오케스트라 음악을 들을 때, 우리는 바이올린 소리와 다른 악기들의 소리를 구별하면서 들을 수 있습니다. 각각의 악기에서 나는 음파가 전부 섞여서 귀로 들어올 텐데 어떻게 우리는 그 소리가 바이올린에서 나는지 플룻에서 나는지 알 수 있을까요?

주로 청각에 대한 실험을 할 때 청각 기관에 주는 자극으로 대부분 순수 사인파(sine wave)를 이용합니다. 하지만 현실적으로는 이런 사인파를 들을 수 있는 곳은 거의 없다고 볼 수 있습니다. 실제로 우리 귀에 들어오는 소리들은 여러 주파수대의 음파가 섞인 복잡한 음색(timbre)을 가진 소리입니다.

음색(timbre, tone color)이란 소리의 3요소 중 하나로, 같은 크기, 같은 높이의 음을 구별할 수 있게 해주는 소리의 특성입니다. 같은 크기, 같은 높이의 음이라도 바이올린으로 들을 때와 피아노로 들을 때의 소리를 구별할 수 있는 것은 두 소리의 음색이 다르기 때문입니다. 그리고 사람의 청각계가 이 음색을 구별하는 기능을 가지고 있다는 것이지요.

파형은 어떤 음 높이에 대응하는 기본 진동수(fundamental frequency)가 반복되는 형태입니다. 그 음파를 푸리에 변환(Fourier transform)하면, 그 음파가 기본 진동수와, 기본 진동수의 배음(overtone)을 진동수로 가진 여러 사인파로 이루어져 있다는 것을 알 수 있습니다.
여기서 배음(overtone)이란, 기본 진동수의 배수인 진동수를 말합니다.

timbre

악기가 다르면 만들어지는 여러 사인파의 배음과 그 세기가 달라지기 때문에 전체적인 음색이 달라지는 것입니다. 실제로 신시사이저(synthesizer)란 장치가 여러 주파수, 적당한 세기의 기본 음들을 합성하여 실제 악기에서 나는 소리를 전자적으로 내기도 합니다.

그럼 우리 청각 시스템은 어떻게 이런 음색을 구별할 수 있을까요?

어떤 일정한 음을 가진 소리가 기저막(basilar membrane)으로 들어오면 각각의 배음별로 다른 세기의 반응이 일어납니다. 이 반응이 청신경에서 음색별로 차이가 나는 신호를 만들게 되고, 청각 연합 피질(auditory association cortex)에서 어떤 음색인지 인지하는 것입니다.

전체적인 과정은 단순해 보이지만 음악같은 복잡한 소리를 들을 때 일어나는 일은 그렇게 간단하지 않습니다. 먼저 소리가 들리기 시작할 때와 끝날 때의 진동수 구성이 약간 다를 뿐더러 여러 소리가 동시에 나는 경우에는 여러 진동수로 이루어진 음파가 계속해서 변하는 것에 대한 해석을 연속적으로 처리해야 하기 때문입니다.

오케스트라 음악을 들을 때 어느 파트에서 어떤 악기가 연주되는지 무의식적으로 알아차릴 수 있는 것은 당연한 능력으로 여길 수 있지만 이를 위해 청각 시스템에 매우 정교한 음색 분석 과정이 필요한 것입니다. ==★Amygdala_black

광고