1. 오디오에서의 저음
가. 저음이란 ?
인간의 귀에 포착할 수 있는 음의 범위는 20㎐~20㎑라고 하며 이를 가청주파수라고 하는데, 사람의 귀가 음을 산술적으로 느끼지 않고 지수함수(log)적으로 느끼기 때문에, 전기적으로는 10㎑가 아닌1㎑를 그 중심주파수로 정의한다.
이 의미는 앰프의 출력을 0.1W에서 1W로 높이면 사람이 느끼는 음량차이는 1W에서 10W로 변할 때의 음량차이를 느낀다는 것으로 이를 지수함수적으로 표현하면 인간이 귀는 100㎐에서 1㎑로 변하는 양과 1㎑에서 10㎑로 변하는 양과 같다고 느낀다. 고로 오디오는 1㎑를 중심주파수로 잡고 그 성능을 측정한다. 그러나 실제로 사람은 약 400㎐부근을 가청주파수의 중간으로 느낀다.
그러므로 국제 표준시를 알리는 “띠 띠 띤” 소리도 앞의 두 음은 440㎐이고 정각을 알리는 마지막 음만 880㎐이다.
또 악기의 조율 기준음인 A(가)음도 440㎐이다. 이 같이 사람은 400㎐ 정도를 중음이라 느끼기 때문에 어디부터 저음이라 할지 모호하나, 음향학자에 따라서는 100㎐ 이하를 초저음, 100~300㎐를 저음, 300~800㎐를 저중음, 800~1500㎐를 고중음, 1500~4000㎐를 중고음, 4000~8000㎐를 고음, 그리고 8000㎐ 이상을 초고음으로 나누기도 한다. 따라서 광범위하게 300㎐ 이하를 저음역이라 간주하는 것이 일반적이다. 실제 파이프오르간이나 더블베이스와 같은 악기 등이 내는 100㎐ 이하의 음도 기본음 외에 배음이 생기므로 300㎐대역까지 올라간다.
나. 저음재생과 실내공간
오디오의 발달에서 제일 뒤진 부분이 저음의 완벽한 재생이다. 특히 50㎐이하의 경우 LP는 턴테이블의 회전편차나 카트리지의 트레이싱 능력으로, 60년대까지의 진공관 앰프는 저음역의 주파수 응답특성 등으로 그 재생이 매우 어려웠다. 그러나 무엇보다 스피커의 저음 재생이 가장 힘든 부분이라 한다.
100㎐까지는 비교적 지름이 크지않은 우퍼로도 재생되지만, 70㎐ 이하로 내려갈수록 기하급수적으로우퍼의 지름이 커져야 한다.
20㎐정도의 저음은 충분한 음압으로 내기 위해서는 지름이 46㎝ 정도인 우퍼를 사용해야 한다. 게다가 이 우퍼를 담아 저음을 들려줄 인클로저의 크기도 커야하며 또한 이를 설치할 실내공간도 필요하다.
저음을 제대로 내려면 우퍼와 크기와 걸 맞는 실내공간이 필요하다. 다시 말해 넓은 실내공간이 충분치 않으면 초대형 우퍼를 놓아봐야 별 효과가 없다. 20㎐ 저음의 파장은 약 16m로, 이런 긴 파장의 음은 적어도 10평 이상의 실내가 되어야 그 이하의 저음까지 음감을 제대로 들을 수 있다.
즉 스피커에서 리스닝 포인트까지 16m정도 떨어진 곳에서 들어야 20㎐까지 내려가는 초저음을 충분히 만끽할 수 있지만 파장의 1/4크기 정도만 떨어져도 실용상 충분한 저음을 느낄 수 있다. 그러므로 충분한 저음을 듣기 위해서는 스피커와 리스닝 포인트가 4m 이상은 떨어져야 한다.
또 실내공간은 소멸되지 않고 남아있는 주로 400㎐ 이하에서 생기는 정재파(standing wave)가 흡수되어 없어지도록 해야 음이 벽면에 반사되면서 “웅~ 웅~”거리는 소리를 줄일 수 있다. 고로 어떤 사람은 실내를 부정형의 꼴로 개조하기도 하는데 이는 상당한 투자가 필요하므로 일반적으로는 카펫을 깔고 두꺼운 커튼을 창문에 치며 특히 벽 모서리에 튜브트랩 등 음을 잘 흡수하는 물체를 배치하면 효과적이다.
우리나라와 같이 좁은 아파트공간에서 오디오 기기만을 가지고 충분한 저음을 얻으려는 시도는 다소 무모할 수도 있다.
예를 들면 알텍 A5 스피커 등은 수 백명을 수용하는 극장에서 사용하는 초대형 스피커로 4평 정도의 공간에서는 부적절한 것이다.
다. 각 오디오 기기에서 저음 재생의 문제
1) 앰프
질 좋은 저음 재생은 대부분 파워 앰프에 의해 결정된다. 저음역에 가장 많은 구동에너지가 필요하므로 충분한 양감의 저음을 얻으려면 충분한 구동능력을 갖춘 파워앰프가 필요하다. 그렇다고 무조건 출력이 크다고 좋은 것이 아니라 밀도있는 질감을 표현할 충실한 전원부가 필요하다.
트랜지스터식 앰프에서 저음구동능력이 좋은 것은 음성신호가 증폭되는 단계에서 콘덴서를 일절 쓰지않는 DC앰프이다.
콘덴서는 교류는 통과시키지만 직류를 차단하는 성질이 있으므로 신호 증폭단에 콘덴서가 없으면 이론적으로 직류성분까지 증폭한다. 다시 말해 20㎐ 이하의 아주 낮은 주파수까지도 안정적으로 증폭할 수 있다. 청감상으로도 이런 DC앰프가 저음구동 능력이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 제품으로는 Mark Levinson과 Krell과 같은 하이앤드 파워앰프가 거의 DC앰프이고 McIntoshi 파워앰프는 트랜지스터식이라도 단권트랜스라는 출력트랜스를 사용하므로 DC앰프가 아니다. 또 일제나 국산의 인트그레이티드나 파워앰프는 대부분 입력단에 커플링 콘덴서를 사용하므로 DC앰프가 아니다.
저음재생을 위한 최고의 앰프는 배터리구동 DC앰프라는 견해도 있다. 즉 AC전원 대신 단건전지를 복수개 연결한 것과 재충전용 배터리 팩을 사용하는 방법이다. 이는 교류앰프에서 교류를 정류하여 직류화하지만 60㎐의 교류성분과 이의 배수인 120㎐ 성분이 복합되어 험잡음이 들리는데 상기의 배터리구동 DC앰프는 험잡음을 내지않는 구조인 것이다.
진공관앰프는 특히 100㎐ 이하의 초저음 재생에 불리하다. 이는 진공관의 높은 임피던스와 스피커의 낮은 임피던스를 매칭하기 위해 쓰는 출력트랜스때문이다.
고로 돈에 제약만 받지 않는다면 초저음은 배터리구동 DC앰프로, 중저역은 관구식 KT88이나 WE350B푸시풀앰프로 사용하면 매우 환상적인 결과를 얻을 수 있다고 한다.
2) 스피커
현재 많은 연구결과 50㎐까지의 저음은 비교적 크지않은 인클로저에서도 얻을 수 있다. 하지만 좁은 인클로저에서 낮은 저음을 내게 하려면 큰 파워가 필요하므로 200W이상의 출력을 내는 앰프를 써야 하는 반사적인 불이익이 있다. 로저스의 LS 3/5A와 셀레스천 SL-700과 같은 소형 2웨이 스피커는 점음원이 가까워 음장감과 순간 응답특성이 좋으나 ,단 하나의 결점은 70㎐이하의 충분한 저음을 얻을 수 없다는 것이다. 이는 콘트라베이스나 파이프오르간과 같은 악기의 초저음을 재생하는데 부족하다.
이를 위해 가끔 서브우퍼를 쓰기도 하는데 그 결과 “얻는 것은 저음이요, 잃는 것은 정확한 음상과 정위감”이란 말도 있다.
따라서 다른 방법으로 바이오이어링 또는 바이앰핑용 스피커단자를 만들어 쓴다. 우선 바이와이어링하면 앰프에서 스피커까지 케이블이 2배로 소요되지만 소형 2웨이 스피커의 각 스피커유닛이 일점 접지된 상태가 되기 때문에 저음이 보다 명확해지고 역감이 생기는 느낌이 들며, 바이앰핑 즉 중고역을 한 대의 앰프로 저역을 다른 한 대의 앰프로 구동하면저음을 보다 분명하고 힘찬 느낌을 받을 것이다.
3) LP, CD, DAT 등의 음악소스
LP는 턴테이블의 정확한 회전을 해야 음의 피치가 정확한 저음을 얻을 수 있고, 카트리지도 트레이싱 능력이 좋아야 한다.
저음만을 보면 MC(Moving Coil)카트리지보다는 MM(Moving Magnetic)형이 트레이싱능력이 좋다. 이는 Telac에서 발매한 차이코프스키의 “1812년 서곡”의 대포발사음 등을 들으면 알 수 있다. 이 음반은 무려 16㎐의 초저음을 담고 있다.
다만 덴마크 오르토폰사의 SPU카트리지와 같은 MC형 카트리지는 파이프오르간과 같은 중저역의 음을 아주 독특한 음향으로 재생하여 나름대로 고정적인 애호가를 확보하고 있다고 한다. 테이프의 경우는 오픈 릴 테이프의 경우가 가장 낫다.
CD는 기본적으로 DC에서부터 20㎑에 이르는 평탄한 주파수 특성이 있으므로 저음재생에 무리가 없다.
2. 음악에서의 저음
음악에 있어서 저음은 화려한 고음을 만들어내는 음악을 화음으로 받칠 뿐 아니라 때로는 음악전체의 흐름을 주도하기도 한다.
가. 오르간의 저음효과
저음에 있어서 가장 대표적인 것은 파이프오르간으로 건반을 누르면 각각의 파이프에 강력한 공기를 불어넣어 음을 만들어 내는 일종의 건반이 있는 관악기이다. 현재 세계 최대의 파이프오르간은 미국 애틀란타시에 있는 것으로 7단의 손건반과 페달건반, 19m에서 4.76㎜까지의 33,112개의 파이프와 1,477개의 스톱을 갖고 있으며 그 음역은 12옥타브에 달한다고 한다. 높이 19m의 파이프 에서 나오는 최저음의 주파수는 대략 8㎐라고 하니 이는 소리라기보다는 진동으로 존재한다고 봐야 한다.
오르간에 부속된 수많은 파이프는 풀 파이프와 리드 파이프로 구분되는데, 풀 파이프란 장식적인 효과가 높은 것으로 주로 저역 쪽에 사용되는 큰 금속관이다. 원리는 리코더와 같은 것으로 바람을 통과시키면 구멍을 통해 음을 발생시킨다. 그 길이에 따라 음의 높이가 결정되는데 이는 일정한 비율로 정해지며 파이프 하나로 한 음 밖에 내지 못한다. 재질은 주석과 납의 합금이며 주석 함유량이 많을수록 밝은 음색을 내고 이 것이 적을수록 차분한 음을 낸다.
이에 비해 리드 파이프는 마치 클라리넷과 같은 구조로 공명통 속에 있는 리드를 울려 소리를 만들어 주로 고역쪽에 사용된다.
나. 피아노의 저음효과
한편 피아노의 경우는 16세기에 크리스토포리가 처음 발명한 이래 20세기 초반까지 그 음역과 구조에 많은 개량이 끊임없이 이루어져 왔다. 피아노는 건반을 누르면 해머가 현을 때리고 튀어나온 후 댐퍼가 현에 닿아 오랜 진동을 막는 것이다. 물론 페달을 밟으면 댐퍼가 정지하여 울림이 계속된다. 피아노만큼 거의 모든 음역을 포함한 것도 없을 것이다.
현재의 피아노는 88개의 건반에 A5~C5의 옥타브를 갖는 것이 대부분이다. 그러나 그랜드피아노의 경우 같은 음역이라도 크기는 다를 수 있다. 이런 차이는 저음부의 문제 때문인데 피아노는 일종의 현악기이므로 현의 굵기와 장력이 일정할 경우, 주파수는 현의 길이에 반비례하는데 이는 한 옥타브가 내려 갈 때마다 두 배 길이의 현이 필요하게 된다. 중음이나 고음부에서는 이를 그다지 신경쓸 필요는 없지만 저음부는 이를 그대로 대입할 경우 엄청난 길이가 되어 버린다.
따라서 대개의 경우는 저음현에 동선을 감아서 무겁게 하지만 실제 콘서트에서 풍부한 저음을 내기 위해서는 아무래도 길이를 길게 할 필요가 있기 때문에 콘서트용 피아노의 길이는 274㎝에 달하게 되는 것이다.
다. 기타 악기의 저음 효과
다음으로 관현악에 사용되는 악기에 대해 살펴보면, 목관악기 중 가장 낮은 음을 낼 수 있는 악기는 콘트라파곳으로서 콘트라 베이스보다도 한음 낮은 B2(29.14㎐)음이 나온다. 이는 관현악 중에서 가장 낮은 음을 내는 것이다.
클라리넷에서도 콘트라베이스 클라리넷이라는 것이 있어서 베이스클라리넷보다 낮은 음을 내지만 이 콘트라파곳에는 미치지 못한다. 콘트라파곳은 관의 길이만 도 548㎝를 넘는다. 앞서 말한 리하르트 슈트라우스의 `알프스 교향곡'의 서주에서 콘트라파곳의 최저음이 지속되며, 라벨의 `왼손을 위한 협주곡'에서는 콘트라 파곳의 독주를 들어볼 수 있다.
금관악기들은 그 음량에 비해 음의 대역은 목관악기들보다 좁은 편이다. 그중에서도 콘트라베이스 튜바는 콘트라파곳과 거의 같은 정도의 낮은 음을 낸다. 물론 이 최저음을 실제로 연주할 경우는 흔치 않지만, 바그너의 악극 `니벨룽겐의 반지'나 부르크의 교향곡 `제7번' 또는 `제9번'의 경우 이 콘트라베이스 투바를 포함한 장중한 튜바들의 소리를 즐겨 들을 수 있다.
현악기 중에서 가장 낮은 음을 내는 것은 물론 콘트라베이스이다. 일반적인 4현의 것은 E1까지 낼수 있지만 5현의 것은 C1(32.7㎐)까지 소리가 난다. 그런데 콘트라파곳과는 달리 관현악에서는 악기의 수가 많기 때문에 저음의 양적인 면으로는 훨씬 유리한 자리를 차지하고 있다. 콘트라베이스는 통상적으로 3/4의 것이 자주 사용되지만 빈 뮤직페라인에 보관되고 있는 것은 그 높이가 무려 3m에 달한다.
첼로의 경우 음역은 콘트라베이스보다 작지만 그 표현력이 대단히 뛰어나다. 그리고 의외의 악기로서 하프를 들 수 있다. 최저역은 C2(30.9㎐)에 달하며 피아노와 파이프 오르간을 제외한다면 관현악에서는 단연코 가장 넓은 음역을 갖는 것이 바로 하프이다.
타악기의 경우는 단연코 대태고의 위력을 생각해 볼 수 있다. 20㎐이하의 소리를 느낄 수 있으며 음량도 커서 오케스트라의 튜티 부분에 있어서도 그 존재감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 때로는 다른 악기들을 압도해 버리고 만다. 물론 명확한 음을 내지 못한다는 절대적인 한계점이 있지만, 다른 악기들과 총체적으로 함께 연주될 경우에는 화음 속의 베이스를 담당하는 중요한 역할을 하게 된다.
3. 연주에 따른 저음
간혹 음악회장을 찾아가보면 재미 있는 모습을 발견하게 된다. 그것은 바로 오케스트라의 배치 상황이다. 대부분의 경우는 바라보는 정면에서 좌측부터 제1바이올린, 제2바이올린, 비올라, 첼로의 순서대로 배열이 되며 콘트라베이스는 첼로의 뒷편에 자리잡고 있다. 현악기의 뒤에는 목관악기와 금관악기, 그리고 타악기가 있다.
그런데 간혹 제일 우측에 첼로 대신 제2바이올린이 자리잡고 첼로와 콘트라베이스가 제2바이올린의 자리를 차지하고 있는 경우도 눈에 띈다.
전자는 20세기 초반에 스토코프스키가 고안한 방법으로서 저음 악기와 고음악기를 따로 모아서 음향학적으로 유리한 결과를 가져온 일명 `미국형' 배치방식이며, 후자는 19세기부터 전통적으로 내려온 시각적인 효과를 중시한 `유럽형'배치방식이다.
미국형 배치방식의 경우는 저음 악기와 고음악기가 서로 모여 있게 되므로 좌우 소리의 구분이 좀더 명확해지고 특히 총연주시 파묻혀 버리기 쉬운 저음의 색채를 좀더 분명하게 표현하고자 한 시도이다. 이에 비해 유럽형 배치는 관객에게 시각적인 통일감을 제공하면서 음의 총체성을 중시하고 있다.
따라서 좀더 분석적으로 음악을 감상하고자 한다면 미국형 배치방법이 효율적일 것이다. 그런데 많은 오케스트라가 이러한 미국형 배치를 이용하고 있음에도 불구하고 유럽형 배치를 고집하는 지휘자들도 있다.
예컨대 쿠벨릭의 경우는 일관하여 유럽형 배치를 이용하고 있는 경우이며 현재 레닌그라드 필을 이끌고 있는 데미르카노프도 유럽형 배치를 즐긴다.
카라얀의 경우 생전에는 미국형 배치를 항상 이용해 왔지만 간혹 연주회장의 사정에 따라 유럽형 배치를 이용하는 경우도 있었다.
물론 이러한 배치는 지휘자의 음악관이나 취향에 따라 다를 수도 있다. 그러나 특히 저음의 표현에 있어서 미국형 배치가 음향학적인 측면이나 그 효과면에 있어서도 우월할 것임에는 틀림이 없다.
이 원리는 오디오에서도 나타나 듯이 미국의 대표적인 기기들은 설계자체가 음의 분리를 중시하므로 록, 재즈 등을 듣는데 좀 더 리얼하게 들을 수 있으며, 영국이나 유럽의 대표적인 기기들은 음의 전체적인 조화를 중시하므로 모난 음이 나오지 않는 클래식 등을 주로 듣는 사람들이 선호한다고 한다.
스피커에서 대표적인 미국식은 JBL을 들고 이에 비교하여 영국식은 탄노이를 일반적으로 말한다.
-위 글은 “하이파이 저널” 1993년 제1권 2호의 내용을 참고함
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