*'About Modular Synth 5화 : 오실레이터와 LFO'는 분량상 총 3편으로 준비하였습니다. 이번 포스팅은 3편 - VCO의 입력 단자와 노브에 대한 내용입니다!

이번 포스팅은 5화의 마지막 편입니다. (오실레이터 하나만으로도 소개할 내용이 워낙 방대하다 보니 총 3편에 걸친 분량이 나오게 되었네요;; )

1편에서는 OSC의 출력 단자에서 출력될 수 있는 파형들, 2편에서는 가청 주파수 범위 아래 오실레이터인 LFO에 대해 이야기해 봤는데요,

이번 3편에서는 OSC의 ‘입력' 단자와 노브들에 대해서 이야기해 보겠습니다.

이전 포스팅에서 계속 말씀드렸던 것처럼, 제조사마다 다양하게 디자인된 오실레이터가 존재하지만, 공통으로 요구되는 '입력'이 분명히 있습니다.

이러한 입력단자들을 기능별로 크게 분류해 보자면,

1. V/Oct 입력 

2. FM 입력

3. PWM 입력

4. Sync 입력 

정도로 정리해 볼 수 있을 것 같은데요, 이번 포스팅에서는 이러한 입력단자에 뭘 넣어야 하며 구체적으로 어떤 기능을 하는지에 대해 이야기해 보려고 합니다.

물론 모든 오실레이터 모듈마다 이러한 입력단자들이 공통적으로 있는 것은 아닙니다. 

저 중에서 1번만 있을 수도, 1, 2번만 있을 수도 있고 심지어 모두 있거나 모두 없을 수도 있습니다. 

그리고 위에 언급한 입력 외에 다른 입력 단자들이 있는 오실레이터가 있다면, 이는 각각의 제조사의 디자인에 따라 추가적인 기능(OSC + 필터나 음색 변조, 웨이브테이블, VCA기능 등)을 장착한(Variation된) 오실레이터 입니다. 

세상에는 다양한 오실레이터 모듈이 있습니다. OSC의 기본적인 기능들을 알아둔다면 처음 보는 오실레이터더라도 적응하기가 조금은 수월하겠죠? 

그 이외의 기능들은 추후에 천천히 알아가도 충분하다고 생각합니다.

지금부터 이러한 입력들은 각각 어떤 기능을 위한 것인지, 이에 따라 사운드가 어떻게 변하는지, 또 노브와는 어떤 관계가 있는지 하나씩 알아보겠습니다.

V/Oct 입력

OSC의 가장 기본적인 조작은 뭘까요?

바로 오실레이터에서 출력되는 삐~ 뚜~ 하는 소리(파형)의 주파수(피치)를 변경하는 것일 텐데요.

주파수 조작 노브

어떤 오실레이터든 주파수를 변경하는 노브를 찾는 것은 어렵지 않습니다. 

주파수 조작 노브는 보통 OSC 모듈에서 가장 큰 '왕 노브'이거나 텍스트로 'Frequency(Freq)', 'Pitch', 'Tune', 'Coarse/Fine 등 제조사마다 다양하게 표시되어 있습니다. (걱정 노노, 메뉴얼 보면 바로 확인 가능)

*여러 오실레이터의 주파수 조작 노브.  제조사 별로 각기 다르게 표시되어 있지만, 기능은 모두 같다. 오른쪽으로 돌리면 피치가 올라가고 왼쪽으로 돌리면 내려간다. 

왼쪽부터 Make Noise의 'STO', Mannequins의 ‘Mangrove', Doepfer의 'A-110', Pittsburgh Modular의 ‘Oscillator'(현재 단종).

주파수 미세 조정 노브

보통 OSC의 주파수 조정 노브가 크기가 아무리 커도 미세한 조정이 힘든 경우가 많은데요, 주파수 범위가 보통 0~8, 9 옥타브로 매우 넓어서 노브를 조금만 돌려도 피치가 확 바뀌기 때문입니다.

예를 들어 정확히 'C'음정을 맞추고 싶다면 아주 미세하게 노브를 움직여야 하는데요, 생각보다 쉽지 않습니다.

이러한 이유로 모듈에 따라 주파수 범위가 좁은 Fine Tune(미세 조정)노브가 추가로 장착되어 있기도 합니다. 

또 정확한 '1 옥타브(= 1V)' 상승 혹은 하강을 위한 '옥타브 변경' 스위치가 있는 오실레이터도 있습니다.

*노란색 박스 안의 노브가 주파수 미세 조정 노브(보통 기본 주파수 조정 노브에 비해 상대적으로 작다 ‘Fine’이라고 표기되어 있기도 함), 

연두색 박스 안의 노브가 옥타브 변경 노브. (사진의 모듈에는 ‘Range’라고 표기되어 있지만, 이 역시 제조사 별로 다르게 표시된 경우가 많다.) 

*특히 사진의 ‘A-110' 모듈처럼 옥타브 변경 스위치가 따로 장착되어있는 오실레이터의 경우, 기본적으로 주파수 변경 노브의 주파수 범위가 좁기 때문에 미세 조정 노브가 따로 없는 경우가 많다.

*1V/Oct 입력 단자는 뭘까?

앞서 설명한 주파수 조정을 위해 노브를 손으로 직접 돌리지 않고 CV 소스를 넣어 주파수를 변경할 수 있도록 해주는 입력 단자입니다. (*1V/Oct에 대한 자세한 내용은 이전화(4화 : 인풋 아웃풋 개념, 그다음은 CV?)를 참고해주세요.) 

주파수 조작 노브를 오른쪽으로 돌리면 주파수(피치)가 올라가고, 왼쪽으로 돌리면 주파수가 내려가는 것처럼, 

V/Oct 입력 단자에 들어가는 CV 소스의 전압이 높으면 주파수가 높아지고 낮으면 주파수가 낮아집니다.

오실레이터의 V/Oct 입력 단자를 한번 살펴보겠습니다.

*V/Oct 입력 단자들,  1V/Oct, Pitch, CV 등 제조사마다 표기는 다르지만, 기능은 같다.

V/Oct 입력단자에 CV소스를 넣어 주파수(피치)를 변경하는 것은 모듈러신스에서 가장 기초적인 패칭 중 하나입니다. 

(영상으로 확인해 보시려면 오실레이터 2편에 첨부된 동영상(LFO의 활용 - 주파수(피치) 변조)을 참고해 주세요.)

FM 입력 

*FM 입력 단자들, 제조사 마다 FM, Linear, Exponential, log, CV 등 표기와 설계가 다르지만 역시 메뉴얼을 보면 확인이 가능하다. FM 입력 단자 옆에 짝지어진 노브가 있다면, 이 노브로 입력되는 CV소스의 레벨 조절이 가능하다.

Frequency Modulation

FM은 Frequency Modulation(주파수 변조)의 약자입니다. 앞서 말씀드린 V/Oct 입력을 통한 주파수 변경도 결국 FM인데요, 

그렇다면 왜 V/Oct 말고 또 다른 FM입력이 필요할까요?

FM입력은 두 개 이상의 파형이 필요하고, 하나의 파형이 다른 파형과 결합해 주파수가 변조되는 것입니다. 

FM 입력단자에 또 다른 CV소스를 넣으면 기본 오실레이터의 파형이 변형되면서 음색이 바뀌게 됩니다.

이때 오실레이터에서 기본적으로 출력되는 파형을 “캐리어(Carrier wave)”, 

FM 인풋 단자에 입력되어 이 ‘캐리어 웨이브’를 변조시키는 CV 소스를 “모듈레이터(Modulator/Modulating signal)”, 

이로 인해 변조되어 출력되는 파형을 “변조된 신호(Modulated signal/Frequency Modulated Signal)"이라고 합니다.

용어 때문에 조금은 복잡해 보일수 있지만 변조되는 원리는 아주 단순합니다. 

FM 인풋단자에 입력되는 CV의 전압이 높으면 캐리어의 진동이 빨라지고, 전압이 낮으면 진동이 느려지는 것 인데요,

아래 이미지를 통해 정리해 보겠습니다.

FM을 이용하면 기본 파형 이외에 색다른 음색으로의 변조는 물론 간단한 비브라토 만들기, 혹은 드럼이나 퍼커션 사운드 만들기 등, 하나의 오실레이터로 무궁무진한 변조를 할 수 있으며, 우리가 흔히 접했던 ‘FM Synth’ 종류의 가상 악기 혹은 '버츄얼 신스'들은 이러한 FM사운드를 가상으로 구현한 소리라고 할 수 있겠습니다.

간단한 패치로 오실레이터의 FM 입력을 활용해 음색을 변조해 보겠습니다. 앞서 설명한 파형 이미지들을 떠올리면서 들어보시면 더 좋을것 같네요.

* 사용 장비 : OSC 1 - Intellijel의 'Dixie 2+', OSC 2 - Verbos Electronics의 'Harmonic Oscillator', 시퀀서 : 'Qu-Bit Electronix의 Octone', 오실로스코프 - JYE Tech의 'DSO138'

FM은 기울기 값에 따라 Exponential, Linear, Log 등 여러 종류의 나눌 수 있고, 제조사의 디자인에 따라 Exponential FM 일 수도, Linear FM 일 수도, 여러 개 일수도, 혹은 2~3가지를 전환 가능한 스위치가 장착되어 있기도 합니다.

(Exponential, Linear, Log 등의 기울기 값은 모듈러신스 뿐 아니라 소리 합성 이론에서 중요한 개념 중 하나로 이번 포스팅에서는 자세히 다루지 않고 '11화 : 리니어 & 익스포넨셜?'에서 다시 이야기해 보도록 하겠습니다.)

3. PWM 입력 

*PWM 입력단자. Pulse, PW, PW Mod, PW VC 등 제조사별로 다르게 표기되어있으며 기본적으로 펄스파형을 출력하지 않는 모듈은 PWM 입력단자가 없다.

Pulse Width Modulation

PWM는 “Pulse Width Modulation(펄스 폭 변조)”의 약자입니다.(’펄스파’에 대한 자세한 설명은 이전 포스팅(오실레이터 1편)을 참고해 주세요.)

펄스파는 ON(최대전압)/OFF(최소전압)만으로 이루어진 파형입니다.

오실레이터의 PWM을 이용하면  펄스 주기 안에서 최대 전압이 유지되는 펄스의 폭을 조절할 수 있습니다.

펄스파에서 최대 전압을 유지하는 시간의 백분율을 ‘Duty Sycle(듀티 사이클)’이라고 하며 ON/OFF 사이클이 5:5로 동일한 파형을 ‘사각파’라고 합니다.

PWM 노브

오실레이터에 PWM 노브가 있다면, 이 노브로 펄스 폭을 조절할 수 있습니다. 

노브를 오른쪽으로 돌리면 -> 전압이 올라간다 -> 펄스 폭이 넓어짐

노브를 왼쪽으로 돌리면 -> 전압이 내려간다 -> 펄스 폭이 좁아짐

PWM 입력 단자

마찬가지로 PWM 입력 단자에 CV소스를 넣으면 입력되는 CV소스의 전압이 높고 낮음에 따라 펄스 폭이 변합니다.

입력되는 CV 소스(Modulation signal)의 전압이 높으면 ->펄스 폭이 넓어짐

입력되는 CV 소스(Modulation signal)의 전압이 낮으면 ->펄스 폭이 좁아짐

펄스 폭을 변조하면 어떻게 될까요? 

기본적으로 펄스 폭이 바뀌면 파형이 변하기 때문에 기존 펄스파와는 또 다른 음색의 변화가 생깁니다. 특히 CV소스를 통해 펄스 폭을 변조하면 입력되는 CV의 전압에 따라 펄스 폭이 움직이며 음색이 변조됩니다.

펄스파는 낮은 주파수일 때(LFO) 에는 게이트가 반복되는 형태를 띄는데 이 때에 PWM을 이용하여 셔플, 스윙 등 색다른 리듬을 만들 수도 있습니다. (이 밖에도 ON/OFF 스위치로의 이용 등 사용자에 따라 다양한 응용이 가능합니다.)

Sync 입력 

*Sync 입력단자 Sync, Reset 등 제조사 별로 다르게 표기되어 있으며 모듈에 따라 싱크 입력이 없는 경우도 있다.

Sync 입력

Sync 입력은 말 그대로 서로 다른 두 파형의 '싱크'를 맞춰주는 입력이라고 볼 수 있습니다. 

Sync 입력에 어떠한 파형(주파수)를 넣게 되면 기존 파형이 강제로 리셋 되는데, 이때 싱크에 입력되는 파형을 '마스터(Master)', ‘리셋’ 당하는 기존 파형을 '슬레이브(Slave)'라고 합니다.

오실레이터 싱크에는 “하드싱크(Hard Sync)”와 “소프트싱크(Soft Sync)”라는 두 가지 형태가 있습니다.

Hard Sync

하드싱크는 소프트 싱크보다 변조의 폭이 크고 더욱 음악적인 톤의 변화를 줄수 있기 때문에 많은 오실레이터에서 주로 사용되는 싱크 입니다.

아래 그림처럼 파형(슬레이브)이 또 다른 파형(마스터)과 싱크되었을 때 마스터가 새로운 주기를 시작하는 시점에 슬레이브의 주기도 리셋됩니다.

이 주기는 슬레이브가 어느 위치에 있든지 강제적으로 맞춰집니다. 

이로 인해 슬레이브의 주기가 비대칭적으로 변하면서 두 파형을 오버톤으로 겹친듯한 독특하고 풍성한 변조 사운드가 만들어집니다.

또 오실레이터가 오디오레이트가 아닌 LFO 일때, 하드싱크를 이용해 정확한 주기에 약간씩 어긋나 절뚝거리는듯한 효과를 주는 스윙 리듬도 만들수 있습니다.

Soft Sync

소프트 싱크는  슬레이브의 주기가 리셋되는 것이 아니라 오실레이터의 파장이 역방향으로 반전되며 하드싱크보다 상대적으로 '부드러운' 변조를 만들 수 있습니다.

오늘은 오실레이터의 여러 가지 입력 단자의 기능에 관해서 이야기해봤습니다.

물론 이번 포스팅에서 설명한 입력 외에도, 제조사나 모듈에 따라 고유하게 디자인된 다양한 입력단자와 노브들이 존재 합니다.

하지만 “입력 CV의 전압이 높고/낮음에 따라 특정 기능이 제어되거나 변조된다”는 기본 원리는 모두 같습니다.

이상으로 오실레이터와 LFO 1, 2, 3편을 모두 마칩니다. 다음 편에서는 'VCA(voltage controlled amplifier)'에 대해서 알아보도록 하겠습니다.