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오디오, 인간을 모방하다 - 발성의 경로, 그 시작과 끝
작성일 : 2020. 07. 14 (11:07)
Fullrange0P 조회 : 376
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FULLRANGE COLUMN

오디오, 인간을 모방하다

발성의 경로, 그 시작과 끝


소리듣기 - 최신 인류의 성과

플라톤에 의하면 실재하는 모든 것들인 ‘이데아’는 신(神)이 만든 것이고 마치 실재의 그림자처럼 그것들을 흉내내는 일을 ‘미메시스(Mimesis)’라 하여 인간의 예술적 활동을 정의했다. 자연을 모방해서 소리를 내는 일은 그렇게 시작되었으며, 여기서 나아가 도구를 만들어내는 ‘포이에시스(Poiesis)’를 더해서 비로소 스스로의 의지에 따라 음악을 듣는 일이 완성되었다. 자신의 공간에서 음악을 듣는 일은 그 행위 자체가 인류가 가장 최근에 완성시킨 예술활동이다. 오디오란 결국 미메시스와 포이에시스의 산물 - 자연의 소리를 모방해서 그걸 듣기 위한 도구를 만들어 낸, 꽤나 극성스럽고 위대한 인간활동의 결과물이다. 인류가 정착생활을 한 이래 벽에 무언가를 그리고, 깎고 빚어 형태를 만들어낸 지 대략 5만년이 지나서인 불과 150년 전에야 달성된 일이다.

필자가 처음 체험한 오디오에서 나오는 소리와 발성원리는 경이로왔고, 현재에도 그건 크게 다르지 않다. 태생이 문과생인 필자는 특정 제품에 대한 설명을 할 때마다 어줍지 않은 기술적 특성을 나열하는 한편으로 습관적으로 그보다 원초적인 사운드 생성의 원리를 파악하기 위한 관찰을 빠뜨리지 않는다. 이론이 아니라 좀더 현상을 따라 비교하고 이해하려는 습관이다. 그러던 언젠가부터 생겨난 건 오디오의 개발은 결국 인간의 발성원리를 관찰하면서부터 시작된 것이 아닐까 하는 생각이다. 개발자가 의식을 했든 아니든, 가만히 음의 생성에서 최종출구까지 연결을 시켜보면 개연성이 높아보인다. 이 얘기에 공감하게 된다면 단순히 흥미차원을 넘어 오디오 각 부문에 대한 좀더 긴밀한 이해가 가능해진다는 의미를 갖게 될 것이다. 막연한 차원의 전원부와 출력, 전압과 전류, 스피커의 임피던스 변화, 마스터클락의 역할 등이 모두 소리를 낼 때의 사람의 상황에 그대로 대입시켜 설명될 수 있기 때문이다. 뭐가 과연 그런 지 하나씩 살펴보자.


사람을 닮은 오디오

오디오가 사람에 해당하는 대표적인 부분들을 일괄해서 비교해보자면 다음과 같다. 아마 필자가 인체에 대해 전문적 식견이 있다면 좀더 다양한 것들이 발견될 것이지만 소리를 내는 사람의 내부 메커니즘에 한정했을 때 대략 이 정도가 된다.


잠시, 소리를 내고 있는 사람을 살펴보자. 스스로 여러 소리를 내면서 그때 동작하고 있는 자신의 인체기관을 하나씩 짚어보면 쉽다. 중견기업 물류팀 최부장은 자사제품이 새로 입점한 복합쇼핑몰에 다녀오는 길이었다. 비가 막 갠 6월의 한낮, 와이퍼로 윈도우에 맺힌 빗방울을 막 닦아내고 운전을 시작하는데 사장님에게 전화가 왔다. 보이지는 않지만 자세를 바로 하고 전화를 받아 또박또박 공들여 보고를 한다. 가끔 헛웃음이 섞일 때는 치아가 드러나게 활짝 웃기도 하고 누가 듣기라도 할까 고개를 살짝 숙이며 비밀스럽게 무성음으로 나직이 말하면서는 어딘가를 응시하는 듯 미간에 잠깐씩 힘이 들어가기도 한다. 전화를 끊고나서 뭔가 안도의 한숨을 내쉰다. 스스로 잠시 긴장을 하고 있던 자신을 발견하고 막 통화를 마친 핸드폰 액정을 닦는다. ‘하아~ ‘ 두어 번 넘게 입김을 한참을 불어 습기가 맺힌 액정을 정성스레 닦아낸다. 라디오에서 노래가 나온다. 김연우의 ‘여전히 아름다운지’ - 젊은 시절 하루가 멀다고 불러대던 노래, 나도 모르게 서서히 목소리를 키우며 따라하고 있었다. ‘변한 건 없니~ 날 웃게했던 예전 그 말투도 예전 그대로니~ 난 달라졌어~ 예전만큼 웃질!! 않고’ 켁켁… 언제나 이 대목에서 목에 쥐가 날 듯 쇠소리가 나오다 끊겼다 한다. 아유~ 예전같지 않아… 썩소가 스치는 순간, 눈앞에 배달 오토바이가 칼치기를 하고 시야의 절반쯤을 차지하며 들어오고 있다. 차에 거의 닿을 듯. 허걱!! 순간 절로 브레이크를 세게 밟았다. 마스크를 쓴 배달 알바는 고개를 돌려 씩 눈웃음을 흘리며 달아난다. 순간 꼭지가 돈다. 창문을 열고 쫓아가며 소리를 지른다. ‘야! 이 ㅅㅂㄴ아, 잡히기만 해봐 죽을 줄 알아!!’. 그랬거나 말거나 전혀 상관않고 오토바이는 빠르게 시야에서 사라진다. 휴우~ 재수 없어. 흥분으로 가득 찼던 몸과 마음은 서서히 제자리로 돌아오고 있었다.

약 20분 남짓 되는 최부장의 한낮 드라이브 장면을 따라가보면, 사람 특히 남자가 내는 소리의 범위를 대략 관찰할 수 있다. 자신의 핸드폰에서 발신인이 사장님인 걸 확인하는 순간부터 뇌에서는 어떤 톤으로 얘기를 해야할 지 조건반사처럼 규정을 짓고 있을 것이다. 심장도 적당히 뛰어 폐에 적당한 호흡을 하게 하고 목소리를 내는 근육들은 잠깐 사이 수축을 하며 목소리를 낼 준비를 한다(앰프와 소스기기의 전원 켜기. 소스기기의 파일 데이터 전송, 스트리밍 혹은 재생의 시작). 대화가 시작되면 이 톤을 디폴트처럼 그대로 유지한다(대역과 음색변화가 크지 않은 저출력에서의 안정적인 A 클래스 드라이브. 선명하고 맑으며 타임 도메인 오차없는 재생). 어색하면 웃음이 나게 하고(일시적 급격한 소폭 출력 증가) 긴밀한 얘기를 할 때는 근육의 힘을 풀고 성대를 좁혀서 거의 울리지 않는 작은 힘으로 소리를 내보낸다(임피던스 소폭 상승, 출력은 저하).

핸드폰의 액정을 닦으려고 입김을 내보낼 때는 성대와 후두부의 근육은 이완되고 진폭이 큰, 사실상 소리가 난다고 하기 어려운 낮은 대역의 울림이 몇 초 동안 지속된다(임피던스 최저, 출력도 최저인 반면, 전원부는 대용량의 전류를 지속적으로 흘려야 하는 김이 나기 직전의 상황. 시간이 길어지면 타버리기도 한다). 심장과 폐에 큰 부담을 주는 이 동작은, 그래서 반복해서 오래 하면 머리가 어지러워진다. 산소공급이 지속적으로 되기 위한 큰 폐활량(대용량 전원부와 커패시터)이 필요하다.

김연우의 노래처럼 높은 음에서 연속으로 여유있는 음정을 유지하려면 우선 성대와 비강까지 공명시키는 꽤 프로페셔널한 호흡방식을 익혀야 하며, 자신의 음색과 걸맞는 에너지양을 설정하고 각 대역에 맞게 피치를 유지시켜야 한다. 특히 여전히 아름다운지의 사비 부분은 충분한 호흡이 높은 음에서도 안정적으로 계속 공급되어 성량이 왜소해지거나 그로인해 음색이 거칠어지지 않고 쾌적하게 유지되어야 완수할 수 있는 곡이다(연속으로 유지되어야 하는 RMS출력이 거의 최고조에까지 올라간다. 전원부 또한 좀전의 입김을 불 때 만큼 풀사이즈로 전류를 공급해서 출력석의 전압을 유지시켜야 한다. 전류공급이 모자라면 클리핑이 생겨 음색이 거칠어지고 에너지가 너무 과하면 특히 높은 대역에서의 진폭이 증가해서 귀가 피곤해진다).

오토바이가 끼어든 상황에서는 이미 근육의 긴장과 맥박, 혈류가 급상승해서 흥분이 최대치가 된다. 혈압상승이 과해서 혈관이 튼튼하지 않은 곳에서 파열이 되거나 쇼크가 올 수도 있다. 이 상태에서 스스로 통제되지 않은 크고 높은 소리가 성대를 울리게 된다(과도한 트랜지언트와 오버댐핑이 스피커 유닛의 정동작을 방해할 수도 있고, 과도한 입력으로 인해 보이스코일이 냉각을 못시켜 순간 타버릴 수도 있으며 스피커에서 입력신호와는 다른 왜곡과 공진, 딥과 피크 등 과도응답특성을 보이기도 한다).

낮고 높은 대역의 변화, 크고 작은 울림의 다이나믹스, 큰 음량과 작은 소리의 출력 등에 걸쳐있는 스피커와 앰프, 소스기기의 연계 메커니즘을 흔히 볼 수도 있는 사람의 상황으로 관찰해보았다. 왜? 그리고 어떻게 좋은 소리가 나고 그렇지 않은 소리가 나는 지 오디오로 대입시켜 볼 수 있는 쉬운 사례가 되지 않을까해서 물론 필자가 만들어낸 상황이다. 소리의 단순한 형태를 대상으로 하고 있지만 이 스토리를 따라가 보면 사실은 오디오에서 일어날 수 있는 반경을 벗어나지 않는다. 오디오는 사람의 목소리 뿐만 아니라 복잡하고 미묘한 음악신호를 다루는 영역이라거 그 사이에 좀더 다양하고 자잘한 상황들이 있을 뿐이다. 오디오의 제작자들도 이런 상황을 모델로 해서 하이파이라는 것을 만들기 시작한걸까?


왜 사람을 모방했나?

초기 오디오는 개발된 이래 한동안 지금처럼 스피커-앰프-소스기기 등 여럿으로 분리되어 있지 않고 하나의 몸체로 된 일체형 개념이었다. 커다란 스피커 내부 어딘가에 증폭을 하는 앰프가 있고 라디오든 스핀들이 되었든 모두 하나로 이어져 있었다. 서로 떨어져 있는 상황에 대한 상상도, 그럴 이유도 없었다. 인간을 모방해서 만들었기 때문이다. 하이파이의 개발 시점에서 봤을 때, 일단 사람의 목소리 재생과정만큼 작동 메커니즘이 완벽하고 유연한 경우가 없었을 것이고 사람의 발성을 놓고 입력부터 출력에 이르는 각 기능을 분리해서 상상할 수 없었기 때문이었을 것이다. 여하튼 성대와 공명기관을 스피커로 설정하고 그 미묘한 동작을 하는 근육과 근육을 움직이는 신경, 각 기관의 동작 기반인 혈관과 그 원천인 심장으로 거슬러 가지 않았을까 짐작해본다. 물론 스피커는 사람의 목소리만 내는 게 아니고 갈수록 다양한 음악과 자연계의 모든 소리를 재생해야 하는 과제를 놓고 현재에도 여전히 다양한 연구가 계속되고 있는 미완의 영역이지만, 초기 스피커는 과연 사람의 목소리 정도의 대역이면 충분했을 것이다. 그 정도의 개발만해도 기적같은 일이었을 테니까 말이다.

사람이 성대를 통해서 소리를 내는 방식은 기본적으로 한 개의 유닛으로 전 대역을 재생하는 풀레인지이다. 남성은 대략 80-180Hz, 여성이 160-250Hz 의 대역을 소화한다고 하니 현재의 하이파이 스피커의 대역은 큰 폭으로 확장되어 있다. 다만 대역간의 자연스러운 연결 - 소위 이음매의 품질이 스피커 성능의 관건이다. 또한 사람마다 다른 음색처럼 사용자가 좋아하는 특유의 음색을 골라내는 작업이 남아 있다.

스피커에 대역에 따라 변화하는 진동의 과제가 있었다면 앰프의 경우는 그런 스피커를 어떻게 움직이게 할까에 대한 좀더 큰 고민을 해야했을 것이다. 지금은 스피커의 과제가 더 많이 쌓여있지만, 개발시점에서는 앰프의 역할에 대해 상상조차 하기 어렵지 않았을까 싶다. 최소한 플레밍, 테슬라, 패러데이, 드 포레스트와 자랑스런 한국인 강대원박사에 이르기까지 누구 하나가 없었다면 지금과는 다른 모습이거나 많이 지체되었을 분야가 하이파이 앰프이다. 여하튼, 이들은 신호를 받아서 전류를 흘리기 시작하며 같은 비율로 확대시켜 스피커를 뒤흔들어 소리를 내는 수준까지 끌어올리는 기구를 만드는 데 있어 인간의 근육과 신경계, 혈관계에 대해 크고 작은 탐구가 있었을 것이라고 짐작해본다.

하이파이 앰프가 인간의 근육만큼 정교하고 빠르게 동작하기 위해서는 여전히 다양한 시도가 이루어지고 있다. 하이파이 앰프의 근래 가장 큰 몇 가지 업적 중에 클래스 A 동작의 경우는 시그널에 대한 빠르고 정확한 반응을 좀더 기민하게 하기 위한 연구와 발전이었고, 그것은 인간의 기민한 근육반응에 최대한 가깝게 제작된 전류메커니즘이라고 생각된다. 또한 인체와는 다소 다르게 열이 많이 나고 효율이 떨어지는 문제 등에 대한 개선책으로 도입된 스위칭 전원과 증폭의 품질이 이제 효율을 달성한 채로 기존 앰프의 품질을 추월하는 단계에 와 있다.

성대와 근육의 동작 메커니즘에 비해 제작만 놓고보면 가장 어려웠을 부문이 소스기기가 아니었을까 싶다. 라디오와 같은 전송을 받아서 재생하는 소스가 있긴 했지만, 그 외에 음악정보를 저장해서 앰프에 싸인을 줘서 재생을 시작하는 소스기기야말로 뇌신경 메커니즘을 차용하지 않고서는 시작조차 어려웠을 것이다. 그 시작은 음성신호의 저장이었고 저장이 가능해지기 시작하자 비로소 신호를 전송할 수 있는 방안이 연계될 수 있었다. 필자가 뇌신경 전달 방식에 대해 논할 일은 아니고, 기본적으로 뇌에서 발생한 가장 작은 정보단위를 전기신호를 통해 전송시키는 인체의 동작 원리는 그대로 현재 하이파이 소스기기의 시그널이 앰프의 전원부에 싸인을 주는 메커니즘과 동일하다.

그래서 디지털-아날로그 변환과정에서 지터 문제가 부각되었을 때 인간의 뇌에서 교란을 일으키는 상황과 유사한 것이라는 생각이 들었던 것도 필자만의 이해방식이었다. 인간의 뇌는 각자에 따라 상황이 다르기도 하고 퇴행을 하거나 기억세포가 사라지는 경우가 있다는 것도 기계와 다른 부분이다. 그리 유쾌하지는 않지만, 그런 차원에서 조만간 인간을 능가할 수도 있는 영역이 바로 이 소스기기 부문이 아닐까 싶다. 향후 오디오에도 딥러닝 기술이 심화되면 오디오 산업의 주도권은 소스기기 부문으로 넘어올 것으로 예상된다.


하이파이의 이해가 주는 의미

다소 견강부회스럽긴 하지만, 인간을 모방해서 오디오를 만들었다는 개인적인 추론은 하이파이의 각 부문에 대한 이해를 돕는 데 필자 스스로 필요했기 때문에 대입시켜 보았고 문과생으로서 오디오 메커니즘을 이해하는 데 효과가 있었다고 생각한다. 종종 얘기하곤 하듯이 오디오란 소리를 듣고 즐기는 추상적인 활동에 전기적 물리적 도구들이 관여하는 영역이라서 설명과 이해에도 각자의 주관적 역량이 필요하다. 이론을 기반으로 하이파이 전체를 이해할 수 있는 게 아니기 때문이다. 그래서 매번 기기를 평하고 리뷰를 하는 막간에서라도 논문이 아닌 이런 소프트한 스토리텔링이 하이파이에 대한 다른 관점에서의 이해를 도울 수 있으면 좋다고 생각된다. 계속 새로운 게 쏟아져 나오는 오디오 시장에서 내게 필요한, 내게 맞는 브랜드와 제품을 찾아내는 건 사실 전문가라고 하는 누군가가 대신할 수 있는 일이 아니기 때문이다. 결국은 본인이 답을 찾아냈을 때 가장 완벽하게 음악이 들릴 것이다. 종종 호흡을 하면서 혹은 소리를 내는 스스로를 관찰하면서 하이파이에 대해 느껴보는 시간을 마련해보길 바란다. 음악을 듣기 위한 오디오는 과학이 아니고 생활이기 때문이다.


리뷰어 - 오승영

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