음악 - 음악 속의 물리에 대해서

Physics in Music

서론

성악부터 오케스트라까지, 음악의 기본 원리가 파동이라고 할 수 있을 정도로 음악을 자세히 듣다 보면 그 안에 물리학적인 조화로움이 내재되어 있음을 알 수 있다. 파동에 대한 연구는 꾸준히 계속되어 왔으며, 이러한 것을 토대로 녹음 기술의 혁신적인 변화와 과거에는 존재하지 않았던 전자기타를 비롯한 몇몇 전자 악기들의 발달 등이 이루어지게 되었고 성악 또한 이러한 기악과 같이 함께 발달하여 왔다. 여기서는 기악과 성악에서 발견할 수 있는 물리적 지식을 다루고 그 조화로움에 대해 논해 보고자 한다.

본론

음악은 크게 기악과 성악으로 나뉘게 되는데, 성악은 인간의 발성이 기초가 되는 음악이고 기악은 악기를 이용한 음악을 말한다. 이들 모두 기본적인 서양의 음계에 기초를 하고 있다. 옥타브 및 음계에 따른 표준 주파수는 다음과 같으며 여기서 각 음 사이의 관계를 알아볼 수 있다.

표에서와 같이, 동일 음계에서 한 옥타브씩 올라갈 때에는 주파수가 2배로 증가하게 되고, 반 음씩 올라갈 때 마다 주파수가 증가하는 비율 또한 동일하게 나타난다. 이와 같은 음계는 피타고라스가 현의 길이를 2 : 3으로 내분하여 얻은 음을 완전 5도로 취하여, 이 과정을 여러 번 반복하여 얻은 음들을 토대로 12음계를 얻었다. 현재 쓰이는 음계는 이와는 조금 상이한 것으로 평균율을 사용하는데, 위와 같이 반 음씩 올라갈 때마다 주파수가 배 씩 증가하도록 하여 12음계의 12개 음(C-C#-D-D#-E-F-F#-G-G#-A-A#-B)들이 등비수열을 이루게 하였다. 피아노와 같은 건반악기가 등장하게 되면서 필요하게 되었으며 근소한 차이가 있어 현악기에서는 평균율을 선호하지 않는 경우가 많고 몇몇 악단에서는 피타고라스 음계를 사용하기도 한다. 일례로 피타고라스 음계에서 C#과 D♭는 같은 음이 아니지만 평균율에서는 같은 음이 되는 것과 같은 현상 등이 있다. 이제 이 음계를 토대로 한 음악들을 보자.
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