About Modular Synth 5화 : 오실레이터와 LFO, VCA, VCF - 오실레이터 1편

옥자/매니저
2019-03-31 18:15
조회수 298

*About Modular Synth 5화 : 오실레이터와 LFO, VCA, VCF - 이번 포스팅은 `오실레이터 1편` 입니다!


오실레이터에서 소리가 나온다(?)

필터로 톤을 깎거나(?) 변조할 수 있다.

엠프는.. 소리를 키워준다?

..

신디사이저에 조금이라도 관심 있으신 분들이라면 다 알고있으실 내용들 입니다.


어바웃 모듈러신스 5화에서는 오실레이터, LFO, VCA, VCF 등 각 베이직 모듈들에 대해서 자세히 이야기해 보려고 하는데요, 

1. 각각의 모듈이 어떤 기능을 하는지

2.어떤 아웃풋/인풋 단자와 노브들이 있는지

3.여기에 CV가 어떤 식으로 적용되는지 (CV의 개념이 궁금하다면? 이전화  '4화 : 인풋 아웃풋 개념, 그 다음은 CV? - CV, Gate, Trigger, Midi' 참고)

4.기능별 카테고리 내에서 참고할 만한 다양한 모듈러신스 소개

등의 내용으로 진행할 예정이고, 필요하다면 이론적인 부분도 약간 곁들여서 설명하도록 하겠습니다.


시작하기에 앞서, 그냥 오실레이터면 오실레이터, 필터면 필터지 왜 앞에 VCO, VCA, VCF 이런 식으로 VC가 붙지? 하고 궁금하신 분들이 계신다면..

VC는 Voltage Controlled의 약자 입니다.  '전압으로 제어 되는 000이다' 라고 생각하시면 될것 같은데요, 모듈러신스는 전압을 이용해 컨트롤 하는 악기임을 이전 포스팅에서 계속 설명해 왔기 때문에 더 이상 자세히는 설명하지 않겠습니다. 이전 포스팅들을 참고해 주세요.^^

특별히 이번 5화는 조금 더 세세한 설명을 위해 분량을 나눠서 진행할 예정이고, 이번화는 오실레이터 1편으로 준비했습니다. 

시작해 보겠습니다.


VCO (Voltage Controlled Oscillator) 

오실레이터는 어떠한 입력이 필요없이 출력 단자에서 반복적이고 지속적인 신호 소스를 제공하는 모듈입니다.

즉, 패칭을 하지 않아도 아웃단에 케이블을 꽂으면 삐~뚜~ 하는 어떤 지속적인 사운드가 출력되거나, 귀에 들리는 주파수 범위(가청주파수)를 벗어나더라도 어떠한 '신호'는 지속적으로 출력됩니다. (모듈러신스의 종류는 워낙 방대하기 때문에, 기본 오실레이터가 아닌 엔벨롭과 같은 추가적인 기능이 장착된 모듈에 따라 트리거링이나 피치등, 입력이 있어야만 소리가 나는 모듈도 물론 있지만, 기본 '오실레이터 모듈' 이라는 가정하에.)

한마디로 오실레이터는 소리(신호소스)를 생성하는 모듈이며 기초적인 모듈러신스의 사운드 패칭은 여기서부터 시작합니다. (일단 소리가 나야 뭐라도 하겠죠?_?)

*오실레이터의 주파수가 낮아져서 가청 주파수의 범위를 벋어나면, 소리는 들리지 않지만 신호 소스는 마찬가지로 출력됩니다. 이를 LFO(Low-frequency oscillation)라고 하는데요, 다음편에서 자세히 이야기할 예정입니다!


모듈러그리드에 Oscillator를 한번 검색해 보시면 정말 다양한 모듈들이 나올 텐데요. (Modular Grid : 이전화 '3화 : 시작은 케이스부터 - 케이스와 파워(上)' 참고)

물론 같은 오실레이터지만, 제조사마다 디자인이 조금씩 다르고 앞서 설명한 것처럼 고유의 기능이 추가된(Variation된) 모듈들도 많이 있습니다.

'뭐 이렇게 종류가 많고 다 다르지?' 하실 수도 있겠지만, 결국 모든 오실레이터 모듈에는 '공통적으로 꼭 필요한 인풋과 아웃풋' 이 있습니다.

이처럼, 모듈의 기능에 따라 공통적으로 필요한 요소를 먼저 파악한다면, 새로운 모듈을 만나더라도 빨리 대응할 수 있게 되겠죠? (나머지 추가된 기능들은 그 이후에 파악해도 충분합니다.)


아날로그 VCO

오늘날 많은 '오실레이터' 모듈은 각각의 독특한 하모닉스의 설계를 통해 다양한 파형들을 생성할 수 있습니다. 따라서 개성 있는 톤과 음색적인 특성을 가진 제품들을 많이 볼 수 있는데요. (드럼 성향의 소리, 벨 성향의 소리, 드라이브 성향의 찌그러진 소리…. 그밖에 훨씬 다양한, '디자인된' 사운드를 가진 오실레이터들..)

그러나 초기에는 대부분의 오실레이터가 톱니, 사각, 삼각, 사인 등 2~4개의 기본 파형만 생성했는데요,

소리 합성에서 가장 기본이 되는 이 파형들에 대해 먼저 짚고 넘어가야 할 필요가 있을 것 같습니다.


1. 사인파(Sine wave)

오실레이터는 소리신호를 생성하는 모듈이기 때문에 소리에 관한 이야기를 잠시 하자면, 이 세상의 모든 존재하는 모든 소리는 수많은 배음들로 이루어져 있는데요, 

그중에는 그 소리의 음정(높낮이)을 알게 해주는 가장 낮은 배음인 기음(Fundamental : 기본이 되는 음)이 있고, 그 기음의 색(톤)을 만들어주는 배음(Harmonic)이 있습니다. 이러한 기음과 배음들은 모두 사인파(Sine wave)인데요,  이러한 수많은 사인파들이 합쳐져서 다양하고 복잡한 소리의 파형을 만들어냅니다.

사인파는 가장 기본이 되는 순수한 형태의 파형으로 기음만 존재하고 배음이 없는 파형입니다. 


앗, 갑자기 나타난 저 그래프가 익숙하지 않으신분들을 위해 잠시 설명하고 넘어갈께요.

파란색 물결 모양이 있는 왼쪽이 '타임 도메인(Time Domain)', 오른쪽이 '프리퀀시 도메인(Frequency Domain)' 인데요, 소리의 시각화를 위해 그래프로 표현하는 방법의 일종으로 보시면 되겠습니다.

특히 왼쪽의 타임도메인 상의 파형 이미지는 앞으로  많이 보시게 될 텐데요, 가로축은 시간, 세로축은 음량을 나타내고 있습니다.

오른쪽의 프리퀀시 도메인은 막대 형태의 그래프로 가로축은 주파수, 세로축은 음량을 나타냅니다.


2.삼각파 (Triangle wave)

삼각파는 홀수 배의 배음을 가지고 있는데 배수 n에 대해 1/n 제곱의 음량을 가지는 배음을 가지고 있습니다.

 

어바웃 모듈러신스에서는 이론적인 내용보다는 실제 모듈을 다루는데 초점을 두고 있지만, 파형에 대해 설명하다 보니 어쩔 수 없이 갑자기 'n 제곱 어쩌고'가 나왔습니다. ㅜㅜ

이 부분은 그냥 이해를 돕기 위한 부연 설명으로 생각해 주시고 가볍게 넘어가 주셔도 될 것 같아요. (그렇지만 참 흥미로운 이론입니다.)


3.펄스파 (Pulse wave)

스퀘어파, 혹은 사각파라고도 하지만, 정확히 이야기하자면 펄스파가 상위 개념이긴 합니다.

펄스파는 대칭 형태에 따라서 다른 배음을 가지는데, 대칭일 때는 홀수배의 배음을 가지고 음량은 배수 n에 대해 1/n이 되고 대칭 형태가 일그러지면 홀수배 이외의 배음을 추가로 갖게 됩니다.

펄스파라는 이름 자체가 어떤 펄스(주기 혹은 폭)를 가진 파형이라는 말일텐데요,

보시는 바와 같이 펄스파는 On/Off로만 이루어진 GATE 신호와도 같은 개념이라고 할 수 있습니다. 피치가 올라갔을 때(=모듈에서는 전압이 올라갔을 때)가 ON, 내려갔을 때가 OFF로 봤을 때 저 주기가 일정할 때(대칭일 때)를 '사각파'라고 한다는데.. (사실 어차피 영어에서 온 단어들인지라 저는 그다지 상관하지 않고 불렀던 것 같네요;;.)


특별히 펄스파는 오실레이터의 기본 기능 중에서 알아야 할 재밌는 요소 중에 하나인데요, 

오실레이터에서 펄스파의 '펄스'를 늘리거나 줄이는 것으로 사운드를 변조 할 수 있는데 이를 'Pulse Width Modulation(PWM : 펄스 폭 변조)' 이라고 합니다.

(PWM에 대해서는 오실레이터 3편에서 다시 이야기 하겠습니다.)


4. 톱니파 (Sawtooth wave)

쏘우파라고도 하며, 정수배의 배음을 가집니다. 배수 n에 대해 배음은 1/n의 음량을 가지고 있습니다. 



베이직한 오실레이터에서 앞서 언급 드린 이 4가지 기본파형들이 출력되는 아웃단을 한번 살펴보겠습니다.

*기본적인 아날로그 오실레이터. 왼쪽부터 Doepfer의 'A-110-1', Intellijel의 'Dixie II+', Pittsburgh Modular의 'Oscillator'


빨간색으로 표시된 부분이 이 기본적인 파형들이 출력되는 아웃단자 입니다.

(같은 파형이지만, 아날로그 회로로 설계된 모듈들이니만큼 각각의 제조사 별로 미묘한 음색의 차이가 발생할 수 있고, 유저들의 성향에 따라 "특정 VCO가 다른 VCO보다 톱니파나 혹은 사각파 소리가 더 좋다"고 이야기하기도 합니다.)


지금까지 기본적인 파형들에 대해 알아봤습니다.

하지만 오실레이터의 진정한 재미는 이 기본적인 파형들을 변화시키거나 완전히 새로운 웨이브 쉐입을 만들때부터 시작됩니다.


변형되는 파형들(Waveshapes)

아날로그 VCO는 종종 삼각파 혹은 쏘우파와 같은 특정 파형을 생성하는 '코어(Core)'를 기반으로 하는데요. 

다른 파형은 한 파형을 다른 파형으로 구부리거나 다시 정렬하는 내부 '웨이브 쉐이퍼(Waveshaper)'를 사용하여 만들어집니다.

이러한 구부러지거나 변형된 파형들이 제조 과정에서 발생한다면 제조사들은 오실레이터 출고 시에 이를 주의 깊게 보정 합니다. 

하지만 소리의 음색을 결정짓는 파형, 직접 이 웨이브쉐입을 구부리거나 변형할 수 있다면 재미있지 않을까요?

다양한 오실레이터 중 전면 패널에 이처럼 파형을 변형할 수 있도록 기능을 갖춘 제품들도 있습니다. 

*웨이브 쉐이핑 기능을 갖춘 모듈들. 왼쪽부터 Catalytic Audio의 'Model 158  Daul Sine',  Instruo의 'Ts-L', Pittsburgh Modular의 'Lifeforms Primary Oscillator', Noise의 'STO'.


이처럼 오실레이터의 아웃단에는 여러 가지 기본적인 파형부터 변형된 파형까지, 다양한 파형들이 출력되는데요.

마지막으로 다음의 한 가지만 더하면 오실레이터에서 출력될 수 있는 거의 모든 파형에 대해 언급했다고 보셔도 될 것 같습니다. 


Sub-Octaves

일부 VCO는 추가적인 '서브옥타브' 출력을 제공합니다.

이 파형은 보통 다른 파형 출력의 피치의 절반에 해당하는 사각파이며 베이스가 많은 사운드를 만들 수 있는데요,

일부 오실레이터는 더 많은 서브옥타브 출력을 제공하는데, 예를 들어 Erica Synth의 'Fusion VCO' 는 낮은 1옥타브와 2옥타브 출력을 제공하며, Analogue Solutions의 'VCO-SUB'도 메인 피치보다 3옥타브 낮은 출력을 제공합니다.

*왼쪽부터  Erica Synth의 'Fusion VCO', Analogue Solutions의 'VCO-SUB'


앞서 언급한 오실레이터의 기능들 중 하나 이상의 여러 기능을 제공하는 VCO도 많이 있는데요,

예를 들어 Sputnik Modular의 'Oscillator'는 사인파에서 사각파 또는 톱니 파형으로 교차할 수 있는 서브 옥타브(SUB) 출력과 웨이브쉐입(WAVESHAPE) 섹션이 모두 있습니다. 또 앞서 소개해 드린 Make Noise의 STO 등 유사한 기능들을 제공하는 다양한 오실레이터 모듈들이 있습니다.

*Sputnik Modular의 'Oscillator'_ 모듈 하단의 아웃섹션을 살펴보면 기본파형 말고도 서브옥타브, 웨이브쉐입 출력을 모두 제공한다.


몇몇 오실레이터들은 또한 음악적 포텐셜을 넓히는 서브옥타브들을 위해 웨이브쉐입을 추가적으로 제공하기 시작했는데요, 

예를 들어, ACL의 'multi function Discrete VCO' 는 모든 메인 파형을 옥타브 아래로 복제하여 출력합니다.

 *ACL의 'multi function Discrete VCO' _ 모듈 하단의 아웃섹션을 살펴보면 기본 파형 출력(좌)의 서브옥타브 출력(우)을 파형별로 모두 제공한다.

 

지금까지 말씀드렸던 내용을 정리하자면, 오실레이터의 출력단에서 출력되어 질 수 있는 반복적이고 지속적인 파형(신호)에는 3가지 종류가 있습니다.

1. Sine, Triangle, Pulse, Sawtooth 등의 베이직한 파형 출력

2.내부적인 웨이브 쉐이퍼, 혹은 사용자가 직접 조작하여 구부리거나 변형된 파형 출력

3.추가적인 "서브옥타브" 출력


아래 동영상을 통해 파형과 소리를 직접 확인해 보도록 하겠습니다.



나만의 웨이브쉐입 만들기 

마지막으로, 조금 더 디테일하고 강력한(?) 형태의 오실레이터 모듈들을 소개해 볼까 합니다.

어떤 VCO는 자신이 원하는 웨이브 쉐입을 아예 '그릴' 수 있도록 해주는데요, 

예를 들어 Elby designs의 'IF112 Doble Deka'는 원하는 파형의 윤곽을 나타내는 슬라이더나 포텐셔미터가 포함되어 있습니다. 

또 디지털 모듈인 Erica Synth의 'Graphic VCO'는 LCD와 단순화된 커서 인터페이스를 제공하며, 이러한 작업을 쉽게 할 수 있도록 몇 가지 글로벌 툴을 제공합니다.

*왼쪽부터 Elby designs의 'IF112 Doble Deka',  Erica Synth의 'Graphic VCO'


소리를 만든다는 것은 다시 말해 배음의 형태를 만드는 것을 의미한다고 볼수도 있겠습니다. 

개별적인 배음을 추가하여 소리를 만드는, '가산합성(Additive synthesis)' 이라고 부르는 합성 방식인데요,

이러한 배음의 혼합을 직접 컨트롤 할 수 있는 오실레이터도 있습니다. 

 Verbos Electronics의 'harmonic Oscillator' 또는 Audiospektri의 'HG-30'과 같은 모듈들은 슬라이더를 사용하여 harmonics의 상대적 강도를 설정하며 이러한 레벨에 대한 전압 제어도 제공합니다.

*왼쪽부터 Verbos Electronics의 'harmonic Oscillator', Audiospektri의 'HG-30'



이번 오실레이터 1편에서는 오실레이터의 기본 파형들과 배음, 그리고 오실레이터의 아웃단자에서 출력될 수 있는 다양한 파형들에 대해 이야기해봤습니다.

다음편에서는 LFO에 대해서, 그리고 이번편에서 오실레이터의 아웃단자를 어느정도 파악했으니, '입력단자'에 대한 설명이 이어질 텐데요, 

오실레이터 모듈에서 출력되는 소리를 변조하기 위한 여러 가지 모듈레이션들을 소개하고 입력단자와 노브의 종류에는 어떤 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다.

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와~~ 정말 훌륭한 블로그 입니다.

 

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