바이올린의 주법에 따른 음색 스펙트럼 분석 연구

Abstract

최근 컴퓨터음악이 급속도로 발전함에 따라 소리 합성기술 또한 정교해져 많은 악기소리들이 컴퓨터에 의해 가상 합성되어지고 있다. 이를 위해서는 악기의 구조적인 분석뿐만 아니라 음색적인 분석 또한 필수적으로 요구된다. 많은 악기들의 소리 합성을 위한 음색 분석의 시도가 이어지고 있으나 어쿠스틱(acoustic)악기의 전자악기로의 구현은 그 수준이 컴퓨터음악의 발전 속도에 비해 음악가들의 기대에 부흥하지 못하고 있다. 그 중 특히 미디(MIDI, Musical Instrumental Digital Interface)음원들과 실제 악기 소리와의 차이가 큰 현악기와 관악기의 음색 재현은 앞으로도 계속해서 연구되어야 할 것이다. 본 논문은 바이올린의 소리 합성을 위해 선행되어야 할 음색 분석을 목적으로, 바이올린의 구조적 분석뿐만 아니라 FFT 스펙트럼(Fast Fourier Transform Spectrum) 분석을 통하여 연주 주법에 따른 음색특색을 분석하였다. 바이올린의 가장 기본적인 음색과 피치카토 음색 정도로만 국한되어 있는 미디음원과는 달리 실제 바이올린의 음색은 현과 음량에 따라, 또 다양한 주법에 따라 미묘하고 다양하다. 이렇게 청감각으로 구별 가능한 바이올린의 여러 가지 음색들을 FFT 스펙트럼 분석을 통하여 음색들을 가시화하였더니 배음들의 간격이 아닌 음량 차이에서 그 음색차이가 나는 것임을 알 수 있었다. 현에 따라서는 저음의 현보다는 고음의 현이, 손가락을 사용한 음보다는 개방현이 고주파수 대역의 배음들이 높은 음량 값으로 선명하게 나타났으며, 음량에 따라서는 노이즈 값의 차이가 음색에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 나타났다. 주법에 따라서는 특정 주파수 대역의 배음 음량의 차이가 음색의 특징을 결정짓는 중요한 요소임을 발견할 수 있었다. 음색의 시작과 끝이 다른 음색으로는 피치카토(pizzicato), 마르카토(marcato), 스피카토(spiccato) 등이 있는데 시간에 따라 변화하는 배음의 구조를 관찰할 수 있었다. 본 논문과 같이 음색을 단순 분석하는 연구 외에도 현악기를 비롯해 미디음원이 부족한 모든 어쿠스틱 악기에 대한 보다 심도 높은 연구가 절실하며, 이를 통해 컴퓨터음악의 질적 발전을 가속화시켜야 할 것이다.;With computer music developing in high speed, the sound mixing technique also became elaborate so that many of instrumental sound has been mixed virtually by computers. For this, the analysis on structure in instruments and tonal analysis are essentially required. Although there are many attempts of tonal analysis for the sound mixing, the level of embodying acoustic instrument from electric instrument has not rehabilitated from musicians compare to computer music development speed. Among the min particular, MIDI(Musical Instrumental Digital Interface). sound source and string & woodwind instrument embodiment which has big difference from the real instrumental sound, should be studied continuously. This thesis is aimed for the tonal analyze of procedure for violin sound mixing, with not only violin’s structural analysis but also tonal study depending on performance technique by FFT (Fast Fourier Transformation) Spectrum. Different from limitation of only violin’s basic tone and pizzicato tone in MIDI sound source, the real tone quality of violin can is delicate and various depending on string and volume and many techniques. With its distinction with sense of hearing, the violin tones have been visualized through FFT Spectrum, the distinction was made on the volume intervals rather than the harmonic intervals. Depending on the string, it was high pitched string than low pitched, and rather than tone by fingering it was the open string that had clear distinction on harmonic substitute of high frequency shown in high volume, and depending on the volume, it appeared that the noise difference was the highest influence of the main cause. With the different techniques, it was discovered that the harmonic tone distinction of specified frequency substitution was the main element of deciding the features. The tones that has different beginning and end are such as Pizzicato, Marcato, Spiccato and these harmonic tonal structure by the change of times can be observed. Other than the studies like this thesis with the simple analysis of tones, it is felt urgently of more detailed studies of all the other acoustic instruments which lacks the sound source with the string instruments, and through this, the computer music development in quality should be increased in speed.