노래를 빠르게 배속하면 왜 음이 높아질까?


 노래를 빠르게 하거나 느리게 해서 듣는 사람이 있을지 모르겠습니다. 어쨌든 노래를 빠르게 배속하면 음이 높아지고, 느리게 배속하면 음이 낮아지는 현상을 보입니다. 종종 그 이유에 관해서 질문이 오는데, 왜 이런 현상이 발생하는지 알아보고자 합니다.


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 먼저 소리란 무엇일까요? 분명 익숙한 개념이나 설명해보라고 한다면 어려울 겁니다. 사전상의 정의를 참고해보면 소리는 물체의 진동에 의해 발생하고, 매질의 진동으로 인해 전달되는 파동입니다. 여기서 매질은 파동을 매개하는 물질의 뜻을 지닌 단어로 고체·액체·기체 등이 해당하고, 일반적으로 공기(기체)의 진동으로 우리는 소리를 들을 수 있습니다.


 조금 더 구체적으로 소리의 전달 과정을 살펴보면 물체의 진동으로 주변 공기가 진동하고, 이 진동이 매질에 의해 전달되어 귓속의 고막이 진동합니다. 그리고 귓속뼈와 달팽이관, 청각신경 등을 거친 뒤 대뇌에 전달되고, 뇌가 진동을 해석하면 소리가 들립니다.


(Wikimedia)



 근데 소리는 정말 가지각색입니다. 이는 소리의 3요소인 세기·높이·맵시 등에 의해 결정되는데, 세기는 음파에서 진폭을 의미합니다. 만약 전달된 진동이 컸다면 진폭이 커지고, 큰 소리를 들을 수 있습니다. 당연히 진동이 작았다면 소리도 작습니다.


(소리의 세기-진폭)

(소리의 맵시-바이올린과 색소폰)


 맵시는 파동의 모양으로 모양에 따라 음색이 달라집니다. 그리고 높이는 진동수입니다. 진동수가 높다면 높은 소리가 나고, 진동수가 낮다면 낮은 소리가 납니다. 이러한 소리의 3요소는 소리의 속성입니다.


(소리의 높이-진동수)


 여기까지 소리의 기본적인 개념을 이해했다면 주제의 의문을 해결할 수 있는데, 빠르게 배속하면 진동수가 높아지므로 음이 높아지고, 느리게 배속하면 진동수가 낮아지므로 음이 낮아진다고 설명할 수 있습니다. 하지만 의문이 완전히 해결되지는 않았을 겁니다. 왜 진동수에 따라 음의 높낮이가 변한다는 걸까요?



 결론부터 말하면 명확히 밝혀진 내용은 아닙니다. 소리의 속성이고, 음이 높다 낮다는 인간이 느끼는 감각에 따라 주관적으로 정한 개념일 뿐입니다. 그래도 해당 의문과 관련해 밝히기 위한 연구를 오래전부터 지속해오고 있는데, 이와 관련해 위치이론(Place theory)과 주기이론(Periodicity theory)의 두 가지 가설이 존재합니다.


 위치이론부터 알아보면 앞서 설명했던 소리의 전달 과정을 다시 봐야 합니다. 물체의 진동으로 발생한 소리가 고막을 거쳐 대뇌로 가는 과정에서 달팽이관을 거친다고 했던 내용을 기억하시나요?


(달팽이관, 위치에 따라 감지하는 주파수가 다르다)


 해당 이론은 1961년 와우각내 자극의 물리적 기구에 관한 연구로 노벨 생리·의학상을 받은 헝가리 출신의 미국 생물리학자인 베케시(Georg von Bekesy)가 실험을 통해 증명한 내용으로 달팽이관 내부의 코르티 기관의 기저막 섬유마다 감지할 수 있는 고유의 진동 주기가 있고, 주파수에 따라 각각의 섬유가 반응해서 고음과 저음을 감지한다는 내용입니다. 실험에 따르면 시작 부분은 고주파를 감지할 수 있고, 끝 부분은 저주파를 감지할 수 있다고 합니다



 다음으로 주기이론은 위치이론을 보완하면서도 논쟁이 되는 이론입니다. 청각신경을 통해 극히 짧은 시간의 진폭 변화(임펄스)를 보이는 음파가 발생했다면 기압의 변화를 일으키며 고막까지 올 겁니다. 그리고 압력이 증가하는 때에는 고막을 안으로 밀고, 압력이 감소하는 때에는 바깥쪽으로 당기는데, 이 과정을 반복하는 경우 주기성을 갖게 됩니다. , 고막에 전달되는 진동의 주기적인 간격을 통해 음의 높낮이를 지각할 수 있다는 이론입니다.



 사실 주기이론은 이해하기가 쉽지 않아서 소리에 관해 잘 아는 분에게 자문하기도 했습니다. 해주는 설명을 들어도 이해가 잘 안 갔으나 참고해서 설명해보면 1초에 1,000번 일정하게 진동하는 소리와 100번 일정하게 진동하는 소리가 있을 때 우리 귀는 1,000번 진동하는 소리를 더 많이 감지하므로 음이 높게 들린다는 정도로 이해하면 된다고 합니다. 궁금증이 해결되셨나요?

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