일렉기타와 목재...

일마갤 떡밥의 단골 소재

그런데 정작 이가 중요한지 아닌지는 명료하게 설명된 자료가 없음(적어도 일마갤 내에서는 그런 듯)

그래서 퍼블릭 도메인인 학술 자료 4개를 읽고 ㅇㅣ를 분석해봄

내가 진짜 글 못읽는데 시험 하루전이니까 글이 술술 읽히더라.

참고로 시험 과목은 읽은거랑 전혀 관계 없는 교양 과목이엇음

또한 목재가 중요한가의 여부를 넘어, 어느 부위에서의 목재가 중요한지에 대해서도 살펴볼거 
참고한 자료들은 모두 가장 아래에 하이퍼링크를 걸어두었으니 심심하면 읽어보는 것도 나쁘지 않음

먼저 이해를 위한 배경지식을 아주 간단하게 설명하고 넘어가자

채찍을 휘두르는 남자를 생각해 보면 채찍을 휘두르면 저런 식으로 펄스 하나가 나아가것지. 채찍 끝에서의 변위는 직관적으로 위에서 아래로 그어짐

채찍 끝을 나무기둥에 매달면

이번에는 위아래로 흔들림. (사실 얼마든지 다른 모양으로 흔들릴 수 있으나, 저런 모양으로 흔들린다고 생각)

여기서 나무기둥의 끝의 위치가 변하지 않는다는 것이 중요함

이는 직관적으로는 나무기둥에 채찍 끝이 매달려있는 것이지만, 채찍 끝의 변위를 유지하기 위해 남자가 위아래로 가하는 힘만큼 나무기둥이 반작용으로 반대방향으로 힘을 준다는 이야기가 되기도 한다

남자가 가한 힘만큼 나무 기둥이 흡수했다가 되돌려 주는 것. (이 사실이 중요)

이는 어쿠스틱 기타를 아주 단순화한 것. 누가 와가지고 줄을 튕기면 준 힘은 줄을 통해 진동하다가, 울림통을 통해서 빠져나감. 여기서 빠져나갈 울림통을 없앤 것이 일렉기타.

당연히 어쿠스틱 기타보다 오래 진동하겟지. 직관적으로 어쿠스틱 기타보다 파동이 빠져나갈 요인이 부족해보이잖아

그래서 일렉은 어쿠스틱보다 줄이 훨씬 오래 진동함. 그걸 서스테인이라 부름. 이 서스테인은 구조의 차이 말고도, 나무의 수종, 그러니까 밀도와 같은, 단순히 말해서 나무의 특성에 따라 결정됨 굉장히 직관적으로 이해할 수 잇는데

같은 부피의 푸딩과 무게추를 흔든다고 생각해 보자.

푸딩은 푸릉푸릉 흔들릴거고 무게추는 안 흔들리겟지

나무도 푸릉푸릉 흔들리는 나무가 잇고 안 그런 나무가 잇음

(사실 서스테인을 결정하는 요인은 훨씬 자세하고 복합적일거임 사실 나도 잘 모름)




이제 첫번째 Predicting the decay time of solid body electric guitar tones에 대해서 살펴보자

저자는 Dead Spot(프렛에 따라 서스테인이 달라지는) 현상에 대하여 연구해왔으며, 이를 자료로 옮긴 것이 이 글

저자는 레스폴 주니어의 레플리카를 제작해 실험을 진행

재미없는 걸 많이 쓰면 글도 재미없어지니 재밌고 흥미로운 부분만 조명하면

일렉기타의 서스테인은 정확히 무엇이 결정하는가?

줄 자체의 특성 때문에 진동이 멈추는 것인가?

바디와 넥이 진동 에너지를 흡수해서 멈추는 것인가?

픽업의 자력이 줄을 잡아당겨 진동을 방해하는 것인가?

특정 프렛에서만 유독 서스테인이 짧아지는 Dead Spot 현상은 왜 발생하는가?

이 논문의 핵심은 "이걸 감각이나 경험이 아니라 실제로 측정해서 수학적으로 예측 가능하게 만들자"는 것

이를 위해 저자는 기타를 아주 단순한 물리 모델로 바꿧슨

"줄은 그냥 에너지를 저장하고 있는 진동체다."

그리고 그 에너지가 빠져나가는 경로는 크게 세 가지!

첫번째.

줄 자체 내부에서 발생하는 손실

금속은 완벽한 탄성체가 아니라서

아주 조금씩 내부 마찰이 일어나고, 공기 저항도 받음

즉 아무것도 연결하지 않아도 줄은 언젠가 멈춤

당연함

두번째.

넥과 바디가 에너지를 가져감

아까 나무기둥 예시를 떠올려보자

줄이 진동하면 브릿지를 통해 기타 전체 구조물에 힘이 전달된다

그 힘을 구조물이 받아들이면, 그만큼 줄의 에너지는 줄어들고

그럼 서스테인이 짧아지고

특히 기타 구조물의 특정 고유진동수와 줄의 진동수가 겹치면 에너지가 매우 빠르게 빠져나감

이게 바로 Dead Spot

막 책에 나오잖아 다리위에서 행군하다가 다리 무너졋다고

그런느낌아닐까 나도 잘 모르겟어

세번쨰로,

별 생각 해본적이 없지만 읽으니까 굉장히 그럴듯한 이야기...

"픽업이 서스테인에 개입한다" 생각해보면 기타줄은 쇠줄이고 픽업은 자석이니까

"픽업을 줄에 너무 가까이 붙이면 자력이 줄을 잡아당겨 서스테인이 줄어든다."

저자도 이걸 의심했음

그래서 실제로 픽업을 여러 거리에서 배치하고 측정함

결과는

측정할만큼의 감쇠가 없었다는거지용

결론

Q_total⁻¹ = Q_string⁻¹ + Q_coupling⁻¹

Q coupling에 대해서 이야기하고 잇지 우리는 왜냐문 우리는 줄말고 나무 이야기 하고 잇엇으니까

두번쨰 The Effect of Wood on Electric Guitar Timbre

두번쨰저자는 컴공과 학생의 학사논문인디(졸업논문) 미국판 일붕이라 물리학교수님 밑에서 실험을 햇대

미국일붕이는 그래서 메이플이랑 마호가니로 완전솔리드 쓰루넥 기타를 만들엇다캄

이게 미국일붕이가 만든 기다임

그래서 실험방식은 뭐냐?

배음을 측정햇음 배음은 "harmonics"

니가 생각하는 그 하모닉스 맞다 하모닉스가 배음만 내는거거든.

참고로 하모닉스는 위에서 본 Dead Spot과 관계 없어. 그건 오히려 시작할떄 얘기한 위아래 기둥에 묶은 진동이랑 관련 잇는 거임

2배진동 3배진동 막 그런건데 재미없으니까 넘어가자.
아마 이공계를 나온 일붕이들은 하모닉스가 뭔 원린지 알거임

기계로 줄도 똑같은 힘으로 튕겻음. 생김새가 조악하다고 말할 수 잇지만 다른 Q_coupling은 무시허고 나무의 Q_coupling 성분만 분석하는 거니까 상관은 없다고 나는 생각함


이 일붕이는 6번줄, 4번줄, 1번줄로만 실험을 햇음.


결과는 "목재에 따라 음색은 달라진다"

전체 실험값

이게 6번줄 결과임

6번줄에서는 메이플이 훨씬 셈. 뮬저씨들이 메이플 지판이 쏘는 소리고 어쩌고 하잖아 그게 맞는 말인거지

근데 사실 뮬저씨는 틀렷음

왜냐하면 4번줄에서는 마호가니가 더 셈

근데 정확히 봐야 할건 6번줄에선 1이나 차이가 나지만 4번줄에선 약 0.2 정도밖에 차이가 안 남

1번줄에서는 메이플이 다시 커짐

6번줄, 1번줄에서 무려 약 1, 0.5 정도만큼 차이가 나니, 메이플이 마호가니보다 쏜다는 그 경향성 자체는 있다는거지.

근데 이런 의문을 가질 수 잇겟지 "아니 일붕아 음색(Timbre)가 다르다며. 표는 배음(harmonic)을 보여주고 잇잖아."

그런데 이 결과는 음색이 달라지는 게 맞음. 이거는 좀 어려운데, 기음의 배수만큼 생기는 게 배음이라는 거거든. 

쉽게 말하자면 기음이 웅웅 울리면서 배음을 만들어냄.

마호가니가 좋아하는 배음이 있고 메이플이 좋아하는 배음이 잇는데, 그거 아닌 배음들은 퉤 뱉은거임. 퉤 뱉은 배음만 측정되서, 그 뱉은 배음들의 측정의 합이 음색(Timbre)임. 

자세하게 설명하려면 좀 복잡하다고 생각함

이건 음향악을 공부해야 하는데, 내가 알기로는 대학교 1학년 때 배우는 일반물리학 책에 이게 대략적으로 잇을거야. 



결론은 뮬저씨 말이 맞고 음색의 차이는 분명하게 발생한다는거지. 사람이 그걸 구분할 수 있을지 없을지는 별개의 일이지만.

너무 힘들어가지고 여기까지만 써야겟다.
다음편에서는 미국 일붕이가 연구한 목재에 따른 음색과 기타 다른 차이들과(3), 어째서 바디와 탑보다 넥이 기타의 소리에 있어서 더 중요한지에 대한 연구(4)에 대해 다룰거임. 사실 4번 연구가 제일 오래된 거라서 1번을 이해하려면 4번이 선행되어야 함. 근데 내가 글을 이상하게 써서...

근데 내가 귀찮거나 잊어버리면 안 올라올 수도 있다. 


아무튼 어느 일붕이가 에어기타 짤을 보여주면 이 연구들을 보여주자...






(1) May 2014, Predicting_the_decay_time_of_solid_body_electric_guitar_tones, The Journal of the Acoustical Society of America

(2) April 2016, The Effect of Wood on Electric Guitar Timbre, An Honors Thesis-Phillip Self, Texas A&M University

(3) Decemvber 2024, Tests of the Mechanical and Acoustic Parameters of Electric Guitar Bodies, Drewno Wood (목재 산업 관련 저널이라고 함)
(4) June 1998, Mechanical_vibrations_of_electric_guitars, Acustica united with acta acustica