[자연과학] 음악 속의 물리에 관한 내용

Physics in Music
서론
성악부터 오케스트라까지, 음악의 기본 원리가 파동이라고 할 수 있을 정도로 음악을 자세히 듣다 보면 그 안에 물리학적인 조화로움이 내재되어 있음을 알 수 있다. 파동에 대한 연구는 꾸준히 계속되어 왔으며, 이러한 것을 토대로 녹음 기술의 혁신적인 변화와 과거에는 존재하지 않았던 전자기타를 비롯한 몇몇 전자 악기들의 발달 등이 이루어지게 되었고 성악 또한 이러한 기악과 같이 함께 발달하여 왔다. 여기서는 기악과 성악에서 발견할 수 있는 물리적 지식을 다루고 그 조화로움에 대해 논해 보고자 한다.
본론
음악은 크게 기악과 성악으로 나뉘게 되는데, 성악은 인간의 발성이 기초가 되는 음악이고 기악은 악기를 이용한 음악을 말한다. 이들 모두 기본적인 서양의 음계에 기초를 하고 있다. 옥타브 및 음계에 따른 표준 주파수는 다음과 같으며 여기서 각 음 사이의 관계를 알아볼 수 있다.
표에서와 같이, 동일 음계에서 한 옥타브씩 올라갈 때에는 주파수가 2배로 증가하게 되고, 반 음씩 올라갈 때 마다 주파수가 증가하는 비율 또한 동일하게 나타난다. 이와 같은 음계는 피타고라스가 현의 길이를 2 : 3으로 내분하여 얻은 음을 완전 5도로 취하여, 이 과정을 여러 번 반복하여 얻은 음들을 토대로 12음계를 얻었다. 현재 쓰이는 음계는 이와는 조금 상이한 것으로 평균율을 사용하는데, 위와 같이 반 음씩 올라갈 때마다 주파수가 배 씩 증가하도록 하여 12음계의 12개 음(C-C#-D-D#-E-F-F#-G-G#-A-A#-B)들이 등비수열을 이루게 …
악기에는 관악기, 현악기, 타악기 등 그 종류도 다양하고 소리가 나는 원리 또한 다양하다. 이러한 악기들의 음색은 다음 요소에 의해 결정되게 된다.

1. 배음의 비율

2. 음의 진동 방식

3. 음의 시작 방식

4. 음의 감쇄 비율

5. 음의 트레몰로