두 소리 각각의 주파수 파형의 개괄선을 구하고 서로 차감하여 두 소리를 비교할 수 있는 프로그램입니다. 최대 4쌍의 소리를 동시에 확인 가능.
개요
본 프로그램은 두 개의 소리가 주파수 상에서 어떤 차이가 있는지 알아보기 위한 것입니다. 상식적으로는, 두 개 소리의 주파수 파형을 구한 뒤에 그 둘의 차이, 즉 감산 연산을 실시하면 됩니다. 하지만 현실적으로는 주파수 파형이 너무 복잡하여 오류가 많이 발생하기에 실질적인 사용은 거의 불가능합니다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 프로그램에서는 주파수 파형의 개괄선(Envelope)을 구한 뒤, 그 두 개의 개괄선의 차이(감산 연산)를 구함으로써 문제를 해결하였습니다.
어떤 소리의 주파수 파형의 개괄선에서 다른 소리의 주파수 파형의 개괄선을 차감하여 그 둘의 차이를 그래프로 보여주는 이러한 분석법은 아직 아무도 시도하지 않은 방법이며, 따라서 이러한 차감 결과 그래프를 지칭하는 용어도 아직 없기에 그러한 주파수 파형의 개괄선 차감 결과 그래프를 'HIS 그래프' , 또한 'HIS 그래프' 에서 나타나는 특성을 'HIS 특성' 이라고 지칭하였습니다.
이 분석법은 본인이 크레모나 바이올린 제작 학교에 다닐 때 졸업 논문으로 처음 시도하였으며 그 당시에는 해당 분석법의 실현 또는 적용 가능 여부를 판단하는 것이 주목적이었기에 간단히 CLI (Command Line Interface)프로그램으로 제작했었으나 CLI 프로그램은 본인 이외에는 사용이 어려워 이번 기회에 더 사용하기 쉬운 GUI (Graphical User Interface) 프로그램으로 개량하였습니다.
기술적인 과정을 간단히 설명하자면, 두 개의 소리 A, B가 있을 때,
A의 주파수 파형( FFT : Fast Fourier Transform)을 구한다.
위에서 구한 A의 주파수 파형의 개괄선(LPC Spectral Envelope)을 구한다.
B도 동일하게 실행한다.
A의 주파수 파형의 개괄선에서 B의 주파수 파형의 개괄선을 빼서 둘의 차이 값을 구한다.
이러한 순서로 계산하게 됩니다. 주파수 파형의 개괄선을 구하는 방법은 LPC, MFCC 등 여러 방법이 있지만 여기에서는 많이 알려진 LPC 방법을 사용하였습니다.
용도
두 개의 소리를 비교해야 하는 경우, 또는 두 개 소리의 변화 또는 차이를 알고자 하는 경우에는 모두 사용할 수 있습니다.
예를 들어 바이올린의 경우에는,
사운드포스트의 위치 변화에 따른 소리 변화
브릿지의 형상 변화에 따른 소리 변화
현 교체에 따른 소리 변화
등이 있으며 소리의 비교가 필요한 경우라면 다양하게 응용할 수 있습니다.
또한, 본 프로그램의 개발 목적이며 가장 중요한 쓰임새는 바이올린 몸통 ( 바이올린에서 현을 제외한 ) 만의 음향특성을 알고자 하는 경우입니다. 즉 어떤 음향 특성을 가진 현의 진동이 바이올린 몸통을 거치면서 어떻게 증폭(또는 감쇠)되는지, 다시 말하면 바이올린 몸통이 어떠한 음향 ( 증폭 ) 특성을 가지고 있는지 알아보는 것입니다. ( 이 연구는 본인의 졸업 논문 주제였기에 차후에 정리하여 공개할 예정입니다. )
바이올린의 음향 특성을 확인하는 방법에는 몇가지 방법이 존재하지만 각각 커다란 문제점을 가지고 있습니다. 그 중에서 Tap tone 방식은 그 악기의 공명을 확인하는 것으로서 공명 주파수 이외의 다른 주파수 대역은 설명할 수 없다는 단점이 있습니다. 예를 들어 1 kHz 대역에서 공명이 확인된다고 가정한다면, 해당 대역에서는 소리가 커질 것이라고 예측할 수 있지만 다른 주파수 대역에서는 어찌 되는지 알 수가 없습니다. 바이올린의 실제 연주 음을 분석하는 방법은, 현의 종류에 따라 소리가 바뀌므로 그 또한 바이올린 본연의 음향 특성이라고는 말하기 어렵습니다. 이러한 현존의 방법들이 가진 문제를 해결하는 것이 본 프로그램의 가장 중요한 목적이자 용도입니다.
우선 바이올린에 한정하여 몇 가지 쓰임새만 나열하였으나 아이디어에 따라 그 쓰임새는 무궁무진하다고 말할 수 있습니다. 바이올린뿐만 아니라 기타, 피아노, 하프 등 악기 외에도 소리를 비교하고 싶은 경우에는 어디든지 사용할 수 있을 것입니다.
인스톨
본 프로그램은 포터블 버전이므로 별도의 설치작업은 필요없습니다.
압축을 풀고 'Sound_Comparing_Analyzer_v.X.X.X' 폴더에 있는 'Sound_Comparing_Analyzer_v.X.X.X.exe' 파일을 더블클릭하면 바로 프로그램이 실행됩니다. 단, 컴퓨터의 사양에 따라 실행에 시간이 오래 걸리는 경우가 있습니다.
HIS 그래프와 HIS 특성
HIS 그래프에서 나타나는 HIS 특성을 5가지 유형으로 분류하고 다음과 같이 정의합니다.
(자세한 내용은 차후 별도 보고서에서 설명 예정)
구분 명칭 판별 설명
구간 Live Zone 값 > 0 증폭되는 구간
Suspended Zone 값 ≒ 0 증폭도 감쇄도 일어나지 않는 구간
Dead Zone 값 < 0 감쇄되는 구간
지점 Live Spot 위로 뾰족 국지적 증폭 지점
Dead Spot 아래로 뾰족 국지적 감쇄 지점Live/Suspended/Dead Zone 의 판별은 그 구간의 값, 즉 값이 양수이면 Live, 0 에 가까우면 Suspended, 음수이면 Dead Zone 으로 판단하며, Live/Dead Spot 의 판별은 그 지점의 값이 아닌 주변과의 비교, 즉 곡선의 모양이 위로 뾰족한가 아래로 뾰족한가로 판별합니다. (아래 그림 참고)
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