기초 음향학

소개글

기초 음향학에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.소리의 성질

2.소리의 전파

3.소리의 속도

4.소리의 기본성질

5.공진과 공명

6.소리의 간섭현상

7. 공진과 공명

8. 소리의 간섭현상

9. 비트(Beats) 현상

10. 소리의 위상(Phase)

11. 도플러(Doppler)효과

12. 마스킹 효과(Masking effector)

13. 칵테일 파티효과(Cocktail party effect)

14. 하스효과(Hass effect)

15. 음량과 음색의 등감곡선

16. 소리의 입체감

본문내용

. 한 옥타브는 진동수에 있어서 1:2의 비율을 가지고 있다. 이것은 하나의 자연 현상으로 세계 어디를 가도 한 옥타브의 진동수 비율은 같다. 단지 다른 것은 이 옥타브 사이를 몇 개의 단위로 나누어 사용하느냐는 것이다. 즉, 다섯으로 나누면 5음 음계, 여섯으로 나누면 6음 음계가 되고 이들의 관계에 따라서 음이름과 느낌이 달라진다. 편의상 서양음악에서 사용하는 7음 온음음계 평균율을 예로 들어보자. 서양의 평균율 음계 속에는 다섯 개의 온음과 두 개의 반음이 들어있다. 음 높이를 상대적으로 말해주는 단위인 센트(Cent)단위에서 온음을 200센트, 반음을 100센트로 친다.
피아노 건반의 A음(440hz)을 기준으로 한 옥타브에 있는 각 음들의 진동수를 계산해보면 다음과 같다. 즉, 평균율 시스템에서는 각 음의 진동수에 1.0594639를 곱하면 반음위의 음이 되며 반대로 나누면 아래 음의 진동수를 찾아 낼 수 있다. A음이 440hz이면 440 X 1.0594639 = 466.164116(A#)이 된다. 또한 옥타브 위의 음은 진동수가 2배가 되고, 한 옥타브 낮은 음은 절반이므로 그 값을 쉽게 얻을 수 있을 것이다. 또 특정한 진동수를 3배로하면(줄의 길이 1/3) 12도위의 음이 된다.
2) 음량(Loudness, Amplitude)
소리의 음량에 관한 단위는 일반적으로 dB(데시벨), 볼륨(Volume), 레벨(Level), 진폭(Amplitude), 라우드니스(Loudness), 음압(Sound pressure), 속도(Velocity), 세기(Intensity)등이 있으며 경우에 따라 그 사용법이 구분된다.
소리의 세기는 음파의 진폭 때문에 생기는데 진폭이 클수록 소리는 커진다.
인간의 귀는 아주 넓은 범위의 소리의 세기를 들을 수 있는데, 가장 큰소리와 겨우 귀로 감지할 수 있는 가장 작은 소리의 비는 무려 100만 배나 된다.
이러한 높은 비율의 숫자는 취급이 불편하므로 소리의 세기는 데시벨(decibel; dB)로 나타내는 경우가 많은데, dB은 2개의 음압 또는 진폭비율의 로그(log)를 20배 한 것이다.
소리의 음량변화는 진폭과 비례하며 0dB은 소리가 나지 않는 것이 아니라 인간의 귀로 들을 수 있는 가장 작은 소리이며, 인간이 견딜 수 있는 크기는 120dB 정도이다. 음악의 셈여림의 크기는 평균 30dB～80dB이며 교향악단이 내는 가장 센소리는 약 110dB 정도가 된다.
일부 문헌에서는 음악에서 사용하는 악상을 70dB = mf, mp, 60dB = p, 50dB = pp, 40dB = ppp, 80dB = f, 90dB = ff, 100dB = fff로 나타내고 있다.
청각의 노화와 손상
연령대로 보면 20세 전후의 사람의 귀가 가장 예민하고 평균적으로 남자보다는 여자의 귀가 더 예민하다. 그러므로 20hz～20,000hz의 가청한계란 귀의 건강상태가 최상급인 20세 정도의 여자가 들을 수 있는 소리의 범위라고 생각해도 될 것이다.
나이가 들어감에 따라 3000hz 이상을 듣는 능력이 감퇴되어 이 대역의 소리를 들을 때 40대는 20대가 감지하는 소리보다 10dB 커야 겨우 들을 수 있고 60대는 20dB 정도로 커야 겨우 들을 수 있다. 그러므로 나이든 오디오의 원로들은 신참들보다 귀의 상태가 훨씬 나쁘다고 할 수 있다. 특히 노인이 되면 심벌이나 트라이앵글을 칠 때 나는 날카롭고 청명한 소리가 훨씬 둔하게 들릴 것이다. 그러나 그렇게 극단적인 소리를 제외하면 대부분 큰 차이 없이 들을 수 있다.
귀는 잠깐이라도 대단히 큰 소리에 노출되거나 비교적 큰 소음(90dB 이상)에 장기간 노출되면 손상된다. 귀에 물리적 충격을 받아 손상되는 경우도 있으며 청각의 손상은 대개 높은 진동수의 소리를 못 듣게 되는 것으로 시작한다.
나이는 젊지만 할아버지보다 귀가 나쁜 사람들이 많다. 건축 공사장에서 일하는 분들, 기관실에서 일하는 분들, 락 밴드 연주자, 포병부대의 대원 등은 대부분 젊더라도 귀가 손상될 가능성이 높다. 항상 이어폰을 통해 큰 음량으로 음악을 즐기는 사람들도 이미 귀가 상당히 손상되었을 것이다.
3) 음색(Timbre) 배음과 엔벨로프
Flute과 Oboe가 같은 높이와 크기의 음을 동시에 연주하더라도 우리는 확연하게 두 악기의 음색을 구분할 수 있다.
이것은 음파를 구성하는 배음의 구성과 소리의 시간적인 음량의 변화인 엔벨로프(Envelope)가 다르기 때문이며 음색은 이 두 가지의 요소 때문에 다르게 들린다.
(1) 배음(Overtone, Harmonics, 上音, Partials Partial은 엄격히 말하면 배음과는 다른 개념이다. 배음은 정확한 배수로 이루어지지만 Partial 즉, 부분음은 정확하게 배수로 이루어지지 않는다. 예를 들어 타악기소리 특히 벨, 실로폰 등의 타악기들의 소리는 대체적으로 근음과 부분음으로 이루어져있는 경우가 많다.
자연계에서 들려지는 모든 소리는 그 속에 기본 바탕음과 높이와 크기가 다른 많은 음들을 포함하고 있으며 이것을 배음이라 한다. 자연계에서 들려지는 모든 소리들은 하나의 소리에 높이와 크기가 다른 부분음들의 복합체이이며 이러한 배음은 자연현상에 기인한 것이다. 이때 진동수가 가장 낮은 음의 볼륨이 가장 크게 들리기 때문에 합성된 음의 음정을 결정하게 되며 이것이 기본음이 된다.
기본음을 기점으로 해서 배음은 무작정 일어나는 것이 아니라 기본음 진동수의 정배수로 나타난다. 만약 진동수 90hz인 키를 누르게 되면 180hz, 270hz, 360hz...로 진동을 계속하게 된다. 즉 1n, 2n, 3n, 4n,....이렇게 되며, 결국 1n과 2n사이는 완전 8도가 되고 2n과 3n사이는 완전 5도가 된다.
배음은 풍부한 음색을 형성하며 바탕음의 높이를 명확하게 느끼게 해 주는 기능을 한다. 참고로 기음을 기점으로 한 진동수와 음정간의 비율은 아래와 같다.
c d e f g a b c\'
진동수(n=1) 1 9/8 5/4 4/3 3/2 5/3 15/8 2
도,
도, 솔 (한 옥타브 위)
도, 미, 솔, 시플렛, (두 옥타브 위)
도, 레, 미, 파

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음향학,   소리,   소리의 성질,   소리의 속도,   소리의 전파,   소리의 기본성질,   공진과 공명,   간섭현상