[중앙 아카데미아] 음악감성의 분기점에 대한 재해석

  중앙아카데미아: 『가시광선을 기반으로 한 음악공학적 구조와 예술 사운드의 제작』 이동재 著 (2018, 영상공학과 박사논문)

  본 지면은 학위 논문을 통해 중앙대 대학원에서 어떤 연구 성과가 있는지 소개하고, 다양한 학과의 관점을 교류하고자 기획됐다. 이번호에서는 영상공학과 이동재의 박사 논문 『가시광선을 기반으로 한 음악공학적 구조와 예술 사운드의 제작』을 통해 가시광선을 통한 음악감성구조의 통계학적 접근을 살펴보고자 한다. <편집자 주>

음악감성의 분기점에 대한 재해석

이동재 / 영상공학과 박사

  주파수의 길이에 따른 특성의 차이는 전 우주에 걸쳐 있고 그 주파수 파장의 길이에 따라 학문의 분야는 달라진다. 전자기파는 주로 공학적인 용도에서 사용되는데 그 중 760nm~380nm 가시광선이 속한 전자기파는 주로 시각과 공학의 용도에서 사용한다. 인간의 가청주파수 영역 혹은 인접대역도 공학과 동일한 헤르츠(Hertz) 기반의 주파수를 사용하는데, 가청주파수 인근의 인프라사운드 혹은 울트라사운드의 의학적 사용, 인간 뇌파구조의 인프라사운드, 가청영역의 20Hz~20KHz, 27Hz~4.3KHz의 음악적인 영역, 발성의 영역 등이 있으며 이 모든 것이 주파수의 형식으로 구현된다. 이 논문에서 주가 되는 것은 가시광선의 구조다. 즉 적색과 보라색의 2배 주파수 관계가 의미하는 음악적인 1옥타브의 개념이 가시광선과 음악과의 관계를 설명하는 절대단위가 된다.

가청주파수와 인간의 감성을 표현하기 위한 음악의 주파수

  청각에 영향을 끼치는 파장에 대한 기저음(Fundamental)의 길이는 0.017m(20Hz) ~17m(20KHz)이지만 그 중 인간이 사용하는 음악 주파수 영역은 0.079m(27Hz) ~12.64m(약4.3KHz)이며 이 영역의 주파수는 말초신경을 활성화시키고 그 내용을 두뇌로 전달한다. 이 주파수는 기저음의 주파수만 계산한 것이며, 그 속에 같이 존재하는 성분음들은 표현하지 않았다. 하지만 기저음과 성분음의 조화관계에서 또 다른 음색구조가 확립된다. 펀드멘탈을 기준으로 가청주파수-음악주파수-발성주파수는 그 주파수 대역이 항상 축소되는 특성이 있다.

모든 주파수의 공통된 특성

  ▲저주파는 무지향성, 고주파는 지향성이다 ▲저주파는 음색이 두터워 고주파에 비해 덜 아름답다 ▲저주파는 고주파에 비해 힘이 세서 물체에 대한 관통력이 강하다 ▲모든 가시광선의 빛을 모으면 백색광선(White Light)이 된다 ▲모든 소리를 합하면 백색소음(White Noise)이 된다 ▲긴 물체는 파장이 긴 저주파, 짧은 물체는 파장이 짧은 고주파를 생성한다. 이 사항을 통해 방해물이 없다면 고주파는 저주파에 비해 지향성·직진성을 가지는데 파장의 길이가 작을수록 공학·통신의 용도로 사용되며, 파장이 클수록 인간의 영역 즉, 음성의 주파수인 저주파 대역으로 갈 수 있음을 확인할 수 있다. 긴 물체는 긴 파장을 만든다는 개념을 인간에게 적용해보면, 여성의 평균키는 남성보다 12~3cm 정도 작은 편이어서 상대적인 고주파에 적합하며, 남성에 비해 1옥타브인 2배의 음높이를 자연 발생하는 것이다. 1옥타브의 차이는 가시광선에 있어서 적색과 보라색으로, 남성을 적색의 저주파로 본다면 여성은 보라색대에 위치하게 된다.

음색과정과 Color spectrum

  어떠한 음이나 무지개색의 어느 색상도 단 1개의 성분으로 구성되지 않는다. 인간의 목소리 속에도 그 음색을 결정짓는 수많은 고주파영역의 Partials가 존재하는데 이 존재가 음색을 결정지으며 주로 첫 번째 성분 즉 Fundamental이 주파수(음높이)를 결정한다. 빛에 있어서도 비록 7가지색 어느 것이라도 1개의 파장으로 이뤄진 경우가 없이 수많은 길이가 다른 파장과 함께 색상을 결정짓는다. 가청주파수에서는 이 조화가 음색이 되며 빛에 있어서는 색상이 된다. 음색과 색상은 같은 물리학적 성분구조가 결과를 만들지만 주파수의 길이에 따라 한쪽은 색상이 되고 다른 한쪽은 음색이 된다. 그 결과를 만들기 위한 공학적인 구조는 같아 동일한 규칙을 적용시키는 기준점이 2배의 주파수관계에 있으며 음악적으로는 1옥타브가 형성되고, 이를 복사 반복하는 주파수구조를 이용해 더 감동적인 다이내믹을 만든다.

색상을 결정짓는 화학적 구성 성분과 가시광선의 역할

  태양광선에 부딪힌 광선의 반사, 흡수, 굴절은 물질 혹은 물체의 존재함에 대한 시각적인 결과물을 낳는다. 여기서 각 개개의 원소 혹은 연합물이 합해져 독자적인 색상을 발현하는데 그 조건은 가시광선 하에서 이뤄져야한다. 대체로 많은 물질이 자체의 색상은 무색하나 미량으로 섞여 있는 이물질에 의해 색상이 결정되기도 한다. 원소의 성분구조와 혼합된 이물질의 성분구조가 조화에 의해 특정색상을 발현하는 것이다. 이들의 구조관계도 동일한 법칙 하에서 가시광선의 역할아래 펀드멘탈과 성분이 연합해 색상으로 발현된다.
  만물을 태생시키는 근원은 감마선으로부터 시작하는 모든 전자기파이기는 하나 그 중 탁월한 주파수영역은 가시광선 즉 태양의 빛이다. 뉴턴에 의해 분광되어진 무지개 색상에 대한 발견은 내재된 빛의 구조가 ‘빨주노초파남보’의 파장 길이가 다른 주파수들의 연합에 의해 구성되어짐을 증명했다. 따라서 주파수의 길이에 따른 색상차이는 이해해도 그 주파수의 범위가 달라 발생하는 법칙에 대한 입증은 이뤄질 수 없는 상당히 어려운 부분으로 남아 공감각(Synesthesia), Color Music으로 겨우 명맥만 유지했다. 가시광선 자체가 7개의 비슷한 대역의 파장이 있다는 이야기는 실제로 가시광선에 백색광선이 존재하지 않는다는 이야기도 된다. 우리가 느끼는 백색광선은 실제로 존재하지 않는 색상에 대한 허상이라는 의미다. 가시광선의 영역은 극히 짧지만 인접하는 인프라 레드와 울트라 바이올렛은 적색과 보라색을 포함해 영역이 아주 넓다. 그 사이의 주황색부터 남색까지의 아주 좁은 영역이 생명을 탄생시키는 광합성의 시작점이다.

가시광선의 숨겨진 구조에 대한 음악구조적(음정, Music Interval)인 접근

  가시광선이 7가지 색이 혼재된 다른 파장의 길이를 가진 색상의 집단임은 이미 과학적으로 입증됐지만, 각각의 색상 범위 크기가 일정하지 않은 것에 대해 또 다른 의문이 생긴다. 가시광선과 가시광선 근저의 전자기파가 에너지를 이전해 적당한 생명체를 탄생시키지만, 이 모든 물질은 7가지 색의 지배를 받게 되고, 7가지 색의 범위영역은 각기 달라 그 의미하는 바를 알지 못했다. 적색과 보라색의 2배의 주파수 영역에 기준점을 두고 현재 음악에서 가장 적합한 음계로 분류되는 12평균율의 반음차이 주파수 차이를 계산하기 위해서 반음사이 1.0594635를 사용했다. 2배의 주파수의 관계는 명확하게 적색과 보라색에 있으며 이는 상당히 가변적이어서 수치상 어디가 적색의 시작점이냐는 적당치가 않다. 따라서 명확할 수 없는 시작점과 명확하지 않은 끝점이 주파수의 유동성을 가지게 하지만 한 지점을 설정했을 경우 다른 2배의 지점은 명확한 절대적인 수치를 가진다. 2배의 주파수, 즉 음악적으로 완전8도의 개념이 형성되고 절대값이 없어 유동적임이 이조의 개념이 된다.

음악감성구조에 대한 통계학적 접근

  음악은 음계를 단음계·장음계로 나누고 음정을 통한 화성배치를 통해 기본적으로 감성을 설정하고 부속요소인 리듬·빠르기 등을 이용해 극대화하는 방법을 사용한다. 하지만 이미 만들어진 음악파형분석을 통해서는 감성구조를 과학적으로 입증할 방법이 없었다. 따라서 보편적인 음악감성구조에 대한 화성전개를 이용한 연주과정의 실험을 통해 100%의 실효율을 거뒀다. 그 결과로서 기존의 장·단음계에 대한 음악적 기법과 인간의 감성이 일치함을 보였다.
  일반적인 음악에서는 완전5도 이내 장3도·단3도로 화성을 구성하면 장음계, 단3도·장3도를 구성하면 단음계의 구성이 나온다. 하지만 연구 결과는 이러한 구성이 아닌 ‘반음사이의 출현시간과 음계의 어느 위치에 있는가’는 감성을 결정하고, 기존의 방식은 이를 음악이론화 했을 때 분석되는 것이라 결론지었다. 따라서 반음사이인가 아닌가가 음악적인 감성구조 표현의 변곡점이 된다.