동호회/
Acoustic 사운드와 물리학
작성5달 전조회615추천1

Musical Instrument Acoustics

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/musinscon.html

 

■ Vocal

Voice Resonances (보컬 공명)

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/vocres.html

  ㄴ인간은 자신이 생각하는대로 움직일 수 있는 근육이 있고, 그렇지 않은 부분이 있는데, 인도의 요가를 보면 그 불수의근(뜻대로 움직이는게 불가능한 근육)도 움직이는게 어렵지만 불가능한 것은 아닌 것으로 보입니다. 

  개인적인 의견으로는 횡격막은 약한 조직이라 호흡을 불어넣는 데에만 쓰고(공기를 움직이는 풀무질용)

다른 부분을(비강=Nasal cavity, 머리통=skull, 가슴통(식도+위?)=gullet+stomach, 복부관(단전호흡 유사?)=duodenum+small intestine? 등) 이용 하여 공명을 유지하고 다른 방법으로 바이브레이션 하는게 소리도 깨끗하고 더 쉽게 소리를 낼 수 있는거 같습니다.

  ㄴ성악책에는 이 얘기가 항상 있는데, 자신에게 적용가능한 이론은 받아들이고 효과가 떨어지는 것은 그냥 무시하는게 정신건강에 좋습니다.

 

■ String Instruments (현악기)

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/strings.html

 

Acoustics of Sound-holes in String Instruments (현악기 f-hole의 출현)

http://taflab.berkeley.edu/acoustics-of-sound-holes-in-musical-instruments/

  ㄴ제 생각은 류트계열의 현악기가 진화하면서 바이올린이 되기까지 전면판에 구멍을 여러가지 모양으로 파보다가 내구성 증가를 위해 끝부분을 동그랗게 구멍을 파보았는데(각진구멍은 나무가 파손되기 쉬운 형상임), 그것이 우연찮게 또 다른 공진모드를 만들어내 더 화려한 음색을 만들게 된 듯... (cavity resonance 참고)

  ㄴ밑에 류트 2개를 마주보게 붙였다는 글을 추가하여 적어놓고 현악기 사진들을 자세히 들여다보니, 류트 2개를 따로 또 같이 동작시키기위해 f-hole로 곡선을 만든 것처럼 보이기도 하네요... (어디까지나 추측이고 잡설임...)

 

Body Resonances in Violin (Chladni figures; 고운모래를 올려서 전면과 후면부의 공진모드를 확인하는 방법에 의한 사진들, 비올라, 첼로, 콘트라베이스도 유사원리임)

https://newt.phys.unsw.edu.au/music/people/mclennan_recipe.html (Figure 2 & 3)

  ㄴ아마티家에서 바이올린의 형태를 완성했다 하니, 그때쯤 류트형 두개를 마주보게 붙인 형태가 됐을 것으로 추측하는데(순전히 개인의견) 이것은 류트 1개 모양의 공명모드를 약간 크기가 다른 류트 2개가 붙어있게 하여 2가지 공명을 한 악기안에 있게함으로써 공명의 맥놀이 현상(=BEAT)까지 만든 것으로 보입니다. 류트2개가 붙은 형태를 만들려니, 가운데 잘록한 허리를 파면서 곡선을 잇는 부분에 뾰족한 모양이 만들어졌는데, 그 뾰족한 모양은 두 곡선의 옆면 나무가 만날때 더 넓은 면적으로 접합될 수 있도록, 내구성 증가(변형과 뒤틀림에 강하도록)를 위해 그런 형태로 만든 것으로 보입니다.

 

■ Air Column Resonance (목관악기, 금관악기)

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Waves/opecol.html

  ㄴTransverse로 방식으로 표현된 그래프는 Longitudinal pressure를 표현한 것임에 주의

  ㄴSound Waves in Air http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Sound/tralon.html

  ㄴMolecular representation(분자의 움직임을 표현) https://en.wikipedia.org/wiki/Acoustic_resonance

 

■ Woodwind Instruments (목관악기)

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/woodwind.html

ㅇOpen Cylinder Air Column ; 플루트, 리코더, 오픈형 오르간 파이프

ㅇClosed Cylinder Air Column; 클라리넷(싱글리드),

ㅇConical Air Column; 오보에(더블리드), 바순(더블리드), 색소폰(싱글리드)

 

■ Brass Instruments (금관악기)

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/brass.html

 

The mouthpiece acts like a cavity resonator

The Mouthpiece Effect - http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/brassa.html#c3

cavity resonator - http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Waves/cavity.html

 

Valves for Trumpet and Horn

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/trumpet.html#c2

 

Warmup Effects.

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/harmon.html#c4

  ㄴthe air column were warmed by Mouth Breathing, the pitch would increase (go sharp)

 

ㅇ금관악기 ETC... (습도에 관련된 제 생각)

  ㄴ장기간 관악연주시 내부에 습도가 증가하는데, 이 또한 피치에 영향을 주는것으로 봅니다.(2017년 유리 시모노프 내한공연시 호른 연주자가 호른 엄청 돌리면서 물기 관리하던...)

  ㄴ습기가 생기는 이유는 여름에 찬물을 담아둔 컵 표면에 물방울이 맺히는 원리와 같습니다.

"찬물보다 더운 공기"[금관악기 내부가 Mouth Breathing에 의해 데워짐] 속의 수증기가 "찬물이 담긴 금속표면"[금속악기 외부가 상대적으로 더 차갑게 됨]에 열에너지를 뺏김으로써 물-분자간(H₂O) 운동이 덜 활발해지는 상태로 변하는 것입니다. (기체⇒액체=액화)

  금속은 나무나 플라스틱에 비해 열전도도가 높은편인데, 일반적으론 표면에 자유전자가 많아 전기전도도가 높은 물질이 열전도도도 높습니다.

  금속을 보통 비열이 낮다고 표현하기도 하는데(이것은 다시 말해, 열전도도가 높은것) 확인방법은 만져봤을때, 차게 느껴지면 비열이 낮다고 합니다. (물의 경우 추울때는 따뜻하게 느껴지고, 더울때는 차갑게 느껴지므로 비열이 높습니다. 특이한 점은 컴퓨터 쿨링팬의 소재의 경우 구리재질이 열을 다른 곳에서 빨리 뺐어오지만, 열의 공간 방출 능력은 알루미늄이 더 높습니다.)

  ㄴ참고내용 [표]<고분자 기반 방열 복합소재 소재별 열전도도> http://www.dvnnews.com/news/quickViewArticleView.html?idxno=13738

 

■ Percussion Instruments (타악기)

ㅇCircular Membrane Modes

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/cirmem.html

 

■ Piano, Harpsichord & Organ (건반악기)

  ㄴhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Music/piano.html

ㅇ피아노는 해머가 현을 때려서 소리를 내며 (강약조절이 쉬운 방식이라 하프시코드를 대체함)

ㅇ하프시코드는 현을 뜯어서 소리를 내며

ㅇ오르간은 오픈형 파이프의 공명을 이용합니다.

 

계속 보완되고 있습니다.

작성 '18/01/08 10:05
bi***수정 삭제
bi***:

개인적으로 노래하는 것을 좋아해서 서점에 간김에 성악 관련 책을 뒤지러 갔다가
closed tube resonances 및 cavity resonance 에 대해 물리학적으로 상세히 언급한 책이 안보여서, 이렇게 정리해보게 되었습니다.

사운드의 주파수 대역별(고음~저음) 방사각도는 오케스트라에서 현악기 배치 시 중요요소입니다. (유럽식 / 미국식 배치)

절판상태이지만, 도서관에서 찾을 수 있다면,
Donald E. Hall 교수가 쓴 Musical Acoustics (음악을 위한 음향학) 를 추천드립니다.
ㄴ제 경우 이 책이 신품을 도저히 구할 방법이 없어서 무단제본하였습니다. ㅋ

18/01/09 05:41
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