위상 (Phase)

 

파형의 위치

 

지난번 소리의 원리에 대한 포스팅에서, Sine 파의 다이어그램을 살펴보며 위상이 무엇인지 본 적이 있었다.

위상이란 사물의 위치와 상태를 말하며, 소리에서 위상이라 하면, 파형의 한 주기(한번의 진동)에서 첫 시작점의 각도 혹은 어느 한순간의 위치를 말한다.

 

위에 0도, 90도, 180도, 270도, 360도는 파형에서 각각 특정한 지점을 나타낸다. 
보면, 90도의 위치에서는 진폭의 최대 점을 찍었으며, 270도의 위치에서는 진폭의 최저점을 찍었다. 

 

 

파형 간의 상호작용

2개 이상의 파형이 서로 만나거나 겹치게 되면 새로운 파형을 생성하게 된다.
위의 그림과 같이 Sine 1이라는 sine 파가 하나 있다고 하자. 그림 맨 위의 Sine 1이라는 파형에는 A ~ E 지점이 각각 있다.

 

여기에 Sine 1과 동일한 형태인 sine 2라는 파형을 같은 위치에 얹게 된다면, (즉, Sine 2의 첫 시작점이 Sine 1의 시작점인 A 지점의 위치에 겹치도록 놓는다면) 위와 같이 진폭이 보강되면서 소리가 더 커진다. (같은 시간에 같은 소리를 겹치면 소리가 더 커진다는 것.)

 

하지만 반대로,  위의 그림과 같이 sine 3이라는 파형 위에, 180도로 뒤집어놓은 Sine 4라는 파형을 얹어놓으면 (Sine 4의 시작점을 Sine 3의 시작점인 A 지점의 위치에 겹치도록 놓는다면) 역상 관계가 되면서 서로 상쇄가 되어 소리가 들리지 않게 되는데,

 

이것을 Phase Cancellation이라고 한다.
즉, 같은 위치에 +5과 -5을 얹으면 0 이 되면서 그 소리는 안 들린다. 


이렇게 2개 이상의 파형이 겹치면서 위치마다 진폭이 보강되거나 상쇄되면서 전혀 다른 새로운 파형 생성을 하게 된다.

 

 

위 그림에서 Wave 5라는 파형과 Wave 6 라는 파형이 서로 만나게 되면 전혀 다른 파형을 생성하듯이 말이다.
보통 우리가 듣는 소리는, 여러 파형이 겹쳐 얽힌 듯이 복잡한 파형으로 나타난다. 위에 예로 든 sine 파처럼 그렇게 단순하지 않다.

 

 

위상에 대하여 알아야 하는 이유가 무엇일까?

우리가 Logic Pro 혹은 Pro Tools 등의 DAW에서 소리를 Layering 할 때가 있다. 이때 서로 역상 관계로 인하여 소리가 마스킹되지는 않는지 유의해야 한다.
ex) 드럼 Kick 소리를 두 가지를 Layering 쓰고 싶은데, 같은 위치에서 하나의 소리는 튀어나오고, 하나의 소리는  들어가게 되면, 다른 소리를 잡아먹게 되므로 오히려 한 가지 Kick 소리를 쓰는 것보다 좋지 않을 수도 있다.

 

그리고, 이런 위상에 따른 변화를 이용하여 일부러 다양한 효과를 내기도 하는데, 위상 변화를 이용한 이펙터들에 대한 내용은 추후 다시 정리할 것이다.

위상 반전을 이용하는 또 하나의 예로, 흔히 노이즈캔슬링 이어폰이나 헤드폰이 있다. 외부의 소리를 헤드폰에서 포착하여 역위 상을 만들어서 우리에게 전달이 되는데, 이것이 바로 위상 상쇄의 원리를 이용한 것이다.