음파

사운드는 기타 줄을 튕기거나, 성대를 울리거나, 콘 스피커에서 나오는 소리처럼 공기의 진동에서 시작됩니다. 이러한 진동은 근처의 공기 분자들을 밀어서 공기 압력을 약간 높입니다. 일정 압력을 받은 공기 분자들은 다시 주변을 둘러싼 공기 분자들을 밀고, 그 공기 분자들은 다시 주변 공기 분자들을 미는 식으로 진행됩니다. 압력이 높은 영역이 공기를 밀고 나가므로 압력이 낮은 영역은 그대로 뒤에 남습니다. 압력 변화로 인한 파동이 청자에게 도달하면 해당 파동이 귀의 수용 감각을 진동시키며 청자는 그러한 진동을 사운드로 인식하게 됩니다.

오디오를 나타내는 시각적 파형은 공기 압력의 파동을 반영합니다. 파형에서 영점선은 주변 공기 압력입니다. 선이 최고점을 향해 올라가면 높은 압력을 나타내는 것이고, 최저점을 향해 내려가면 낮은 압력을 나타내는 것입니다.

시각적인 파형으로 표시된 음파

A. 영점선 B. 낮은 압력 영역 C. 높은 압력 영역 

파형 측정

다음과 같은 몇 가지 측정 방법을 통해 파형의 특성을 이해할 수 있습니다.

진폭

파형의 최고점에서 최저점까지의 압력 변화를 나타냅니다. 높은 진폭 파형은 큰 소리를 나타내고, 낮은 진폭 파형은 조용한 소리를 나타냅니다.

주기

압력이 0인 지점에서 시작하여, 높은 압력으로, 낮은 압력으로, 다시 압력이 0인 지점에 도달할 때까지를 나타내는 단일한 압력 변화의 시퀀스이며, 이 시퀀스가 반복됩니다.

주파수

헤르츠(Hz) 단위로 측정되며, 초당 주기 수를 나타냅니다. 예를 들어 1000Hz 파형의 경우 초당 1000 주기 수를 의미합니다. 주파수가 높을수록 음조도 높아집니다.

위상

360도로 측정되며, 주기에서의 파형 위치를 나타냅니다. 0도는 시작점이고, 90도는 다음으로 높은 압력이고, 180도는 중간 지점이고, 270도는 낮은 압력이고, 360도는 끝점입니다.

파장

인치나 센티미터와 같은 단위로 측정되며, 같은 각도의 위상을 가진 두 지점 사이의 거리입니다. 주파수가 늘어나면 파장은 줄어듭니다.

단일 주기(왼쪽), 전체 20Hz 파형(오른쪽)

A. 파장 B. 위상 각도 C. 진폭 D. 1초 

음파가 상호 작용하는 방법

두 개 이상의 음파가 만나면 서로 보강되거나 상쇄됩니다. 최고점과 최저점이 완전히 같은 위상으로 만나는 경우 서로 강화하여 두 개의 각 파형보다 높은 진폭의 파형을 생성합니다.

두 파형의 최고점과 최저점이 완전히 반대 위상으로 만나면 서로 상쇄하여 파형을 생성하지 않습니다.

그러나 대부분의 경우 파동은 양의 차이는 있겠지만 서로 다른 위상으로 만나 개별 파형보다 복잡하게 결합된 파형을 생성합니다. 음악, 음성, 노이즈, 기타 사운드 등을 나타내는 복잡한 파형은 각 사운드의 파형을 결합하여 형성된 것입니다.

참고:

단일 악기라도 고유한 물리적 구조 때문에 극단적으로 복잡한 파동을 만들 수 있습니다. 이것이 바로 바이올린과 트럼펫이 같은 악보를 연주하더라도 다른 사운드를 내는 이유입니다.

같은 위상의 파동은 서로 강화합니다.

반대 위상의 파동은 서로 상쇄합니다.

두 개의 단순한 파동이 결합하여 복잡한 파동을 생성합니다.

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