바이올린 製作의 歷史(1 & 2)

[yoonsart]

 

Violins Full Size 4/4 Stradivarius

V

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바이올린 製作의 歷史(1 & 2) 

아름다운 소리를 가짐과 더불어 그 형태 또한 인간이 만든
 창조물 가운데 가장 아름다운 물건이라 칭할만한 악기, 
그것은 바로 바이올린이다. 

바이올린은 활로 마찰시켜 현을 진동시키고, 
그 진동이 복잡한 구조를 갖고 있는 몸체를 통해 

증폭됨으로써 소리를 발생시키는 현악기이다. 

그 형태 또한 대단히 아름다워서 여성의 형상을 

본 따서 만든 것이라는 일설이 떠돌 정도이다. 

"아마티(Amati)에 의해 예술로 승화된 바이올린 제작기술"




*원시적인 바이올린의 예

                                                                                                  

 
                     Griots – Mali's Historians and Musicians

①말리(Mali)의 토속인들 악기

Bowl Lyre Date: 19th century Geography: 

probably Ethiopia Culture: probably Ethiopian Medium:

 ②에티오피아(Ethiopia) 악기

③남서아프리카 (S.&W. Africa)악기

Anthromorphic harp

④⑤남아프리카(S. Africa) 악기

⑥북아프리카(N.Africa) 악기 

* 동유럽의 바이올린의 선조

Ancient Greece

   How to Make Greek Musical Instruments: Oldest Instruments, Ancient Greek, Musicals, Greek

①②그리스(Greece) 민속악기

Gudulka, a traditional Bulgarian folk instrument V

③불가리아 (Bulgarian)민속악기

④러시아 (Russia)민속악기

GUSTLE - 1 STRING 1 String instrument. Possibly built in Egypt, 

Other possibilities - 'gusle' or 'gusla'--from the former Yugoslavia, most likely ...

⑤,⑥유고슬라비아 (Yugoslavia)민속악기

  바이올린의 기원

그 시작을 찾아가는 여정이 어디에서 마침표를 찍을지는 의문이다. 

인류 역사에서 바이올린의 기원이 될 수 있는 원시적인
 바이올린인 피델을 많은 원시 부족에서 찾아 볼 수 있다. 
말리의 토속인들, 에티오피아, 남서 아프리카, 남아프리카, 
북아프리카 등의 부족 문화에서 발견되는 악기들이 바로 그것이다. 

그 외에도 그리스, 불가리아, 러시아 및 유고슬라비아 등의 
동유럽 지역 민속악기에서도 바이올린의 선조로 
분류될 수 있는 악기들이 보이고 있다.

그렇다면 현재 우리가 접하고 있는 바이올린들은
 어떻게 생겨났을까?

 다른 많은 악기들처럼, 
바이올린 또한 최초의 제작자를 알 수는 없다. 
단지 중세의 회화 등에서 16세기 경에 오늘날 바이올린과
 거의 똑같은 악기들이 있었음을 추론할 수 있을 뿐이다. 


우리가 알고 있는 바와 같이, 
바이올린 악기제작의 아버지는 16세기 초 이탈리아 

크레모나에서 류트나 비올을 제작하다가 

바이올린 제작에 몰두한 안드레아 아마티(Andrea Amati 약 1520～1580)이다. 

그의 바이올린이 가지고 있는 최고급의 나무와 아름답고 
정교한 모습은 보는 이들로 하여금 감탄을 금치 못하게 한다.

This violin, now at theMetropolitan Museum of Art,

 may have been part of a set made for

 the marriage of Philip II of Spain to Elisabeth of Valois in 1559,

 which would make it one of the earliest known violins in existence.

*안드레아 아마티(Andrea Amati)의 1559년산 바이올린 

  이러한 안드레아 아마티의 바이올린 제작 기술은 
그의 아들인 안토니오(약 1540～1607)와 
지롤라모(약 1550～1630)에 의해 계승․발전된다. 

지롤라모의 아들인 니콜라(1596～1684) 대에 이르러 바이올린 
제작 기술은 최고조에 이르렀으며, 그의 문하에서 오늘날 명기의 
대명사가 되어버린 두 제자, 즉 안드레아 과르네리(약 1626～1698)와 

안토니오 스트라디바리(1644～1737)가 배출된다. 

이후 과르네리 가문에서 여러 대에 걸쳐 많은 명기가 
제작되었으며, 안드레아의 손자이며 과르네리 델 제수로 
알려진 조세페 과르네리(1698～1744)가 과르네리 가문의 
가장 뛰어난 제작자로 손꼽힌다. 

좋은 음질 위해 가문비․단풍나무로 몸체 제작
  앞서도 언급했듯이 바이올린은 활로 현을 진동시켜 
소리를 발생시키는 악기이다. 
바이올린 소리 발생의 출발점인 현은 바이올린 머리의 
줄감개로부터 줄베게, 지판, 줄받침(브릿지)을 거쳐 
줄걸이에 연결되어 있다. 

현으로부터 발생된 소리는 몸체를 통해 증폭되어야 하는데, 
이 몸체는 앞판, 옆테, 뒤판으로 이루어져 있으며, 
앞판에는 소리의 증폭을 위한 울림구멍, 연주의 용이성을 위한
 턱받침이 존재하고, 앞판과 뒤판 사이에는 악기의 내구성을 
위한 음기둥이 존재한다.

   
* 바이올린 각 부분의 이름 

바이올린의 음질에 가장 큰 영향을 미치는 부분으로는 
바로 바이올린 몸체, 그 중에서도 앞판과 뒤판을 꼽을 수 있다. 

바이올린이 좋은 음질을 가지기 위해서는 그 형태뿐만 아니라 
재질 또한 중요한데, 주로 앞판과 뒤판의 재질로 사용되는
 목재는 각각 가문비나무와 단풍나무이다. 

가문비나무는 유럽에서 흔히 구할 수 있으며, 
무겁지 않고 진동을 발생시키기에 적당하여 많은
 현악기에 쓰일 뿐만 아니라 피아노의 향판으로도 사용된다.

뒤판의 재료로 주로 쓰이는 단풍나무는 가문비보다는
 조금 무겁지만 매우 단단하여 무대 바닥이나 

부엌의 도마 등의 제작에 사용되어 왔다. 

바이올린에서는 뒤판 이외에도 목이나 머리, 
옆테에 단풍나무가 주로 쓰인다. 

한편, 지판이나 줄감개, 줄걸이, 
턱받침 등 음색에 영향을 주지 않고 단단함이 중요한 
부분들은 무겁고 단단한 흑단이나 자단 종류를 이용한다.

물론, 세상의 수많은 바이올린들이 
천편일률적으로 같은 재질로 이루어질 수는 없다. 
위에서 소개한 재질은 흔히 사용되는 재료의 예일 뿐이고, 
다른 종류의 나무를 사용한 예도 가끔 볼 수 있다. 

 가문비 이외에 배나무, 플라타너스, 포플러 등을 
사용하여 앞판을 제작한 바이올린들이 있었으며,
 심지어는 바이올린 전체를 아크릴 글라스 

또는 황동으로 제작된 경우도 있었다. 

활과 현의 마찰로 톱니파 모양의 음파 발생 수려한 형태와
 애절하고 아름다운 소리 때문인지는 몰라도 바이올린은
 많은 음향학자들에게 흥미의 대상이 되어 왔다. 

바이올린에 관한 음향학적인 연구는 1930년대 이후에 
본격적으로 시작되었으며, 오늘날에는 바이올린의 소리 발생
 메커니즘에 대한 거의 모든 요소가 학문적으로 정립되어있다. 

독일의 크레머 교수는 바이올린에 대한 음향학적 연구를
 집대성하여 1981년에 ‘바이올린의 물리학’을 출간하였으며, 
이는 그야말로 유일무이한 성과로 미국에서 영어로 번역되어
 출간되기도 하였다. 

또한 비교적 근래의 연구 성과들은 허친스에 의해 
집대성 되어 2권의 논문집으로 발간되어, 
연구자들에게 큰 도움이 되고 있다.

앞에서도 언급된 바 있지만, 바이올린 소리는 연주자가 활을 
이용하여 현과의 마찰을 통해 현을 진동시킴으로써
 소리의 발생이 시작된다. 

활의 움직임에 의해 생성된 현의 진동은 줄받침을 통해 
몸체를 진동시키게 되고, 몸체의 진동에 의해 생성된 소리는 
연주 홀을 통해 청중들에게 전달됨으로써 바이올린 소리의 
여정이 완성되게 된다.


바이올린 소리가 연주자로부터 
청중에게 전달되기까지의 과정 이와 같은 바이올린 소리 발생
 메커니즘의 첫 단계는 연주자가 현을 마찰시킴으로써 
현을 진동시키는 과정으로, 이때 활과 현의 마찰력에 의해
 현은 정상 위치를 벗어나 활의 운동에 따라 끌려나가게 되며, 
어느 한계점에 다다르면 현의 장력에 의해 현은 다시 제자리로 
돌아오게 되고, 이 후 같은 과정을 반복하며 주기적인 
운동을 하게 된다. 

전자에는 정지마찰력, 후자에는 운동마찰력이 작용하게 되며, 
정지마찰력이 작용하는 구간에서는 비교적 긴 시간동안 작은 
속력을 가지고 운동하고, 반대로 운동마찰력이 작용하는 
구간에서는 짧은 시간동안 큰 속력을 가지고 운동한다.

따라서 이론적으로 줄받침에 가해지는 힘의 파형은 톱니파
 형태를 가져야 하며, 실제로 측정한 파형 또한 이에 준하는
 모습을 보이고 있다.

현을 활로 켰을 때의 진동주기는 현을 가볍게 퉁겼을 때와 
같으므로, 이 두 경우의 음고는 서로 같다. 
하지만 활로 켰을 때는 파형이 톱니파 모양이 되어 많은
 배음을 포함하고 있어 다른 음색을 가지게 된다. 

이론적으로 톱니파의 파형은 기본음에서 고차배음성분으로 
갈수록 그 성분비가 1, 1/2, 1/3, 1/4 등으로 작아지며, 
이렇게 현의 진동에 의해 발생한 기본음 및 배음들은 
줄받침를 통해 바이올린 몸체에 전달되어 각 배음성분마다 
정도가 다르게 증폭되어 소리로 방출된다. 

몸체진동 모드․
주파수 분석 등으로 음질 평가 우리가 흔히 쓰는 속담으로 
‘서투른 목수 연장 탓만 한다’는 말이 있다. 
하지만 연장 탓을 하려 해도 연장을 평가해야 하는 법이다. 
악기로서 바이올린 품질에 의한 차이 때문에 나타나는
 바이올린 음질을 평가하고자 한다면 어떤 방법이 가능할까?


①활에 의한 현의 진동 

②활과 접촉한 현의 순간 속도

 ③줄받침에 가해지는 힘의 파형(이론치)

 ④줄받침에서 측정된 힘의 파형  

우리가 실제로 바이올린 연주를 들을 때는 연주자의 역량,
 바이올린, 활, 연주홀 등 모든 요소의 특성이 결합되어 

나타나는 결과를 소리로서 감지한다. 
심지어는 듣는 사람의 심적인 상태도 우리가 느끼는

 감흥에 영향을 주게 된다는 것을 알고 있다. 
이러한 상황에서 객관적으로 바이올린 악기의 음질을 
평가하는 것이 쉽지만은 않을 것이다.

객관적 음질 평가 방법들 중 가장 많이 사용되는 방법은 동일한
 연주자가 동일한 공간에서 다양한 악기들을 커튼 뒤에서 
차례로 연주하고, 여러 명의 청취자들이 이를 듣고 각 항목들에 
대해 주관적으로 평가한 점수를 종합하는 방법이다. 

커튼을 사용하는 이유는 악기의 외모, 색깔 등 외부적인 요인에
 의한 평가를 차단하기 위함이며, 이 경우 커튼은 두껍지 않아서 
소리를 차단하거나 흡수하지 않는, 소리에 대해서 
‘투명한’ 커튼을 사용해야 한다. 

이 방법은 연주자나 연주 공간 등의 차이에 의한 영향을
 배제하였다는 장점은 있으나, 주관적인 평가에 의존하는 것은 
자연과학자나 공학자들이 추구하는 방향과 맞지 않는 단점이 있다.

그렇다면 어떻게 바이올린의 음질을 과학적인 방법으로 
객관적으로 측정할 수 있을까? 

현의 진동은 줄받침을 주기적으로
 움직이게 하고, 이는 악기 몸체의 앞판으로 전달된다. 

앞판의 진동은 음기둥에 의해 뒤판까지 전달되어, 
결국 앞판과 뒤판의 진동이 몸체의 가장 중요한 진동이 된다. 

이러한 몸체의 진동은 소리의 형태를 결정하는 중요한 요소이다. 

바이올린 제작의 역사(2) 


바이올린에서 소리가 발생할 때 바이올린 몸체의 진동 중 
가장 중요한 것은 바로 앞판과 뒤판의 진동이다. 
바이올린의 앞판 혹은 뒤판 등의 진동을 관측하는 데에는 
대표적으로 두 가지 방법이 사용된다. 


클라드니패턴․레이저간섭무늬 이용해 진동모드 분석

  첫번째 방법은 독일의 물리학자 에른스트 클라드니가 제안한
 ‘클라드니 패턴’을 이용한 방법이다. 
이는 관찰하고자 하는 진동체의 표면을 수평이 되게 설치한 후, 
그 위에 적당한 분말을 뿌리고 진동체를 가진시켜 진동 모습을
 관찰하는 방법이다. 

정상파로 가진되는 진동체에는 배와 마디가 생기게 마련이고, 
이에 따라 분말들의 움직임에도 차이가 나타나게 된다.  

‘배’는 진동체의 진폭이 가장 큰 부분이므로 그 위의 가루들은
 진동체의 움직임에 따라 다른 곳으로 이동하게 될 것이며, 
반대로 ‘마디’는 진동체의 진폭이 가장 작은 부분이므로 
그 위의 가루들은 그 자리에 계속 존재할 것이다. 

따라서 최종적으로 가루들은 진동이 거의 없는
 마디선 근처로 모이게 될 것이다. 
이를 통하여 진동체의 마디선을 관찰할 수 있고, 
이때의 주파수를 기록하면 그 주파수에 해당하는 진동모드를 
가시화하여 나타낼 수 있다.

  바이올린의 앞판 혹은 뒤판의 진동 또한 위의
 ‘클라드니 패턴’을 이용하여 분석할 수 있다. 

바이올린 몸체뿐만 아니라 피아노의 향판과 같이 진동하여 
소리를 발생시키는 진동체의 진동모드를 분석하는 
경우에는 클라드니 패턴을 이용할 수 있다. 

이는 비교적 경제적이고 손쉬운 방법이기 때문에
 악기 제작 장인들에게 제작 중간 과정에서 사용하는 것을
 권장할 만하다.

  클라드니 패턴보다 정밀하게 진동모드를 조사하는 방법으로는
 레이저를 이용한 간섭무늬를 이용하는 방법이 있다. 

이 방법의 장점은 더욱 정교한 데이터를 얻을 수 있을 뿐만 

아니라 진동의 진폭 크기까지 수량화할 수 있다는 것이다. 
하지만, 레이저 등의 광학장치 비용이 크게 소요되고, 
측정 방법이 까다롭다는 단점이 있다.

  바이올린 뒤판의 레이저 간섭무늬를 간략히 스케치하여 
살펴보면 마치 우리가 지도에서 등고선을 보는 것과 같은
 그림을 얻을 수 있다. 

마치 지도상의 산봉우리에 해당하는 것과 같은 부분이 
가장 큰 진폭으로 상하 운동을 하는 부분이며, 등고선의 
고도가 낮아지는 부분은 상대적으로 작은 진폭의 
운동을 하는 부분이다. 

이를 고려하여 그림을 살펴본다면 바이올린 판의
 진동 모습을 머릿속에 그려볼 수 있을 것이다.

  앞판과 뒤판의 진동 외에도, 줄받침, 음기둥, 목, 줄걸이 등도
 상호작용을 일으켜 몸체 전체의 진동에 영향을 주게 된다. 

악기 연주를 오래 해 왔거나, 음색에 예민한 사람이라면 
앞판과 뒤판 외의 다른 구성 요소를 바꿈으로써 생긴 음색
 변화를 알아차릴 수 있을 것이다.


*바이올린 뒤판의 클라드니(Keulradeuni)패턴 

  위와 같은 여러 가지 복잡한 형태의 바이올린 몸체의
 진동에 의해 발생된 소리는 연주홀의 공간에서 
음파의 형태로 청중에게 전달된다. 

여기서 바이올린 악기 자체의 음향학적 특징을 
연구하기 위해서는 연주자 및 연주 홀의 특성을

 배제해야 하며, 그렇다면 바이올린 몸체의 진동특성

 연구가 가장 중요한 부분이 됨을 알 수 있다. 

앞에서는 별개의 앞판, 뒤판 또는 완성된 바이올린이 
특정 주파수에서 어떤 형태의 진동을 하는지 분석하는
 방법으로 클라드니 패턴이나 레이저 간섭무늬 방법을
 쓸 수 있음을 보였다. 

다음으로는 악기를 단일주파수 성분인 순음으로 가진시킬 때 
주파수에 따라 발생되는 소리의 크기를 분석하는 것, 
이른바 ‘주파수 특성’의 분석에 대해 알아보기로 한다. 

좋은 바이올린 일수록 진동 주파수 굴곡 커 
  바이올린 몸체의 진동에 대한 주파수 특성을 측정하는 
주된 두 가지 방법 중 첫번째 방법은 ‘역학적 어드미턴스’를
 측정하는 방법이다. 

역학적 어드미턴스는 속도를 힘으로 나눈 값이므로, 
특정 주파수에서 어드미턴스가 크다는 것은 같은 힘으로 
큰 속도를 얻는다는 것이다. 이는 진동이 쉽게 일어난다는 것으로 
해석될 수 있으며, 이는 곧 ‘공진’이 일어남을 뜻한다.

  두번째 방법은 전달함수를 이용하는 방법이다. 
이는 무향실 내에서 진동체의 적당한 곳을 가진기를 사용하여 
주파수를 변화시켜가며 가진시키고, 그에 따른 진동체의 진동에 
의해 생기는 소리를 측정용 마이크로폰으로 측정하여
 기록함으로써 전달함수를 분석하는 방법이다. 

바이올린의 경우는 현의 진동이 몸체의 진동으로 바뀌는 
곳이 바로 줄받침이므로 줄받침의 적당한 곳을 가진시켜서
 전달함수를 측정하는 것이 타당하다. 

또한 악기는 연주자에 의해 연주될 때와 비슷한 조건으로 
턱받침과 목 부분에 의해 지지되고, 현은 진동하지 못하도록
 펠트와 같은 헝겊으로 진동을 억제시켜야 한다. 

현의 진동을 억제시키는 이유는 현의 진동 특성을 배제한 
바이올린 몸체의 진동특성만을 측정하려고 하기 때문이다.


*바이올린 앞판과 뒤판의 레이저 간섭무늬 

  주파수 특성을 측정하는 두 가지 방법은 각각 장단점이 있다. 

그 이유는 전달함수법이 바이올린 연주 시 일어나는 
과정과 똑같기 때문이다. 

한 가지 차이점이 있다면 단지 인간이 아닌 기계장치에 

의해 바이올린 몸체를 가진시킨다는 것뿐이다. 

역학적 어드미턴스를 이용하는 방법을 선호하는 사람들이 
전달함수법의 단점으로 지적하는 것은, 
전달함수를 측정할 때 마이크로폰의 위치에 따라 
조금씩 다른 결과가 얻어진다는 것이다. 

특히 높은 주파수에서는 몸체의 표면이 여러 부분으로 
나뉘어 분할진동을 하기 때문에 마이크로폰의 설치한 
방향에 따라 다른 신호가 수신될 수 있는 것이 사실이다. 

그러나 이 문제는 악기와 마이크로폰을 항상 일정한 곳에 
일정한 방법으로 설치하여 악기간의 형평성을 유지함으로써 
어느 정도 해결될 수 있다.


*레이저 간섭무늬로 관측된 바이올린  뒤판 
 
 진동모드 스케치 

*바이올린 주파수 특성을 측정하기 위한 가진기 

 *1708년산 스트라디바리 바이올린의 주파수 특성 


전달함수법을 이용하여 좋은 바이올린의 
주파수 특성을 살펴보면, 마치 금강산의 일만 이천 봉우리처럼 
굴곡이 매우 심한 그래프를 볼 수 있다. 

이 측정에 사용된 악기는 1708년산 스트라디바리로 
최상급의 바이올린이라고 볼 수 있는 악기이다. 

실제로 무향실에서 주파수 특성을 측정하는 순간에는,
 봉우리가 위치한 주파수에서는 큰 소리가 발생하고 계곡이 
위치한 주파수에서는 소리가 매우 작게 들린다. 

하지만 활을 켜서 악기를 연주하는 경우에는, 
정수배의 배음들도 같이 연주가 되기 때문에 전체적으로 
볼륨감 있는 소리로 들리게 된다. 


1600～400㎐에서 찬란하고 볼륨감 있는 음색 발생

  여러 악기들을 분석하다 보면 이탈리아에서 만들어진 
유명한 고악기들은 바이올린이 연주되는 전 음역에 걸쳐 
배음 성분들이 적절하게 섞여서 균형 잡힌 음량을 가지는 
소리를 발생시키는 것을 알 수 있다. 

반면, 잘못 제작된 악기들은 어느 음에서 기본주파수와 

그 배음들이 모두 봉우리에 위치하거나, 

모두 계곡에 위치하여 음량이 균일하지 않은

 소리를 발생시키는 경우가 허다하다.


  바이올린의 주파수 특성은

 악기에 따라 매우 다르다. 

독일의 유명한 바이올린 연구자 뒨발트 박사가 150개의 
여러 가지 바이올린에 대해 조사한 결과, 최상급의 
바이올린의 경우 대부분 700㎐～1천600㎐ 사이에서는 
아주 큰 봉우리가 없고 1천600㎐～4천㎐ 사이에 
큰 성분들을 많이 갖고 있음을 알 수 있었다. 

그는 이것이 아름답고 찬란한 음색과 모든 톤의 균형 있는 
볼륨감, 그리고 멀리까지 도달할 수 있는 성질을 
나타낸다고 말하고 있다. 

바이올린의 연주 가능한 음역은 G3～E7으로 기본주파수로 
나타내면 196㎐～2637㎐인데, 1천600㎐～4천㎐ 범위의 
강한 공진 봉우리들이 앞의 기본주파수에 대해 배음들을 
제공해 줌으로써 찬란한 음색과 볼륨감 있는 톤을 발생시켜 
준다는 것이다. 

또한 1천600㎐～4천㎐의 주파수는 인간의 귀가 가장 민감하게 
느끼는 주파수 범위에 속하기 때문에 멀리서도 잘 들리게 하는데
 좋은 영향을 미치는 것으로 해석된다.


* 3가지 다른 악기군에 대한
  
  10개 악기의 주파수 특성.


 (A) 이탈리아 고악기군, 

(B) 현대 악기 제작 장인의 악기군

 (C) 공장제 바이올린군 



  뒨발트 박사는 또한 이탈리아 유명 고악기, 
현대의 일류급 장인이 제작한 악기, 그리고 공장제 바이올린의 
주파수 특성을 각각 10개씩 측정하여 중첩해보았다. 

이 결과에서 이탈리아 고악기들을 살펴보면, 낮은 주파수 
영역의 중요한 3개의 봉우리 위치가 거의 일정한 반면, 현대의
 악기와 공장제 바이올린의 경우는 그렇지 않음을 알 수 있다. 

또한 1천㎐에서 5천㎐의 주파수 범위를 살펴보면, 
이태리 고악기에서는 2천㎐ 부근에서 최대치를 가지며
 포락선이 마치 단봉낙타의 잔등처럼 분포되어 있는 반면,
 현대 장인의 악기는 이 영역이 마치 개마고원처럼 평탄한
 포락선을 가지고 있음을 알 수 있다. 

공장제 바이올린의 경우는 최대치가 이태리 고악기에 비해 
좀 낮은 주파수에 있고, 포락선이 2천㎐에서 7천㎐에 이르는 
영역에서 너무 급하게 떨어지는 경향이 있다. 

위의 결과들에서 보았을 때 이탈리아의 유명 고악기들에서는 
인간 청각기관의 감도가 높은 주파수 영역을 충실히 활용하고 
있음을 알 수 있다.