소리 용어 풀이 — 물리학 용어부터 노래·부름까지

 

「소리의 물리학 기초」, 「스펙트로그램이란 무엇인가」, 「스펙트로그램으로 새소리 읽기」 세 편을 거치며 진동수, 배음, 글리산도, 음절, 구절, 트릴 같은 용어들이 설명 없이 계속 등장했습니다. 이번 글은 그 용어들을 한자리에 모아 정리합니다. 여기에 더해, 물리학 용어는 아니지만 앞으로 새소리를 다루려면 꼭 필요한 말들—노래, 부름, 레퍼토리—도 함께 정리합니다. 대부분의 정의는 Ornithology 8장의 「소리와 발성에 관한 어휘」(Box 8-1)를 뼈대로 삼았습니다.

소리의 세기와 높낮이를 나타내는 말

·주파수(진동수, Frequency): 진동하는 음파가 1초 동안 완성하는 주기의 횟수. 헤르츠(Hz) 또는 킬로헤르츠(kHz)로 나타냅니다. 주파수가 높을수록 귀에는 높은 음으로 들립니다.

·헤르츠(Hz): 1초당 한 번의 주기에 해당하는 주파수의 단위입니다.

·음높이(Pitch): 주파수에 의해 결정되는, 음계 안에서 어떤 음이 차지하는 상대적인 위치. 쉽게 말해 우리가 "높다/낮다"고 느끼는 음의 성질입니다.

·진폭(Amplitude): 소리의 크기, 즉 음량 또는 최대 에너지량. 데시벨(dB)이나 파스칼(Pa)로 측정합니다.

정리하면 주파수는 음의 높낮이를, 진폭은 음의 크기를 결정합니다. 「소리의 물리학 기초」에서 다룬 피아노 건반 예시—가장 낮은 도 음은 1초에 32.7번, 가장 높은 도 음은 1초에 4,000번 넘게 진동한다는 것—이 바로 주파수 차이입니다.

소리의 파형 — 순음과 배음

·파형(Waveform): 음파의 물리적 에너지를 시간에 따른 기압 변화(dB 또는 Pa)로 나타낸 그래프. 파형의 높이, 즉 진폭은 음량의 척도입니다.

·기본 주파수(Fundamental frequency): 어떤 소리를 이루는 여러 주파수 성분 중 가장 낮은, 그 소리의 바탕이 되는 주파수.

·배음(Harmonics) / 상음(Overtone): 기본 주파수와 동시에 자연적으로 발생하는, 기본 주파수의 정수배에 해당하는 일련의 주파수들. 배음과 상음은 같은 것을 가리키는 말입니다.

·글리산도(Glissando): 음계처럼 한 음에서 다음 음으로 미끄러지듯 이어지는 주법. 스펙트로그램에서는 사선으로 급격히 오르내리는 궤적으로 나타납니다.

이 네 용어는 「소리의 물리학 기초」에서 다룬 순음(휘파람 소리)과 배음 소리의 구분과 바로 연결됩니다. 순음은 기본 주파수 하나만 있고 배음이 거의 없는 거의 순수한 사인파입니다. Spruce Grouse의 낮은 저음(초당 90회 진동)과 Blackpoll Warbler의 가느다란 고음(초당 9,000회 진동)이 그 예입니다. 반면 배음 소리는 기본 주파수 위에 여러 배음이 함께 쌓여 있는 소리로, 어떤 배음이 얼마나 강조되는지가 음색을 결정합니다. Black-capped Chickadee의 "디디디디" 경계음을 스펙트로그램으로 확대하면 기본 주파수(약 340Hz) 위로 배음들이 나란한 수평선으로 쌓여 있는 것을 볼 수 있는데, 이 새의 경우 11번째 배음이 가장 강합니다. 글리산도의 극단적인 예는 Brown-headed Cowbird 노래의 마지막 구절로, 단 4밀리초 만에 5,000Hz에서 8,000Hz까지 미끄러지듯 올라갑니다.

소리를 눈으로 그린 그림

·소노그램(Sonogram) / 스펙트로그램(Spectrogram): 소리의 주파수 성분을 시간에 따라 시각적으로 나타낸 그림. 가로축은 시간, 세로축은 주파수를 나타내며, 색이나 음영의 진하기로 진폭(음량)을 표시합니다. 두 용어는 같은 것을 가리키며, Ornithology는 주로 소노그램을, Handbook of Bird Biology는 주로 스펙트로그램이라는 표현을 씁니다. 이 시리즈에서는 두 표현을 같은 뜻으로 혼용해 왔습니다.

·오실로그램(Oscillogram): 가로축은 시간, 세로축은 진폭(소리의 세기)만을 보여주는 그래프. 주파수 정보는 담지 않는 대신, 소리의 크기가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 정확하게 보여줍니다. Box 8-1에서 정의하는 "파형" 그래프가 바로 이 오실로그램의 형태로 그려집니다.

세 축(시간·주파수·진폭)을 모두 담는 색채 스펙트로그램, 시간과 주파수만 담는 흑백 스펙트로그램(소노그램), 시간과 진폭만 담는 오실로그램(파형)—이 세 가지 그림의 관계는 「스펙트로그램이란 무엇인가」에서 Black-capped Chickadee의 "헤이 스위티" 노래를 예로 자세히 다뤘습니다.

소리가 만들어지고 달라지는 과정

·공명(Resonance): 표면에서의 반향이나 공진에 의해 소리가 강화되거나 지속되는 현상.

·필터링(Filtering): 표면에서 반향되면서 소리의 일부 주파수 성분이 제거되거나 약해지는 현상.

·변조(Modulation): 주파수나 진폭(또는 둘 다)을 바꾸어 소리의 형태를 제어하는 것.

·발성원 후 변조(Post-source modulation): 소리가 발성 기관(새의 경우 시링크스)을 떠난 뒤, 기도를 지나면서 공명과 필터링을 통해 소리의 구성이 다시 한번 조절되는 과정.

·감쇠(Attenuation): 소리가 식물, 지면, 공기 자체에 부딪히며 이동하는 동안 점점 약해지고 일그러지는 현상.

공명과 필터링은 발성원 후 변조를 이루는 두 메커니즘입니다. 소리가 시링크스에서 처음 만들어진 뒤에도 기도라는 관을 통과하면서 한 번 더 다듬어진다는 뜻입니다. 감쇠는 소리가 발성 기관을 떠난 뒤, 공기 중을 이동하며 겪는 별개의 과정입니다. 「소리의 물리학 기초」에서 다룬 서식지별 소리 차이—숲에서는 잔향 때문에 단순한 소리가, 탁 트인 곳에서는 온도차와 난류 때문에 복잡한 광대역 소리가 유리하다는 것—이 모두 감쇠와 관련된 현상입니다.

노래를 이루는 조각들 — 음, 음절, 구절, 트릴

·음/음표(Note): 뚜렷한 음높이와 음질을 가진, 스펙트로그램에서 하나의 연속된 궤적으로 나타나는 가장 작은 소리 단위.

·음절(Syllable): 음표와 사실상 같은 층위에서 쓰이는 기본 단위. 새소리 연구에서는 음표와 음절을 거의 같은 뜻으로 함께 쓰기도 합니다.

·구절(Phrase): 음절이 반복되어 이루는 하나의 그룹.

·트릴(Trill): 세 개 이상의 단순한 음절이 빠르게 반복되는 것.

 

이 위계는 「스펙트로그램으로 새소리 읽기」에서 다룬 Indigo Bunting과 Lazuli Bunting의 노래로 확인할 수 있습니다. Indigo Bunting의 노래는 26개의 개별 음표로 나뉘고, Lazuli Bunting의 노래는 9개의 구절로 나뉘는데 그중 한 구절은 7개의 짧은 음절이 빠르게 반복되는 트릴입니다. White-throated Sparrow의 "피바디(peabody)" 안에 숨은 세 개의 음, Common Yellowthroat의 "위치티(witchity)" 구절이 반복되는 구조도 모두 이 음표·음절·구절 단위로 설명됩니다.

물리학 용어는 아니지만 알아야 할 것 — 노래, 부름, 레퍼토리

지금까지의 용어는 소리 자체의 물리적 성질을 설명하는 말이었습니다. 여기서부터는 새가 그 소리를 어떤 방식으로, 어떤 목적으로 사용하는지를 가리키는 말입니다.

·노래(Song): 짝을 유인하거나 같은 성별의 구성원과 경쟁하기 위해 사용되는, 종종 크고 때로는 복잡한 소리. 보통 노출된 횃대에서 길고 크게 전달됩니다.

·부름(Call): 전형적인 노래보다 짧고 단순한 새의 발성. 짝짓기 유인이나 영역 방어만을 위한 것이 아니라, 무리 유지, 경계, 비행, 둥지, 구애 먹이 주기 등 훨씬 다양한 맥락에서 쓰입니다.

·레퍼토리(Repertoire): 한 개체 또는 한 종이 만들어낼 수 있는 서로 다른 발성 유형 전체의 집합.

노래와 부름의 경계가 언제나 뚜렷한 것은 아닙니다. 다만 실제로는 어떤 발성이 주어지면 대체로 둘 중 하나로 분류할 수 있습니다. 대부분의 새 종은 노래와 부름을 모두 포함하는 레퍼토리를 가지고 있습니다. 노래는 흔히 수컷의 행동으로 알려져 있지만, 특히 열대 지방에 서식하는 많은 종에서는 암수 모두 노래합니다. 예를 들어 Streak-backed Oriole은 오히려 암컷이 수컷보다 더 자주 노래합니다.

이 시리즈에서 계속 예로 들었던 Black-capped Chickadee는 노래와 부름의 차이를 보여주는 좋은 예이기도 합니다. 이 새는 약 14가지의 서로 다른 소리를 내는데(Hailman 1989; Hailman and Ficken 1996), 그중 가장 흔하고 뚜렷한 세 가지가 "헤이-스위티" 휘파람 노래(song), "칙-어-디" 울음소리(call), 그리고 수컷이 공격적인 상황에서 내는 복잡한 "가글(gargle)" 소리입니다. "헤이-스위티"는 노출된 횃대에서 크게 불리는 전형적인 노래인 반면, "칙-어-디"는 겨울 무리나 먹이대 근처에서 짧고 반복적으로 쓰이는 전형적인 부름입니다.

[심화] 한 종의 레퍼토리 안에 노래와 부름이 함께 있는 경우 — Common Chaffinch
유럽의 Common Chaffinch(Fringilla coelebs)는 노래와 부름을 함께 정리한 레퍼토리 연구가 잘 되어 있는 종입니다. 이 새는 비행 중에 내는 "튜프(tupe)"와 "추프(tsup)", 무리 안에서 쓰는 사회적 울음소리 "칭크(chink)"와 "스핑크(spink)", 다친 상태에서 내는 "시이(seeee)", 공격적인 상황에서 내는 "지지지지(zzzzzz)", 상황에 따라 다른 세 가지 경계 울음소리("튜(tew)", "시이(seee)", "휴잇(huit)"), 구애 상황에서 쓰는 세 가지 울음소리("크시프(kseep)", "치릅(tchirp)", "시프(seep)"), 어린 새의 지저귐, 그리고 완전한 노래까지 총 12가지 발성 유형을 구사합니다(Marler 1956). 한 종의 레퍼토리 안에 이렇게 다양한 부름이 함께 있다는 사실은, 노래 하나만으로는 새의 발성 레퍼토리를 온전히 설명할 수 없다는 것을 잘 보여줍니다.

[심화] 레퍼토리 크기는 종마다 얼마나 다른가
노래 유형의 수, 즉 노래 레퍼토리의 크기는 명금류 종마다 크게 다릅니다. 한쪽 극단에는 평생 기본적으로 하나의 노래 유형만 반복하는 종들이 있습니다. Black-capped Chickadee, Chipping Sparrow, Indigo Bunting, White-crowned Sparrow가 그렇고, 유라시아에서는 Redwing, Short-toed Treecreeper, Meadow Pipit, Willow Tit가 그렇습니다. 이 새들의 노래는 스펙트로그램으로 보면 곡마다 음표 순서가 사실상 동일합니다.
그 위로 올라가면, 수컷 Common Chaffinch는 최대 여섯 가지의 노래 유형을 가지고 있으며, 한 유형을 2~15번 반복해서 부른 뒤 다른 유형으로 전환합니다(Slater, Ince and Colgan 1980; Riebel and Slater 1999). Song Thrush는 수컷 한 마리가 약 100가지의 노래 유형을 가지고 있고(Ince and Slater 1985), Common Nightingale은 100~200가지를 부를 수 있습니다(Kiefer et al. 2006). 지금까지 알려진 가장 큰 레퍼토리는 북미의 Brown Thrasher로, 한 수컷의 노래를 수천 개 분석한 결과 2,000종류가 넘는 서로 다른 노래를 부르는 것으로 추정되었습니다(Kroodsma and Parker 1977).

노래와 부름 외에, 새는 몸의 다른 부분으로도 신호를 냅니다. 딱따구리의 드러밍, Palm Cockatoo의 도구를 이용한 드러밍, American Woodcock와 도요류가 날개깃·꼬리깃으로 내는 소리처럼 발성 기관을 쓰지 않는 "비발성 소리"도 의사소통 기능을 하는 경우가 많습니다. 이 주제는 별도의 글에서 자세히 다루겠습니다.

다음 글부터는 이렇게 정리한 용어를 바탕으로, 레퍼토리가 무었인지와 노래와 부름이 실제로 어떤 기능을 하는지—영역 방어, 짝 유인, 새벽 합창, 지리적 방언 같은 주제들—을 하나씩 다뤄 보겠습니다.

참고 자료

Gill, B. A. & Prum, R. O., Ornithology, 4th ed. (W. H. Freeman, 2019), 8장 8.1 「신체적 특성」 Box 8-1 「소리와 발성에 관한 어휘」, 8.2 「레퍼토리 크기와 의사소통」.

Cornell Lab of Ornithology, Handbook of Bird Biology, 10장 「새 발성 행동」 10.1, 10.2 「발성 레퍼토리」, 10.2.1 「노래들」, 10.2.2 「부름」.

Marler, P. (1956). The voice of the chaffinch and its function as language. Ibis, 98(2), 231–261.

Slater, P.J.B., Ince, S.A., & Colgan, P.W. (1980). Chaffinch song types: their frequencies in the population and distribution between repertoires of different individuals. Behaviour, 75(3–4), 207–218.

Riebel, K. & Slater, P.J.B. (1999). Song type switching in the chaffinch, Fringilla coelebs: timing or counting? Animal Behaviour, 57(3), 655–661.

Ince, S.A. & Slater, P.J.B. (1985). Versatility and continuity in the songs of thrushes Turdus spp. Ibis, 127(3), 355–364.

Kiefer, S., Spiess, A., Kipper, S., Mundry, R., Sommer, C., Hultsch, H., & Todt, D. (2006). First-year common nightingales (Luscinia megarhynchos) have smaller song-type repertoire sizes than older males. Ethology, 112(12), 1217–1224.

Kroodsma, D.E. & Parker, L.D. (1977). Vocal virtuosity in the Brown Thrasher. The Auk, 94(4), 783–785.

Hailman, J.P. (1989). The Organization of Major Vocalizations in the Paridae. The Wilson Bulletin, 101(2), 305–343.

Hailman, J.P. & Ficken, M.S. (1996). Comparative analysis of vocal repertoires, with reference to chickadees. In D.E. Kroodsma & E.H. Miller (Eds.), Ecology and Evolution of Acoustic Communication in Birds (pp. 136–159). Cornell University Press.