아날로그 신디사이저의 소개

[순천만(김덕송)]

아날로그 신디사이저의 소개

이번 호부터 최근 대중음악에서 필수적인 요소로 자리잡은 아날로그 신디사이저에 대한 연재를 시작합니다. 이번 호에는 아날로그신디사이저를 구성하는 요소들에 대한 전반적인 이해를 돕는 기사를 기획하였습니다. 계속되는 연재에서는 보다 구체적인 내용들을 다룰 예정입니다. 그 동안 국내에서는 아날로그 신디사이저에 관한 전문 이론서가 없어서 개념과 사용법을 익히는데 어려움이 많았습니다. 나름대로 의욕적으로 기획되는 본 기사가 여러 음악인들에게 큰 도움이 되기를 바랍니다.

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아날로그 신디사이저의 구성

VCO(Voltage Controlled Osillator) : 전원 제어 파형기로서 신디사이저의 기본적인 신호 발생기입니다. 정현파(sine wave)는 배음을 갖고 있지 않지만 신디사이저가 만드는 정현파 이외의 모든파형은 다양한 진폭의 배음을 가지고 있습니다. 이들 기본적인 파형에 필터를 통하게 하거나 합성하여 전기적인 음원을 만들게 됩니다.

파형에는
1.정현파(sine wave) / 배음없음 / 매우 깨끗한 소리-플륫 소리 비슷
2,톱니파(sawtooh wave) / 진폭이 작아지는 모든 배음 포함 / 배음이 많고 밝은 음, 오보에 소리 비슷
3.사각파(square wave) / 진폭이 순차적으로 비례하여 작아지는 홀수 배음만을 포함 / 딱딱하고 공허한 울림, 클라리넷 소리 비슷
4.삼각파(triangle wave) / 진폭이 급격히 감소하는 홀수 배음만을 포함 / 부드럽고 어두운 음 외에 펄스파(pulse wave), 램프파(lamp wave), PWM(pulse width modulation),노이즈가 있습니다.  

         

VCF(Voltage Controlled Fiter) : VCF는 직류전압으로 제어되는 필터로 제어 전압의 변화를 자유롭게 cutoff 하여 주파수를 바꿀수 있습니다. VCO에서 발진된 파형의 배음 성분을 임의로 cut해서 음색을 변화시킬 목적으로 준비되어 있는 필터로 성분을 제거하면 사인파형에 접근하고, 음의 날카로움과 화려함이 없어져 부드러운 느낌이 들게 됩니다.

Fiter에는 LPF(Low-Pass Fiter),HPS(High-Pass Fiter),BPS(Band-Pass Fiter),BRF(Band-Pass Fiter),FFB(Fixed Fiter Bank)가 있습니다. 

         

         

RANDOM-SIGNAL GENERATOR : 모든 신디사이저에는 발진기에 의해 만들어지는 것과는 다른, 주파수나 진폭이 일정하지 않은 신호를 발생하는 장치를 갖고 있습니다.

VCA(Voltage Controlled Amplifier) : VCA는 전압 제어 앰프로서 오디오 앰프 같이 스피커를 울릴 정도로 증폭하는 것이 아니고 , 최대가 같은 배율입니다. 그 대신에 입력되는 전압에 의해 증폭률을 변화시킬 수 있습니다. 앰프로서가 아니라 전자 볼륨으로 생각하는 편이 이해하기 쉽습니다. VCO와 VCF에서의 출력은 항상 출력되고, 이것을 제어해서 발음 시기와 음량변화를 붙이는 것이 VCA의 목적입니다. VCA는 Evenlope Gererator가 설정되어 있습니다. 이는 음량의 변화야말로 악기를 인식하는 최대의 요소이기 때문입니다. 보다 사실적인 면에서 VCF의 Evenlope Gererator가 중요하게 인식되는 것입니다.

           

NOISE : 신디사이저에 준비되어 있는 노이즈에는 일반적으로 화이트 노이즈와 핑크 노이즈 두 종류가 있습니다. 이들 노이즈는 관악기의 숨을 불어넣는 느낌을 내기 위해서 오실레이터 파형에 섞어 사용하는 경우가 많은데 오실레이터 랜덤(불규칙적인 변조)을 얻기 위해서 사용되는 일도 있습니다. 화이트 노이즈는 가청주파수대의 모든 주파수들이 같은 정도로 포함되어 있는 신호이며 핑크 노이즈는 저주파 성분을 증강하고 고주파 성분을 감쇠시킨 신호이며 일반적으로 약18Hz. ~ 1KHz.까지의 주파수들의 혼합을 뜻합니다. 더 정확하게 말하자면 화이트 노이즈를 3db/oct로 감쇠시킨 것입니다.

           

LFO(Low Frequency Osilator) : LFO는 VCO같은 주기파형을 발생시키는데 VCO와 다른 1/10Hz같은 가청범위 외의 낮은 주파수입니다. 실제 악기의 음은 자연스러운 흔들림이 있지만 신디사이저의 직선적인 오실레이타의 발진음에 흔들림을 전할 목적으로 LFO가 적용되었습니다. 흔들림에는 다양한 변화의 요소가 있습니다. 신디사이저에는 VCO에 LFO신호를 전하는 효과(피치가 주기적으로 변화), VCF에 전하는 배열효과(배음이 주기적으로 변화), VCA에 전하는 트레몰로 효과(음량이 주기적으로 변화)를 얻을 수 있으며, 이들 효과를 적절하게 사용하여 보다 다양한 표현력을 가지게 됩니다.

           

	글/이봉묵  전 삼익악기연소 선임연구원  명지대 실용음악과 출강  현 미디스테이션 대표

아날로그 신디사이저의 기본3

"아날로그 신디사이저의 오실레이터"

지난 호에서는 필터의 개념과 종류에 대해서 알아보았습니다. 이번 호에서는 아날로그 신디사이저 음원의 가장 기본인 오실레이터에 대해서 알아보겠습니다. 그리고 최근 KORG사의 CX-3와 같이 드오루바를 사용하여 배음을 콘트롤하는 개념에 대해서도 알아보기로 합니다.

오실레이터(Oscillator)

오실레이터는 모든 신디사이저의 기본이 되는(신호 발생기)입니다. 그것은 주파수(Frequency), 진폭(Ampritude), 파형(Wave form)에 의해 구별되는 output을 가지고 있고, 때로는 주파수 변조(Frequency modulation)신호도 됩니다. 발진기라고 해석되는 이 모듈은 바로 어커스틱한 악기의 현이나 리드에 해당하는 음원입니다.
VCO(VOLTAGE  CONTROLLED OSCILLATOR)라고도 하는 이 오실레이터는 다시 말해 악기의 소리를 베공하는 기관입니다. 당연히 오실레이터가 존재하지 않으면 신디사이저는 아무 소리도 나지 않습니다. 또한 이 오실레이터는 소리의 음정을 정하기도 합니다. 건반별로 피치를 지정하여 악기로서의 가치가 생기는 것이죠. 일반적인 샘플링방식의 악기는 VCO 대신 DCO(DIGITAL CONTROLLED OSCILLATOR)를 가지고 있고 역시 오실레이터의 역할을 합니다.

전기가 일정량 방전하고, 또 축전한다고 하는 사이클을 반복하는 전자 회로에서 본 전류를 꺼내면 마치 음파와 마찬가지로 (음보다 빠르게) 전해지는 파형이 나오게 됩니다. 이것을 오실로스코프(Oscilloscope)라는 계측기의 monitor로 옮기면 아래의 그림과 같은 파형을 볼 수 있습니다.

 

① 정현파(sine wave) : 순수 정현파(사인파)는 기본 주파수 이외에 다른 배음을 전혀 가지고 있지 않는 소리입니다.

 

② 톱니파(sawtooth wave) : 아날로그 신디사이저에서 사인파의 2차 합성에 의해 만들어진 파형. 아날로그 신디사이저가 특색 있는 소리중 많은 것들이 톱니파를 사용합니다.

 

③ 사각파(square wave) : 사각파는 클라리넷 소리와 비슷한 느낌을 줍니다. 공허한 느낌을 주는 파형입니다.

 

④ 비대칭사각파(pulse wave) : 비대칭 사각파는 사각파와 유사한 파형입니다. 사각파는 기본적으로 펄스로 이루어져 있으며 펄스이 넓이를 조절하여 음색을 변형시키는 방법은 아날로그 음색 합성의 기본입니다.

그 밖에도 위 파형의 변형 파형으로는 삼각파(triangle wave)와 경사파(ramp wave)등이 있으며 이들 파형의 그래프는 다음과 같습니다.

사인파 이외의 파형은 사인파의 합성의 결과로 생기는 이른바 배음(hamonics)을 포함한 것으로 이들 기본적인 파형(Wave form)에 필터를 통하게 하거나 합성하여 전기적인 음원으로 하는 것입니다.기본 파형의 형태를 부분적으로 수정한 것과 기본 파형의 결합에 의해서 생성된 것입니다.

각각의 파형에 포함된 하모닉스를 분석하는 것을 스펙트럼분석이라 하고, 이는 마치 프리즘을 통해서 보는 것처럼 파형을 분석할 수가 있습니다.
일반적으로 전자악기의 발진기에는 두 가지가 있으며, 하몬드 오르간처럼 사인파를 바탕음으로 해서배음을 플러스해 가는 합성방식과 추출방식입니다. 합성방식에는 몇 배음까지를 포함시키는가로 한계를 낳지만 추출방식은 이론적으로 그것이 없기 때문에, 또한 본 장치를 간단하게 할 수 있기 때문에 신디사이저에서는 추출방식이 많아지고 있습니다. 또한 신디사이저에서는 이들 파형을 변조용으로도 사용하기 때문에 정현파보다도 더 효과적이다.

LFO(Low Frequency Oscillator)

대부분의 신디사이저에는 오실레이터라고 불리는 모듈이 있으며 한 개 이상의 발진기를 탑재하고 있으며, 특히 변조용인 것을 LFO(Low Frequency Oscillator)라고 부릅니다. 이것은 매우 느린 전압변화를 수반하는 변조파(Carrier)를 냅니다. 어커스틱한 음원에 사용되는 오실레이터는 VCO라고 하는 모듈속에 있으며, 본 기능 절환으로 피치나 파형을 바꿀 수가 있습니다.
이 LFO는 오실레이터와 매우 비슷합니다. 그러나 사용되는 주파수 범위가 다릅니다. 오실레이터는 20Hz 부터 20kHz의 가청 주파수 범위에서 작동하는 반면, LFO는 오실레이터와 달리 주기적으로 어떤 값을 만들어 모듈레이션을만들게 됩니다. 대개 LFO는 피치에 적용되어 비브라토로 사용되거나 필터에 응용되어 트레몰로로 사용됩니다. 우리가 일반덕으로 사용하는 신디사이저에서 에프터 터치를 작용시킬 경우 발생하는 소리의 떨림(비브라토)도 바로 이 LFO를 적용시킨 결과입니다. 그러나 이 외에도 LFO는 설정여부에 따라서 다양하게 사용할 수 있습니다. LFO는 오실레이터와 마찬가지로 몇개의 파형을 이용하여 사용됩니다. 대개 사인파, 펄스파, 톱니파등과 같은 기본 파형이 사용 됩니다.

오실레이터 믹서(Oscillator Mixer)

모든 신디사이저에는 하나 이상의 발진기를 조합하는 믹서가 있습니다. (Roland SH-3는 단지 하나의 발진기와 이 발진기로부터 세팅된 5 옥타브를 조합할 수 있는 하나의 믹서를 가지고 있어서 매우 독특한 방식의 예가 되고 있습니다.) 이것으로 여러 개의 발진기를 한 제어장치로 연동(gang-controlling)할 수 있습니다. 이것은 연주자가 여러 대의 발진기를 사용하는 경우에 따르는 것으로, 세팅된 화음들을 건반사의 모든 조로 이조 시키거나, 한 음에 여러 파형을 조합하거나, 인위적으로 배음을 더하여 음을 풍부하게 할 수 있습니다.