등의 홀수배 배음들은 대체적으로 3도, 7도 등의 화성인것과도 연관이 있을것이다. 예를들자면, 하이엔드 오디오 에서 말하는, 진공관 방식의 증폭과, 트랜지스터 방식의 증폭에 있어서도, 짝수배음이 생성되느냐, 홀수 배음이 생성되느냐의 문제를 이야기 하면서, 음색을 비교하기도 한다(프리앰프는 음색을 증폭하면서 배음을 생성한다.- 왜곡이 있다는 이야기와도 같다)

이러한 프리앰프의 증폭에서도 배음이 옥타브나 5th 화성이 등장하는가, 3도나 7도 화성이 등장하느냐에 따라서도 음색의 특성이 나타난다고 볼수 있다.

따라서, 신디사이징에있어서, 대부분의 감산 합성 방식의 아날로그 신디사이저들은, 홀수배의 배음이 가장 많은 파형인 사각파형과, 짝수배의 배음이 가장 많은 톱니 파형을 가지고, 음색 합성을 시작한다. 만약 사각파형만 가지고 시작한다면,짝수배의 배음을 절대 얻지 못할 것이고, 톱니파형만 가지고 시작한다면, 홀수배음만 가진 파형을 얻지 못하기때문에, 두가지로 시작한다.

파형을 합산하여서 파형을 만들려면, 배음의 수 만큼의 오실레이터가 필요하지만,(유명한 FM 방식은 DX 도 오실레이터는 7개정도 밖에 없다.7개의 배음을 가산할수 있었다.)감산합성을 하면, 오실레이터로 이미 배음이 많은 주어진 2개의 파형을만들고, 여러가지 필터를 통해서 배음을 감산(빼기) 해버리면, 원하는 음색을 만들기 쉽기 때문이다.

이렇듯, 기음과 배음의 구조는 현대 대중음악에서, 화성학과 신디사이징이라는 두가지 분야의 중요한 재료가 된다.

기음 과 배음. – 음색, 화성학의 출발로써의 배음

음악을 하는 사람들이라면 누구나 A=440hz 라는 말을 들어보거나 알고 있을것이다.
더 많이 알고 있는 사람들은 442hz 나…그외의 것도 알고 있다.

440hz 라는것은 1초에 440번의 공기의 진동을 뜻하고, 그 진동은 우리의 귀안의 고막을 통해 뇌에 전달된다.

하지만 , 그렇다고 해서 A 음을 울릴때에 440hz 의 진동만 나오는것은 아니다.

우리가 피아노의 A 음을 치면 , 그것은 분명 A 이다. 실로폰의 A 음을 연주해도 , 그것은 같은 A 음이다. 하지만 두 음은 서로 다른 “음색’을 지니고 있다.

악기의 음을 연주하면, 그 악기의 음정을 알수 있는 요소 외에도 음색을 알수 있는 요소도 포함되어 있는것이다.

실제로, 우리가 피아노의 낮은 C 음을 한번 치면 다음과 같은 음정들이 모두 소리난다.

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낮은 C 음의 주파수는 65.4 hz 이고, 그 뒤를 이어서 위의 모든 음정들이 발생한다.

이중에서 우리가 이음을 낮은 C 음이라고 알수 있는 이유인 65.4hz 의 진동을 “기음”, “Fundamental”이라고 하고, 나머지 음들을 “배음”,”Overtones”,harmonics 라고 한다.
각각 Fundamental을 포함한 모든 배음들은 Sine wave 이다. 이러한 수 많은 사인파형들이 합쳐져서 복잡한 소리의 파형을 만들어낸다.

이렇게 많은 음정들이 다 같이 등장하는데도, 우리는 이 음을 낮은 C 음이라고 인식한다. 그 이유는 첫째, 가장 최초에 등장하는 음이기 때문이다.

피아노의 구조는 현을 망치로 때려서 소리나는 구조로 되어 있다. 가장 쉬운 진동발생의 메카니즘 일것이다. 해머가 처음 현을 때린순간은, 해머의 에너지가 강하고 크기 때문에, 그 현의 가장 완벽한 진동으로 울리게 된다. 그것이 첫번째 harmonics 이다. 즉 기음이다.
에너지는 점차 현의 진동에너지로 바뀌면서 소실되어, 현의 전체 질량을 완벽한 모습으로 울리기 힘들게 된다. 그래서 상대적으로 에너지가 덜 들어가는 2개의 진동으로 모습이 바뀌어 진동한다. 그것이 2배음이다. 현을 1/2 로 나누어서 정확이 2배의 빠르기로 진동하게 된다.에너지는 다시 진동으로 변환되어 소실될 것이다. 진동은 1/3 로 나누어 3배의 빠르기로 진동한다. 이것은 3배음이다. 이러한 과정이 계속 되면서, 처음에 해머가 지닌 에너지를 모두 진동 에너지로 바꾸게 된다. (이러한 과정은 매우 복잡하고 동시다발적으로 일어난다. 동전을 굴리면 처음에는 크게 돌다가 나중에는 자잘한 진동을 만들어 내면서 멈추는것을 상상해보면 된다.)

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두번째 , 우리가 이러한 최초의 진동인 낮은 C 음으로 인식하는데는, 뇌의 작용이 강하다. 우리의 뇌는 몇가지 초능력들을 가지고 있는데, 시각적으로는 대표적으로 착시 현상과 같은 것들이 있다. 청각적으로는, 배음만듣고서 원래의 기음이 안들리는대도 불구하고, 기음을 인식하게 된다. 예를들면, 위의 현의 진동처럼 처음에 기음이 있다가 , 에너지의 소실로 인하여 배음들만 남게 되어도 , 실제로 귀에 들어오진 않았지만 뇌는 기음이 있는것처럼 인식한다.

또한 기음의 진동의 폭이 가장크다. 배음들은 기음들에 비해 작은 크기의 소리이기 때문에, 기음을 우선적으로 인식하게 된다.

따라서, 기음이 가장 처음 울린것과, 뇌의 착각, 기음의 크기가 가장큰것, 과 같은 이유들로 음정은 낮은 C 음으로 강하게 인식되는 것이다.

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어떤 한 음정을 울리면 , 그 음정에 해당하는 주파수만 나는것이 아니다. 또한, 에너지가 어떻게 진동에너지로 바뀌고, 소실되어져가는 과정에 따라서, 배음의 구조가 크게 달라지게 된다.

아래의 3가지의 배음구조는 모두 틀리다.

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또한 배음구조는 아래 그림처럼 시간에 따라서도 달라진다.

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이러한, 배음의 구조 , 시간에 따른 배음의 변화 가 바로 그 악기의 음색을 결정한다.

악기의 모양, 구조, 연주방법 등에 따라서, 배음의 구조와, 시간변화는 전부 다르다.

정리하면

기음 은 그 사운드의 “음정”,  “Pitch“를 결정짓는 요소이고,
배음 은 그 사운드의 “음색”,  “Timbre,Tone” 을 결정짓는 요소이다.

물론 이러한 기음과 배음의 모든 에너지를 합한 값이, 바로 그 사운드의 소리크기이다.

좋은 악기 일수록, 배음이 아주 정확하게 생성된다.
어떤 바이올린이 소리가 나쁘다면, 그 바이올린의 구조가 무엇인가 올바른 배음을 형성하는데에 영향을 미치기 때문에, 부정확한 배음생성등이 되고 있기 때문이라고 봐도 된다.

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어떤 바이올린 2가지의 배음특성

이러한 배음의 발생이 있기 때문에, harmony (화성), 이라던지 Chord (코드 ) 라던지, Scale (선율) 같은것들이 나타난다.

어떠한 음정 2개를 동시에 울려서 그것이 어울리느냐, 안어울리느냐에 따라 화음이 되기도 하고 불협이 되기도 한다. 그 이유는, 울림의 유사성이 있느냐 없느냐에 따른다.어떤 2가지 음을 울리게 되면, 그 중 낮은 음이 있고, 높은 음이 있을 것이다.

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그 음이 만일 C 와 E 라면, C 의 배음중에는 E 가 있다(위의 배음 표를 보면, 5배음이 E 음정이다.) C 는 배음으로 E 의 기음을 포함하고 있으므로, 서로 같이 울릴 수 있게 되어 화음이 된다.

만일 C 와 Db 음을 울리게 된다면, 적어도 위의 배음표에서는 C의 배음중에는 Db 이 없다.(아주 먼 배음에는 있을 수 있다.하지만 그 배음의 진폭은 매우 작을 것이다.) 따라서 불협이 된다.

사실, 배음은 거의 모든 음정이 다 나올수 있다. 하지만 어떤 배음은 기음과 매우 근접하고, 소리도 큰 반면, 어떤 배음은 매우 먼 배음이고,소리도 미세하다.
따라서 어울리고 안어울리는것은, 그 어울림의 “정도”로 표현하는것이 맞지만, 사람이 느끼기에 어느정도 한계가 있다. 그 “한계”의 둘레 안에서 표현하는것이 “화성학” 이다.라고 하는것이 맞다고 생각한다.

1배음과 2배음은 실제로 같은 C음이지만 옥타브 일뿐이다. 우리가 어떤 C 음을 울렸을때 그 음과 “가장 크게” 잘 어울리는 음인것이다.

그뒤로 등장하는 G 음은 3배음으로, 어울리는 정도가 2배음에 비해 못미치는것이다.

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또한 중요한것은 배음은 에너지가 많으면 많을 수록 끝없이 생성될 수 있지만, 16배음 이후, 17배음 부터는 기음에 영향을 많이 미치지 못한다. 화성학에서 어보이드노트로 말하는 b9 음정은 12배음 부터 그 이후로 나타나기 시작한다. 그렇기 때문에,  화성학에서는 16배음까지만 보는 경향이 있다.12 배음에 등장한느 b2th 음정은 마지막에 등장한 배음열이므로 Avoid 노트 나 Tri-tone 노트 생성의 원인이 된다.

3:2 라는것은, 3배음과 2배음의 관계를 이야기 하고, 그 2배음에 대해서 3배음이 완전 5도로써 어울린다는 뜻이다.  2배음 =A 에 대해서 3배음= E , 완전 5도

 

4:3 은 완전 4도, 3배음 =E 에 대해서 4배음 = A 이므로 완전 4도

5:3 은 장6도, 3배음 =E 에 대해서 5배음 = C# 이므로, 장 6도

5:4 는 4배음 =A 에 대해서 5배음=C# 이므로 , 장 3도

6:5 는 5배음 =C# 에 대해서 6배음=E 이므로,  단 3도

8:5 는 5배음 =C# 에 대해서 8배음 =A 이므로, 단 6도

9:5 는 5배음 =C# 에 대해서 9배음 = B 이므로, 단 7도

9:8 은 8배음 =A 에 대해서 9 배음 = B 이므로, 장 2도

15:8 은 8배음 =A 에 대해서 15배음 =G# 이므로, 장 7도

16:15 는 15배음 = G# 에 대해서 16배음= A 이므로, 단2도(어보이드)

(C 기준음정으로 차례대로, C,C,G,C,E,G,Bb,C,D,E,F#,G,Ab,Bb,B,C,C#,D,D#,E~~)

 C C G C E G Bb C D E F# G Ab Bb B
 1f 2f 3f 4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f
 root  octave 5th 4th 3th b3th b3th 2th 2th 2th 2th b2th  b2th 2th b2th

위 표에 따르면, 가장 잘 어울리는 화음은, 옥타브, 5도, 4도, 3도, 2도 순서이다.

순서대로 먼저 나온 순서가 잘 어울리는 화음들, 나중으로 갈수록 잘 어울리지 않는 화음들인 셈이다. 어떤 화음이 Consonants 인지 Dissonants 인지는 바로 이것이 결정하게 된다. 16배음부터는 잘 나타나지 않는다. 이말은 무슨 뜻이나면, 어떤 스트링으로 된 물체라도 16배음이나 그 이후 의 진동이 나타날 확율이 거의 없다는 뜻이다.16배음 이후의 진동에는 반음 간격보다 좁은 진동들도 나타난다. 따라서, 음계 간격이 반음간격으로 이루어지는것이 이것과 어느정도 연관이 있을 수 있다.

이러한 배음과의 관계로 화성을 쌓을때에도, 장3도, 단3도를 조합하게 된다.

http://jazzbass.tistory.com/97 를 참고하면. 다음과 같은 7th 코드들을 볼 수 잇다.

다시 풀어보면 CM7= C +장3도+단3도(5)+장3도(7) 가 되는것이다.
따라서, 7th chord 와 재즈 화성의 탠션들은 거의 모두 16배음 근처까지 이루어지는 배음 기반의 법칙이다.