과학·환경 소리 과학의 미래

[소리과학의 미래] 보이스피싱범 식별에서 음향 치유까지…‘음색’이 보여주는 신비한 세계

입력 2023.10.15 20:44

최복경 한국해양과학기술원 동해연구소장

우리가 듣는 소리에는 색깔이 있다. 이것을 말 그대로 ‘음색(timbre, tone color)’이라고 부른다.

같은 음을 내더라도 피아노 소리인지 기타 소리인지를 구분할 수 있는 것은 음색 때문이다. 같은 악기라도 연주 기법에 따라 느낌이 달라지는 것 역시 음색 변화에서 비롯되는 일이다.

사람 목소리를 듣고 누구인지를 판별할 수 있고, 모르는 사람의 목소리라도 감기에 걸린 상태인지 아닌지를 알 수 있는 것도 음색의 영향이다.

음색은 소리 파동의 형태가 결정한다. 파동 형태는 소리의 크기, 배음 주파수, 시간적 파형 변화 등으로 만들어진다. 즉 같은 소리라도 그 크기가 달라지면 느낌이 달라지며, 주파수의 배음 구조에 따라 같은 음높이라도 느낌이 구별된다. 또 시간상으로 어떻게 파형이 구성되느냐에 따라서도 음색이 달라진다.

바이올린은 최고의 음색을 지닌 악기라는 명성을 가지고 있다. 4옥타브 이상의 음역을 가지며, 반음을 자유롭게 낼 수 있다. 사람의 목소리 톤에 근접한 주파수 대역을 지니고 있어서 연주를 들은 사람은 풍부한 감성을 느낄 수 있다. 바이올린은 구조적으로 공명을 다양하게 일으켜 여러 음색을 잘 표현한다.

요즘은 휴대전화로 음악이나 영상을 많이 듣거나 본다. 휴대전화에 장착된 이퀄라이저 기능을 조절해보면 저음 또는 고음을 강하게 들을 수 있는데, 이러면 음색이 달라지는 경험을 할 수 있다. 또한 음악당에서 오케스트라 연주를 감상하면 강렬하고 풍부한 소리를 듣게 되는데, 이는 음악당 내부의 공간 울림 효과가 더해져서 음색에 영향을 주기 때문이다.

사람 목소리에서 비롯되는 음색은 방송국 아나운서의 목소리를 통해 중요한 특징을 파악할 수 있다. 아나운서의 목소리는 안정적이고 절제돼 있다. 이는 발성법 등을 통한 훈련이 사람들이 선호하는 음색으로 목소리를 바꾸기 때문이다. 그래서 아나운서들의 목소리는 대부분 비슷한 음색으로 들린다.

사회적으로 심각한 문제로 대두되고 있는 보이스피싱범의 전화 목소리를 식별하기 위한 노력에도 음색이 쓰인다. ‘성문’, 즉 음성 지문 분석 기술이 국립과학수사연구원에서 활용되고 있다. 이때 소리나 파동을 시각화하는 장비인 ‘스펙트로그램’이 음색 판별에 사용되는 기술이다.

음색은 인간 정서에도 많은 영향을 준다. 이 때문에 쾌적한 음색, 불쾌한 음색, 편안한 음색 등을 만들고 연구하기 위한 노력이 필요하다. 이런 환경을 고려한 음색에 대한 세심하고 다양한 접근은 심리 음향 치유는 물론 악기와 음향 기술, 사람 목소리 연구, 각종 소음에 대한 평가 등 광범위하게 적용될 수 있다.

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앞으로 인공지능(AI)이 접목돼 음색 연구가 확장된다면 옛사람의 목소리를 구사하는 가상인간을 컴퓨터 네트워크 안에 만들거나 원로 가수의 노래를 복원할 수 있을 것이다.

다만 음색에 대한 정의는 아직도 명확하지 않으며, 관련된 여러 학문 분야에서 여러 주장과 논쟁들이 진행 중이다. 따라서 앞으로 다양한 방향의 연구를 통해 많은 분야에 응용될 수 있는 음색 연구가 활성화되기를 희망한다. 음악가와 연주가, 음향학자, 물리학자, 심리학자 등의 관심과 노력이 필요하다.