[송현주] 5. 전자악기, MIDI, 디지털 오디오

5. 전자악기, MIDI, 디지털 오디오

송현주
동아방송대 음향제작계열



전자악기

전자악기: 물리적 진동(역학적 진동) 없이 전기적 신호의 진동을 만들어 냄으로써 오디오 신호를 만들어 내는 악기

cf. 전기악기는 물리적 진동을 바로 전기적 신호로 변환하여 오디오 신호를 만들어 내는 악기
eg. 전기 기타 electric guitar (NOT electronic guitar 전자 기타)

> 19c 말부터 전자악기의 개발이 시작됨
- Telharmonium, Theremin, Ondes-Martenot

- Hammond Organ
: 1935년 만들어짐. 톱니바퀴에서 전기적 신호를 끌어내는 전자 오르간. (-> 1960-70s 록음악)

- RCA Synthesizer I,II
: 거대한 초기 컴퓨터(애니악)에 버금가는 악기

- Music I-V Software 등
: 컴퓨터에서 음악을 만들어 내는 C Sound의 전신과 같은 소프트웨어

Moog Synthesizer (무그/모우그)

Robert Arthur Moog (1934-2005) -
기존의 최초로 상용화된 전자 악기 1963년 시제품 개발
1964년 AES  (오디오 기술자 협회)에서 발표

감산합성법 Subtractive Synthesis (현재 대부분의 신시사이저가 채택하고 있음) 적용

감산합성법의 원리

VCO = Voltage Controlled Oscillator
: 배음이 아주 많은, 풍부한 음을 발생시킴

VCF = Voltage Controlled Filter
: 원래의 음에서 원하지 않은 음을 잘라냄 <- 이 때 감산합성법이 적용
(cf. 하몬드 오르간은 가산합성법을 사용했음)

VCA = Voltage Controlled Amplifer

LFO = Low Frequency Oscillator
: variation 변수를 만듦
-> 5Hz 정도를 VCA에 걸어 비브라토를 만들거나 VCF에 걸어 트레몰로를 만듦

Envelope Generator: 사람이

1) VCO를 사용하여 배음이 많은 파형을 발생
2) VCF로 원하는 스펙트럼을 만듦
3) VCA로 원하는 음량 포락선을 만듦

: 배음구조와 음량 포락선이 음색을 결정하는 가장 중요한 요소라는 이론에 바탕을 둔 방식

eg. Moog 55 (:모듈 방식)
: progressive rock, John Cage
: 일반인이 사용하기에는 너무 힘든 거대하고 복잡한 악기

eg. Minimoog

* 앨범 <Switched-On Bach>
1968년 Walter(Wendy) Carlos
이 앨범이 계기가 되어 미니무그가 예술음악과 대중음악 양쪽에서 각광을 받기 시작
=> 1990s electronica의 씨앗

한국에서 최초의 신서사이저의 사용

- 1974년 '별들의 고향' OST
: 오리엔트 레코드, 나현구 사장(프로듀서, 엔지니어: 서울대 공대 졸업), Minimoog와 Strings Synthesizer 사용

- 별들의 고향 A (Noise Generator 사용), 별들의 고향 B, 별들의 고향 C. 별들의 고향 D

- 이장희, 동방의 빛 (밴드: 기타 강근식, 키보드 이호준, 드럼 유영수, 베이스 조원익)

대중음악이 이렇게나 실험적이라니!

신중현 역시 개인만의 천재성이 아니라 시대의 산물이었나?
요즘과 정~말 비교된다.

전자악기를 생산하는 여러 회사의 등장

- The Mellotron, 1963
: 샘플러의 아날로그 버전
eg. Smashing Pumpkins

- Roland, 1972

- The Synclavier, Korg, 1975
Yamaha, 1976

- Oberheim, 1978
Fairlight 1979

- Emu Systems, 1981
Akai, 1984

- Kurzweil, 1983
: 최초로 샘플러 개발
: 음원을 램에 저장하여 디지털화된 것을 재료로 사용

- Sequential Circuits
: MIDI 규격 개발에 기여

디지털 신서사이저의 등장

> 1983년 Yamaha - FM 방식(기존의 감산합산법이 아닌)의 DX7 개발
: 최초의 디지털 방식의 신서사이저

> FM방식은 John Chowning이 개발

> Sequential Circuit과 협력하여 MIDI 규격 개발에 공헌 (1983년)

> 1983년 Kurzweil - 최초의 샘플러 K250 개발.
기존의 악기소리를 디지털 방식으로 녹음하여 음원으로 사용

MIDI

= Musical Instrument Digital Interface

1983년 규격 제정
: Sequential Circuits와 Yamaha가 주도적 역할
Sequential Circuits의 Prophet과 Yamaha의 DX7이 최초로 MIDI를 연결하는 시연 모델

: 전자 악기의 연주 정보를 디지털 신호로 전달하는 통신 프로토콜
: 현재는 악기의 연주 정보뿐 아니라 음향, 영상, 조명 등 공연 관련 장비를 제어하는 통신 프로토콜로 널리 사용됨.

MIDI의 등장에 따른 변화

긍정적 효과>

1) 전자악기 간에 연주 정보 등을 주고 받음으로 인해 제조사와 모델의 차이를 뛰어넘는 상호 통신이 가능해짐.

2) 연주를 비롯한 공연 관련 장비를 디지털로 제어하는 것을 가능케 함.
: 자동화/변형 용이

3) 오디오 리코더가 아닌 일종의 악기 연주 레코더로 기능함.
: 녹음/편집에 혁명적 변화

부정적 효과>

1) 연주 정보의 규격화에 따라 이를 표현하는 자유도의 저하.
건반악기(피아노) 중심의 연주 정보만 비교적 완전하게 처리됨.
연주 정보가 획일화되고 인공적인 결과를 만들어 내는 부정적 효과가 나타남.

2) 악기 구성 및 음색도 획일화되는 경향이 나타남.

디지털 오디오

- 디지털 신호처리 기술 및 반도체 기술을 포함한 전자공학의 발전에 힘입어 오디오 신호를 디지털로 표시하는 기술이 발전됨.

: Sony와 Philips 사가 공동개발한 DAT와 오디오 CD가 디지털 오디오 장비의 시작.

디지털 오디오 신호

- 디지털 신호는 함수가 있을 경우 독립변수, 종속변수 모두 불연속적으로 표현하는 것을 의미.

독립변수(시간)를 불연속적으로 처리: (전압과 음압을) 표본화 (sampling)
종속변수를 불연속적으로 처리: 양자화 quantizing

표본화 sampling

: 표본화는 독립변수(시간)을 불연속적으로 처리(관찰)하는 과정

* 1초에 관찰하는 횟수 = 표본화 주파수 sampling frequency

표본화 정리 sampling theorem
: 표본화 주파수는 처리하고자 하는 신호의 주파수보다 최소 2배 이상이 되어야 한다.
=> 가청 주파수가 20kHz 이내임으로 44 ~ 48kHz가 자주 쓰임

양자화 quantizing

: 양자화는 종속변수(전압)을 불연속적으로 처리(관찰)하는 과정

* 몇 단계로 세밀히 관측하는가를 결정하는 변수 = 해상도 resolution

- 디지털 처리는 통상 2진법으로 처리 -> 해상도를 결정하는 것은 비트(bit)수
: 비트가 n인 경우 해상도는 2n

Dynamic Range 처리할 수 있는 신호의 범위 = 6.02 X n (+ a) dB

eg. 16bit  --(X 6)--> 96dB
: 오케스트라에서 가장 큰 소리와 작은 소리의 차이가 90bit 정도가 된다

Discrete Sampled Signal =(Quantizing)=> Digital Signal

디지털 신호의 품질

: 표본화 주파수와 비트 해상도가 기본적으로 결정짓는다.

표본화 주파수 - 얼마나 넓은 주파수 범위를 처리할 수 있는가를 결정
비트 해상도 - 얼마나 넓은 크기의 변화 (Dynamic Range)를 처리할 수 있는가를 결정

디지털 기술과 음향기술의 발전

(1
-1) 신서사이저는 디지털 방식으로 전환.
예외적으로 1990년대 들어 복고적 경향이 나타나면서 과거 아날로그 신서사이저가 재등장하기도 함.)

-2) 샘플러와 신서사이저의 개념 구분이 불확실해짐
eg. Kurzweil(한국 회사)의 K-2000 시리즈

-3) 하드디스크 레코더의 등장
: 저장 매체의 변화 -> 편집 방식을 비롯한 작업 방식의 변화 (순서를 따르지 않고)

(2
-1) MIDI 시퀀서와 오디오 레코더 (하드 디스크 레코더)가 컴퓨터 상에서 통합된 환경으로 형성됨

-2) 하드웨어 전자악기 및 음향장비는 통합된 환경의 플러그인 형태로 전환
: 전향 컴퓨터인 전자악기가 아닌 일반 PC에서 소프트웨어로 음향 제작이 가능해짐

-3) MIDI 시퀀싱, 오디오 레코딩, 전자악기 등이 컴퓨터 상에서 통합된 프로그램 또는 상호 연동이 가능한 형태로 존재

디지털 기술과 뉴미디어

New Media = 기존의 미디어 기술과 디지털-컴퓨터 기술이 결합한 기술적 배경을 바탕으로 만들어진 미디어

- 생산력의 발전이 생산양식을 규정

뉴미디어의 속성>
- 수표 현성 - 수로 표현됨
- 모듈 방식 - (프로그래밍에서의 이야기였나?)
- 자동화 - 생산물을 제작/유통하는 과정의 자동화
- 가변성 - 하나의 생산물이 여러 형태로 존재 가능
- 전이성 transcoding - 문화적 결과물을 관리/평가하는 태도가 컴퓨터 프로그래밍적인 관점에서 이루어짐

: 뉴미디어의 속성은 현재 음악 생산 환경에 영향을 주며, 이는 생산물의 성격에도 부분적으로 변화를 끼치고 있는 현재형.