KR20100120629A - 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기에 관한 것으로서, 간격을 유지하며 위치하는 상판 및 하판과 이들 상판과 하판의 테두리를 감싸는 측면판으로 이루어진 사운드보드, 상기 사운드보드에서 일측으로 연장되고 끝단부는 헤드로 이루어진 네크부와, 상기 사운드보드와 헤드 사이에 고정되는 하나 이상의 줄과 , 상기 줄의 진동을 전기로 바꾸어 큰소리로 증폭할 수 있는 압전소자(Piezo pickup)를 포함하고, 상기 압전소자는 사운드포스트(Soundpost)하단부와 접촉되는 위치의 사운드보드 하판 속에 매몰하여 압력판으로 고정시킨 후 사운드 포스트를 압력판 위에 세워서 줄에서 발생한 압력과 진동이 브리지를 타고 사운드보드 상판을 거쳐 사운드포스트로 내려와 압력판에 전해져서 사운드보드 하판의 어쿠스틱 음향과 더불어 사운드보드 하판 속에 매몰되어진 압전소자가 압전현상을 일으키는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기를 특징으로 한다.

Description

어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기{acoustic and electrical string instruments of violin group}

본 발명은 바이올린족 현악기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어쿠스틱 음향 및 전자적인 음향을 하나의 악기에서 구현할 수 있도록 구성된 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기에 관한 것이다.

일반적으로 바이올린족 현악기는 줄을 이용하여 소리를 내는 악기로서, 줄을 활로 마찰시켜 소리를 내거나 또는 줄을 손가락 등으로 퉁겨서 소리를 낸다. 줄을 활로 마찰시켜 소리를 내는 현악기는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 공명통으로 이루어진 사운드보드(soundboard)(2)와, 이 사운드보드(2)에서 연장되는 네크부(4)와, 이 네크부의 끝단부를 이루는 헤드부(12)로 구성되고, 소리를 발생하는 줄(6)은 브리지(18)에 지지된 상태로 사운드보드(2)와 헤드부(12) 사이에 고정 된다.

사운드보드(2)는 상판(2a) 및 하판(2b)과, 상판과 하판의 테두리부를 감싸는 측면판(2c)으로 이루어지며, 상판(2a)에는 울림구멍(8)이 형성된다.

바이올린족 현악기는 최초 활에 의해 줄을 마찰시켜 발생되는 진동이 브리지(18)를 타고 상판(2a)에 전달되고, 측면판(2c)을 타고 진동이 전달되어 하판(2b)이 진동이 되며, 이러한 사운드보드의 진동이 진동에너지로 공기에 전달되어 음이 발생되며, 이러한 음이 상판(2a)에 형성된 울림구멍(8)을 통해 밖으로 전달된다.

이런 바이올린족 현악기의 진동으로부터 발생되는 음을 크게 증폭시키는 방법은 여러 가지가 있는데, 악기 외부의 마이크를 통해 증폭되는 방법과 악기몸체에 부착되는 센서에 의해 감지된 진동을 증폭시키는 방법이 있다. 외부에서 마이크를 통해서 악기를 증폭하면 가장 자연스러운 음을 낼 수 있지만 악기소리 외에도 외부소리가 함께 유입되어 원하는 음량을 얻기가 힘들다. 악기에 부착되는 방법에는 여러 가지가 있는데 부착하는 위치 및 부착물의 형상에 따라 악기의 고유 진동수가 달라져 음량, 음색이 달라지며, 주파수대역의 대한 응답 또한 현저히 차이가 난다.

종래의 바이올린 또는 전자 바이올린와 같은 현악기에서는 줄의 장력과 진동을 잘 받을 수 있는 브리지 아래에 설치하여 전기적인 증폭을 얻고 있다. 그러나 종래 전자 바이올린은 사운드보드가 없기 때문에 전기적인 증폭 없는 어쿠스틱음은 낼 수 없고 아주 미세한 소리를 내는 데 불과하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 악기로 어쿠스틱 음향은 원음 그대로 낼 수 있고, 전기적으로 증폭하더라도 본래의 음향을 최대로 유지한 채로 증폭하는 바이올린 족 현악기를 제공한다

본 발명은 바이올린의 사운드보드 내에 압전소자를 설치하여 어쿠스틱 음과 전기로 증폭된 음을 낼 수 있는데. 이러한 것은 압전소자 위치에 따라 음질, 음색, 음압, 음량이 달라지게 되므로 압전소자의 위치가 매우 중요하다.

이에 대한 몇 가지 예를 들면, 첫째 전자 바이올린처럼 브리지 바로 아래에 압전소자를 설치하면 상기 브리지의 고유진동수가 변하여, 사운드보드로 전달되어 울려나오는 음이 먹먹한 소리를 내며, 브리지와 사운드보드의 상판 진동이 낮은 주파수보다는 중간이상의 높은 주파수가 나오기 때문에 사운드보드 하판의 낮은 주파수가 배제된 음색을 내게 되어서 풍부한 배음을 얻기 어렵다. 둘째, 도 2와 같이 사운드보드 내부 안쪽 표면에 A 또는 B와 같은 방법으로 설치할 수 있지만 압전소자가 감지할 수 있는 압력(현의 장력)과 진동을 제대로 감지할 수 없어서 동일한 조건 내에서는 소리의 크기가 너무 작아서 전기적인 증폭보다 많은 증폭을 요구하므로 잡음도 커지고 외부의 의도되지 않은 신호가 더불어 증폭되어 좋은 소리를 얻기 어렵다.

본 발명은 간격을 유지하며 위치하는 상판 및 하판과 이들 상판과 하판의 테두리를 감싸는 측면판으로 이루어진 사운드보드와, 상기 사운드보드에서 연장되면서 그 전면에는 지판이 설치되고 끝단부는 헤드로 이루어진 네크부와, 브리지로 지지된 상태로 상기 헤드의 줄감개와 상기 사운드보드 일측단의 줄고정부 사이에 고정되는 줄로 구성된 바이올린족 현악기에 있어서 상기 하판에 줄의 진동과 압력을 전기적인 신호로 변환할 수 있는 압전소자가 형성되고, 상기 상판 아랫면과 하판 사이에는 버팀 막대인 사운드포스트(sound post)가 설치되어 상기 상판에서 발생된 공명은 상기 사운드포스트를 통하여 압전소자와 하판에 전달되는 것을 특징으로 한다.

상기 압전소자가 상기 하판 속에 홈을 형성하여 매몰되고, 상기 압전소자와 사우드포스트 사이에 압력판이 형성되어, 상기 사운드포스트를 통해 전달되는 집중하중이 상기 압력판을 통해 상기 압전소자에 하중이 균일하게 분포하도록 균일 분포하중을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

상기 압전소자는 사각형 형상으로 이루어지며, 변의 길이가 긴 면이 상기 하판의 나무결 및 나이테 방향에 대해 수직하도록 형성하고, 상기 압력판의 재질은 하판의 재질과 동일하게 만들고, 나무결이 하판과 동일한 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

압전소자가 사운드보드 하판 속에 매몰되어 있어 외관상 압전소자가 보이지 않고 실제로도 앰프 없이 자연음을 낼 때도 악기의 고유의 원음을 낼 수 있으며, 사운드포스트 아래에 놓여있는 압력판 밑에서 줄의 장력을 받기 때문에 압전현상이 충분히 일어나 원하는 음압, 음량을 받을 수 있으며, 사운드보드 하판과 사운드포스트로 내려오는 진동을 동시에 받아 풍부한 음량(폭넓은 주파수 응답)을 낼 수 있어 최대한 악기의 고유의 음을 내고, 증폭할 수 있다.

예를 들어 똑같은 크기에 압전소자를 압력을 받을 수 있는 사운드포스트 아래 지점이 아닌 도 2와 같이 사운드보드 하판 표면(A)이나 상판의 하부 표면(B)에 부착했을 경우 도 3a과 같이 최소값-∞에서 최대값이 0dB가운데 최대값이 -20dB의 소리를 얻었다. 그러나 사운드포스트 아래 부분에서는 도 3b와 같이 최대값이 0에 가까운 -2dB의 소리를 얻어서 같은 조건의 압전소자를 사용할 경우 최대 약 10배의 소리크기의 향상을 가져온다.

도 1은 종래의 바이올린의 사시도.
도 2는 종래의 바이올린 내에 센서가 설치된 경우의 단면도.
도 3a는 센서가 사운드보드 내부표면에 설치된 음량분석 이미지.
도 3b는 압전소자가 사운드포스트 밑에 설치하여 감지한 음량분석 이미지.
도 4는 본 발명에 따른 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기의 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 도 5의 사운드포스트의 확대단면도.
도 7은 본 발명에 사용된 압전소자의 구조를 나타낸 구조도.
도 8a는 일반 어쿠스틱 바이올린 소리를 콘덴서 마이크로 녹음하여 스펙트럼 분석기로( spectrum analyzer)분석한 이미지.
도 8b는 본 발명에 따른 바이올린 소리를 전기적 증폭없이 어쿠스틱 상태로 음색과 주파수 스펙트럼을 분석한 이미지.
도 8c는 본 발명에 따른 바이올린 소리를 압전소자를 이용해 전기적 증폭을 하여 음색과 주파수 스펙트럼을 분석한 이미지.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 바이올린의 사시도이고, 도 5는 도 4의 단면도이고, 도 6은 도 5의 사운드포스트의 확대단면도를 나타내며, 도 7은 본 발명에 사용된 압전소자의 구조를 나타낸 것이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기는 공명통으로 이루어진 사운드보드(2)와, 상기 사운드보드(2)의 일측으로 연장되는 네크부(4)와, 상기 사운드보드(2)와 네크부(4) 사이에 고정되는 하나 이상의 줄(6)을 포함한다.

상기 사운드보드(2)는 간격을 둔 상판(2a) 및 하판(2b)과, 이들 상판(2a)과 하판(2b)의 테두리를 감싸는 측면판(2c)로 이루어진다. 상기 상판(2a) 아랫면과 하판(2b) 사이에는 버팀 막대인 사운드포스트(sound post)(7)가 설치되어 상판(2a)에서 발생된 공명은 사운드포스트(7)를 통하여 압전소자(20)와 하판(2b)에 전달된다.

또한, 상기 상판(2a) 중앙에는 대칭되는 형태로 복수의 울림구멍(8)이 형성되어 사운드보드(2) 내부에서 발생된 공기 진동을 외부로 전하도록 되어있다. 상기 네크부(4)의 전면으로는 손가락으로 줄(6)을 누를 수 있도록 지판(10)이 부착되고, 네크부(4)의 끝단부는 헤드(12)가 형성된다. 상기 헤드(12)에는 줄감개(14)가 제공된다.

상기 사운드보드(2)에는 줄(6)의 한쪽 끝단부를 고정할 수 있도록 줄 고정부(16)가 설치된다. 상기 각각의 줄(6)은 일측단이 줄 고정부(16)에 고정되고 타측단은 헤드(12)의 줄감개(14)에 감겨져 브리지(18)에 지지된 상태로 줄감개(14)롤 조절하여 줄(6)을 긴장시킬 수 있도록 되어있다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 압전소자는 한쪽 면에 세라믹으로 이루어진 얇은 판(20a)의 상부면에 동판(20c)을 접착하고, P.C.B(20b)를 상기 얇은 판(20a)의 하면에 붙인 후, 동테이프(20d)를 상기 동판(20c)와 P.C.B(20b) 외부로 둘러싸도록 형성하고, 상기 P.C.B(20b)에 실드전선(24)을 연결한다. 압전효과를 높이기 위해 고무재질의 하우징 속에 넣어서 완성한다. 상기 압전소자는 길이가 20~30mm, 폭이 8~14mm이며, 바람직하게는 길이가 23~27mm, 폭은 10~12mm이다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 압전소자(20)는 사운드포스트(7) 하단부가 접하는 부분의 사운드보드 하판(2b)속에 홈을 형성하여 상기 압전소자(20)을 매몰시키는데, 통상적인 사운드보드 하판(2b)의 두께는 가운데가 4.6mm, 양 측면이 3.8mm이다. 여기에 사용된 압전소자의 두께는 약 2mm로서 사운드보드 하판(2b)에 사운드포스트(7)가 세울 위치에 압전소자 두께만큼 2mm 내외의 홈을 형성하고, 상기 압전소자의 형상대로 홈을 파서 고정하고, 압전소자(20)의 하우징(20d) 재질이 탄력을 갖는 고무와 같은 재질로 둘려 쌓여 매몰된 곳에 공간이 생기지 않도록 한다. 그곳에 접착제 (천연재료 :아교)를 바르고 압력판(22)을 둥근형태로 만들고 두께는 1-2mm사이로 사운드보드(2)의 하판(2b)과 같은 재질로 보다 단단한 단풍나무를 사용해 나무결 방향과 나이테 방향이 사운드보드와 일치하고 평평하게 부착하고 클램프를 사용해 강력히 24시간 이상 고정하여 접착시킨다.

상기 압전소자는 사각형 형상으로 이루어지며, 변의 길이가 긴 면이 상기 하판의 나무결과 나이테의 방향에 대해 수직하도록 형성하여, 다수의 나무결과 나이테를 가로지르는 상기 압전소자의 진동 진폭이 커져 큰 음이 나오도록 배치하여야 한다.

도 6에 도시된 바와 같이 사운드보드 하판(2b) 홈속에 매몰된 압전소자(20)와 압력판(22) 그리고 그 위에 세워진 사운드포스트(7)로서, 접착된 압력판(22)을 사운드포스트(7)를 세우기 용이 하게 최대한 평평하게 사포를 사용해서 갈아준다.

다음, 전선(24)을 잭(26)과 연결하여 측면판(2c)에 잭(26)을 고정시키고, 사운드보드의 상판(2a)을 하판(2b)과 연결된 측면판(2c)과 접착하고 지판(10)과 네크부(4)와 헤드(12)로 구성된 머리부를 사운드보드(2)에 붙이고 도색을 위한 바니쉬를 한 후에 줄걸이(16)와 턱받침, 줄감개(14)를 설치한 후 줄(6)을 감고 줄 아래에 브리지(18)를 세우고 사운드보드 상판(2a)과 하판(2b)위에 위치한 압력판(22)위에 사운드포스트(7)를 세운다.

사운드포스트(7)의 위치에 따라 음압과, 음질, 음색이 달라지므로 사운드포스트를 세우는 위치에 따라서 원하는 소리를 결정 할 수 있다. 예를 들면 브리지(18)에 가까이 대면 날카로운 소리가 나고, 브리지(18)에서 조금 멀어지면 부드러운 소리가 난다. 그리고 E현쪽으로 가까이 가면 높은 주파수대가 더 커지고, G현쪽으로 가까이 가면 낮은 주파수대가 커진다. 이것은 사운드포스트(7)가 항상 압력판(22) 위에서 움직이므로 마찬가지로 앰프로 증폭했을 때도 마찬가지 효과를 준다. 더군다나 이퀄라이저나 이펙터로 다양하게 음을 변화 시킬 수 있으며, 별도의 장치가 없으면 가장 악기원음에 가까운 소리를 낸다.

압력판(22)의 재질은 단풍나무로 만들어지고 될 수 있으면 잘 건조되고 단단한 재질의 단풍나무를 나무결이 사운드보드(2)와 같은 방향으로 설치하며 본 발명을 실제로 해본 결과 사운드보드 하판(2b)에 압전소자(20)를 매몰시켜도 압력판(22)이 압전소자(20)와 하판(2b)을 동시에 덮고, 접착제(아교)로 강력하게 접착되기 때문에 어쿠스틱음향이 오히려 더 음량도 커지고 음색도 좋아지는 결과를 얻었다. 압력판의 재질이 음색에 많은 영향을 주므로 반드시 사운드보드(2)와 같은 종류와 단단하고 잘 건조된 재료를 사용해야한다.

본 발명은 줄(6)에서 발생한 음압을 손실 없이 얻기 위한 것으로 도 4와 같이 바이올린 줄(6)의 장력이 상판(2a)에 작용하여 사운드포스트(7)에도 압력이 전달되는데 이것은 압력판으로 고정되어 사운드보드 하판(2b) 홈에 삽입된 압전소자(20)에게도 압력이 전달되도록 한다. 이 때 상기 사운드포스트를 통해 전달되는 진동이 상기 압력판을 통해 상기 압전소자에 균일하게 분포하도록 형성시키는 기능을 한다.

본 발명의 바이올린족 현악기를 어쿠스틱으로 연주하려면 활로 줄(6)을 마찰시키면 줄(6)에서 진동이 발생하고, 이 진동은 브리지(18)를 통하여 상판(2a)으로 전달되어 상판(2a)에서 공명이 일어난다. 그리고 상판(2a)의 공명은 사운드포스트(7)를 통하여 압력판(22)거쳐 하판(2b)에 전달된다. 이에 따라 사운드보드(2) 내부에는 상, 하판의 진동에너지가 공기로 전달되어 진동으로 인한 공명이 발생되고 이 공명은 울림구멍(8)을 통하여 외부로 전달되어 그 소리를 들을 수 있게 된다.

일례로, 바이올린을 전기적으로 연주하려면 연결잭(26)에 앰프 등과 연결된 플러그(미도시)를 꽂은 후 연주하면 줄(6)의 진동이 위에서 설명한 바와 같이 브리지(18)에서 상판(2a)을 거쳐 사운드포스트(7)를 타고 압력판(22)에서 압전소자(20)와 하판(2b)으로 전달된 후 그 압력과 진동이 압전소자(piezo pickup)(20)에서 전기 신호로 바꾸어 연결 잭(26)을 통하여 외부의 앰프 등을 통하여 증폭된 다음 스피커를 통하여 증폭된 소리를 들을 수 있다.

이로써 어쿠스틱음향과 동시에 최대한 고유의 음을 잘 증폭시킬 수 있는 하나의 악기를 만들 수 있고 , 이 발명은 바이올린 족 악기, 바이올린, 첼로, 비올라, 콘트라베이스등의 악기에 모두 적용할 수 있다.

도 8a는 일반적인 바이올린 전공자가 사용하는 바이올린의 소리를 콘덴서 마이크로 녹음하여 컴퓨터를 이용해 주파수대를 나타낸 것으로 주로 500hz대 주변과 1khz대에서 가장 높은 주파수대를 가졌고, 도 8b는 본 발명에 따른 바이올린으로 연주하고 압전소자에 전기를 인가하지 않고 전기적 증폭없이 외부에서 콘덴서 마이크로 녹음하여 어쿠스틱과 같은 환경에서 주파수대와 음색을 알아보기 위해 컴퓨터로 스펙트럼 분석한 모습인데, 도 8a와 같이 500hz와 1khz대에 가장 높은 주파수대와 비슷한 형태의 스펙트럼의 형태를 가진다. 도 8c는 본 발명의 바이올린 소리를 압전소자를 이용하여 전기적 증폭을 한 형태와 같은 환경에서 주파수대와 음색을 알아보기 위한 스펙트럼 분석인데 도 8a, 8b와 같이 각 각 비슷한 500hz대와 1Khz대에서 활성화 되었다.

결론적으로 본 발명의 효과는 하나의 악기로 일반적인 어쿠스틱바이올린과 전기적인 증폭했을 경우 모두 다 음색과 주파수가 크게 변하지 않고 둘 다 선택적으로 사용할 수 있다는 것이다.

2. 사운드 보드
4. 네크부
7. 사운드 포스트
12. 헤드
20. 압전소자
22. 압력판
26. 잭

Claims (9)

1. 간격을 유지하며 위치하는 상판 및 하판과 이들 상판과 하판의 테두리를 감싸는 측면판으로 이루어진 사운드보드와, 상기 사운드보드에서 연장되면서 그 전면에는 지판이 설치되고 끝단부는 헤드로 이루어진 네크부와, 브리지로 지지된 상태로 상기 헤드의 줄감개와 상기 사운드보드 일측단의 줄고정부 사이에 고정되는 줄로 구성된 바이올린족 현악기에 있어서,
   상기 하판에 줄의 진동과 압력을 전기적인 신호로 변환할 수 있는 압전소자가 형성되고, 상기 상판 아랫면과 압전소자 사이에는 버팀 막대인 사운드포스트 (sound post)가 설치되어 상기 상판에서 발생된 공명은 상기 사운드포스트를 통하여 압전소자와 하판에 전달되는 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 압전소자가 상기 하판 속에 홈을 형성하여 매몰되고, 상기 압전소자와 사운드포스트 사이에 압력판이 개재되어, 상기 사운드포스트를 통해 전달되는 진동이 상기 압력판을 통해 상기 압전소자에 진동이 균일하게 분포하도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 압전소자는 사각형 형상으로 이루어지며, 변의 길이가 긴 면이 상기 하판의 나무결 및 나이테의 방향에 대해 수직하도록 형성된 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 압전소자는 길이가 20~30mm, 폭이 8~14mm이며, 바람직하게는 길이가 23~27mm, 폭은 10~12mm인 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 압력판의 재질은 하판의 재질과 동일하게 만들고, 나무결이 하판과 동일한 방향으로 부착된 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
6. 제 2항에 있어서,
   상기 압전소자는 상기 홈 내에서 접착제로 고정되는 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 압전소자는 세라믹으로 이루어진 얇은 판의 상부면에 동판을 붙이고, 그 하부면에 P.C.B를 붙인후 이를 동테이프를 둘러싸여 형성하고, 상기 P.C.B에 실드전선을 연결하는 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 사운드보드 측면판 일측에 상기 압전소자와 전기적으로 연결된 연결잭이 형성되어 상기 압전소자에 의해 감지된 전기신호가 연결잭을 통해 외부의 앰프 스피커를 통해 증폭되는 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 바이올린족 현악기는 바이올린, 첼로, 비올라 또는 콘트라베이스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 어쿠스틱 전자 겸용 바이올린족 현악기.
   
   

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