음향 엔지니어의 역할과 소리의 물리적 특성

음향 엔지니어란?

여러 발달생물학과 신경생리학 연구에 따르면, 인간을 포함한 포유류의 감각기관은 대부분 촉각 → 미각 → 후각 → 청각 → 시각의 순서로 만들어진다. 이 가운데 촉각, 미각, 후각이 어머니의 존재를 인식하는 감각이라면, 청각과 시각은 세상 바깥과 관계를 맺게 해주는 창문이다. 즉, 청각은 한 사람이 세상과 이어지는 첫 번째 감각이다.

하지만 이 둘은 성격이 다르다. 시각만으로 이어진 관계는 멀리서 바라보는 구경꾼의 관계다. 눈으로만 본다면, 나와 상관없이 일어나는 일을 그저 멀리 떨어져 구경하는 것뿐이요, 지나가는 행인 1에 머물게 된다.

그러나 소리가 이어지는 순간, 지나가는 행인 1은 아는 사람이 된다. 나와 상관없이 멀리서 일어나던 일이 나와 상관 있는 일이 되고, 구경꾼에서 함께하는 참여자로 바뀐다. 저 멀리서 번쩍이는 빛 줄기에 불과했던 번개는, 천지를 진동하며 사람을 움츠러들게 만드는 천둥이 된다.

시각의 공유를 넘어, 소리를 듣고 소리를 들려주는 청각의 공유는 바로 두 존재 사이에 소통이 시작됨을 의미한다. 즉, 청각은 세상과 우리를 잇는 두 감각 중, 교류와 소통을 시작하게 만드는 더 내밀한 감각이다.

음향 엔지니어는, 단순히 기기를 조작하는 사람이 아니다. 무대와 객석을, 화자와 청자를, 사람과 사람을 소리로 이어주는 사람이다. 연설자의 진심을 청중에게 전달해 주고, 무대의 행복과 슬픔을 고스란히 전달해 주며, 같은 공간에 있는 모든 이들이 함께 마음을 나누며 하나가 될 수 있도록 소리로 공간을 채워주는 사람이다.

초보의 초보 음향 공개 강좌는 2005년 3월 17일에 첫 시작된 본 필자의 첫 공개 강좌로 18회에 걸쳐 음향 시스템을 구성하는 요소들에 대해 알아본다. 목적이 어떻든, 장소가 어떻든, 규모가 어떻든, 이토록 멋지고 굉장한 일을 조금이라도 더 잘 해보자는 노력과 소망이 본 필자의 글과 독자 제위를 만나게 해 주었을 것이다. 부디 본 공개강좌가 독자 제위에게 작게나마 응원과 도움이 되기를 바란다.

소리란 무엇인가?

음향 엔지니어는 소리를 만지는 사람이다. 그렇다면 소리가 무엇인지부터 알아야 할 필요가 있다. 일단 물리적 현상을 가지고 정의를 내려보자.

소리와 진동

소리란 압력의 변화가 공기와 같은 매개체를 따라 전달되는 진동이다. 아래의 그림과 같이, 커다란 북 위에 구슬들을 올려 두고, 그 북을 내려친다고 생각해 보자.

구슬들을 올려 둔 북을 치면, 그 구슬들은 천장을 비롯한 사방팔방으로 튀어 오를 것이다. 그럼 이 구슬들이 왜 튕겨 나가는 것일까? 바로 여기에 소리의 본질이 있다. 구슬들이 움직이는 이유는 북의 표면이 움직이기 때문, 다시 말해 진동하기 때문이며, 그 진동이 구슬로 전달되어 구슬이 튕겨 오르는 것이다.

그렇다고 우리가 소리를 들을 때마다 구슬이 귀에 날아와 박히는 것은 아니다. 북의 표면이 진동하면, 그 진동에 따라 북 표면의 공기가 따라 움직이고 그 압력은 공기를 따라 전달된다. 그 공기의 미세한 압력 변화가 우리의 고막을 두드리고, 이 진동이 청신경을 타고 뇌로 전달되어 소리로 인식된다. 북과 귀를 연결해 주는 매개가 바로 공기라는 사실을 쉽게 알 수 있을 것이다.

즉, 북 표면의 진동이 구슬을 움직여 천장 형광등을 깨뜨리는 것처럼, 북의 진동이 공기를 움직이고, 그 공기가 우리의 고막을 진동시켜 신호를 전달한다. 이것이 바로 우리가 소리를 듣는 과정이다.

시간에 따른 크기의 변화: 엔벨롭(Envelope)

모든 소리에는 시작과 끝이 있다. 예를 들어, 구슬이 가득 담긴 북을 한 번 쳤다고 생각해 보자. 북채가 닿는 순간 쿡! 하는 소리가 나고, 시간이 지나면서 쿵~~ 하며 점점 작아진다. 이때 북의 진동수가 변한 것이 아니라, 진폭이 서서히 줄어든 것이다. 즉, 시간에 따라 소리의 크기가 변화하는 것을 엔벨롭(Envelope)이라 하며, 이를 그림으로 나타낸 것을 엔벨롭 그래프라고 한다.

01강 마무리

이제까지 소리에 대해 물리적인 관점에서 아주 얕게 알아보았다. 지금 이 문장을 읽고 있다면, 독자 당신은 대단한 거다. 나 같았으면 중간에 다른 페이지로 넘어가 버리든 할 텐데…

하여튼, 지금은 무슨 소리인지 몰라도 상관없다. 그냥, 한 번 쭉 읽고 넘어가 주기만 하면 된다. 자세한 것은 전기 음향장비를 다루는 02강부터 그때그때 설명할 테니까.

처음 이 글을 작성하고 21년이 지난 지금, 라디오를 이용해 방송을 듣는 것은 더 이상 일반적이지 않은 세상이 되어 버렸다. 때문에 본 필자는 회절에 대한 적절한 다른 예를 고민해 보았으나 적당한 예를 떠올리지 못했다. 혹 좋은 예가 있으신 독자 제위 계시다면 함께 나눠 주시면 감사하겠다.

FAQ

음향 엔지니어는 어떤 일을 하는 사람인가?

음향 엔지니어는 음향 장비를 조작해 화자와 청자, 무대와 객석을 소리로 이어주는 사람이다. 마이크로 입력받은 소리를 가공하고 스피커로 출력하는 전 과정을 관리해, 전달하려는 말과 음악이 청중에게 명확하고 자연스럽게 들리도록 만든다.

소리란 무엇인가?

소리는 물체의 진동으로 발생한 압력 변화가 공기와 같은 매개체를 따라 전달되는 파동이다. 이 압력 변화가 사람의 고막을 진동시키고, 그 진동이 신경 신호로 변환되어 뇌에 전달되면 우리는 이를 소리로 인식한다.

주파수와 헤르츠는 무엇을 의미하는가?

주파수는 물체나 파동이 1초 동안 진동하는 횟수이며, 단위로 Hz(헤르츠)를 사용한다. 1 Hz는 1초에 한 번 진동한다는 뜻이다. 일반적으로 주파수가 높으면 높은음으로, 주파수가 낮으면 낮은음으로 느껴진다.

사람이 들을 수 있는 가청 주파수 범위는 얼마인가?

사람의 가청주파수 범위는 일반적으로 약 20 Hz에서 20,000 Hz까지로 본다. 다만 실제로 들을 수 있는 범위는 나이와 청력 상태, 소리의 크기에 따라 달라지며, 특히 높은 주파수를 들을 수 있는 능력은 나이가 들수록 감소하는 경향이 있다.

저음은 왜 벽이나 장애물 너머에서도 잘 들리는가?

저음은 주파수가 낮고 파장이 길어 장애물을 돌아서 퍼지는 회절이 비교적 잘 일어나기 때문이다. 반면 고음은 파장이 짧고 직진성이 강해 벽이나 문 같은 장애물에 가려지거나 흡수되기 쉽다. 다만 실제 차음 정도는 벽의 재질과 두께, 구조에 따라서도 달라진다.

같은 음높이인데 악기마다 소리가 다른 이유는 무엇인가?

같은 주파수의 음을 연주해도 악기마다 포함되는 배음의 종류와 비율, 시간에 따른 소리 크기의 변화인 엔벨롭이 다르기 때문이다. 이러한 차이가 각 악기와 사람의 목소리를 구분할 수 있게 만드는 고유한 음색을 형성한다.

소리의 엔벨롭이란 무엇인가?

엔벨롭은 소리가 시작되어 커지고 유지되다가 사라질 때까지 시간에 따라 음량이 변화하는 것을 의미한다. 같은 주파수와 비슷한 배음을 가진 소리라도 시작과 감쇠 방식이 다르면 서로 다른 소리로 느껴질 수 있다.