Harmonic (배음)의 효과..

구체적인 파형이나 분석을 떠나서, 찌그러짐에 의한 배음이 무슨 역할을 하고 있는지 따져보자면,

짝수차 배음 (2, 4)의 경우는 본래 신호대비 1옥타브, 2옥타브 높은 음이 되기 때문에 완전 음정이 되어 울림의 거슬림이 없고 상대적으로 홀수차(3, 5)의 배음의 경우는 1 옥타브 높은 완전 5도, 2옥타브 높은 단3도? 음이 된다.

결국 2,3,4차의 배음의 경우는 귀에 거슬림이 거의 없는 완전 음정이고 5차부터는 애매한 음정이 되어 귀에 거슬리는 것이 맞다고 본다. 3차의 배음은 사실상 1옥타브 높은 파워코드음에 해당하고 2, 4차 배음은 1, 2 옥타브 높은 음이니 말할 필요도 없다. 그래서 찌그러짐을 깊게 걸어놓았을 때는 저음의 단선율 하나만 타현해도 기타의 비선형 특성 + 앰프의 비선형 특성 때문에 풍부한 배음을 갖게 되는데, 여기에 파워 코드를 타현하면 그 배음은 훨씬 더 풍부해질 수 밖에 없다.

즉, ‘도’를 타현했다고 치면 2차는 1옥타브 높은 ‘도’가 되고, 3차는 1옥타브 높은 ‘솔’, 4차는 2옥타브 높은 ‘도’가 된다는 말이니까, 프리앰프가 내가 누르지 않은 다른 3개 건반을 더 눌러준 셈이 되고, 여기에 파워코드 음인 ‘솔’까지 같이 타현하게 되면, 1옥타브 높은 ‘솔’, 2옥타브 높은 ‘레’, 2옥타브 높은 ‘솔’까지 눌러지는 셈이니

도 - 솔 - 도 - 솔 - 도 - 레 - 솔 …의 풍부함 배음을 갖는다.

이 배음의 효과는 귀로 듣게 될 때 하나의 음만 들릴 때 보다 꽉찬 소리, 풍성한 소리로 들리게 만들어준다.

기타 프리앰프에서는 이 찌그러짐이 여러 단에 걸쳐서 만들어지게 되므로,

첫째단에서 만들어진 하모닉이 두번째 단에서 또 다른 하모닉을 만들어내고 하는 식으로 하모닉을 늘어나게 만들어주는데,

그 조합이 프리앰프의 음색을 결정하게 되는 것이다.

즉, 계속해서 늘어나게 된 하모닉이 2, 3, 4차 배음이라면 울림이 좋으니 듣는 이의 불쾌감을 덜 유발하는 반면, 이것이 증폭단을 거쳐가면서 원하지 않는 차수의 배음을 만들어낼 수 밖에 없으니 불쾌감을 유발하게 되는데, 사실상 방형파와 비슷한 모양으로 찌그러지게 되면 그 배합에서의 차이는 있으나 4차 이상의 배음도 많이 늘어나게 된다.

이를테면, 각각의 증폭단이 4차 이상의 배음은 잘 안만들어낸다고 보면

1차 증폭단만 있을 때는

1 - 2 - 3

2차 증폭단이 있을 때는

1 - 2 - 3 - 4 - 6 - 9

3차 증폭단이 있을 때는

1 - 2 - 3 - 4 - 6 - 8 - 9 - 12 — 16 - 18 — 24 - 27 - 32 - 36 …

여기에 power amplifier의 왜곡 (Crossover distortion)이 들어가게 되면 좀 더 재밌는 것은 2, 3차 배음이 아닌 다른 배음 성분이 생겨난다는 것이다. 일반적으로 오디오 power amplifier의 경우에는 feedback을 이용해서 왜곡을 줄이게 되어있는데, 일부러 feedback loop를 끊어버린다거나 (rectifier의 modern channel이 그러하다) 아니면 feedback되는 음역을 filter를 통해서 조정한다거나 하면 전 대역에서 풍부한 배음을 갖게 된다거나 특정 대역의 신호만 풍부한 배음을 얻게 되는 효과를 얻게 된다.

여기에 부차적으로 출력단 pentode에 들어가는 grid current에 의한 찌그러짐, 또 pentode가 많은 양의 전류를 흘릴 때 전원단에서 전압이 흔들리는 효과에 의한 찌그러짐 (compression)이 골고루 작용하므로, 배음의 조합은 매우 복잡할 뿐만 아니라 연주자가 어떠한 다이내믹을 가지고 있는가 어떤 스피커를 쓰는지 등등에 따라 고정된 조합이 아닌 매우 다이내믹한 조합을 갖게 된다. 이런 이유로 단순한 전압의 찌그러짐 모델로 나타낼 수도 없고 모든 회로에 흐르는 전류와 전합의 조합으로 모델링하는 것이 보다 실체와 가까운 소리를 내고 있다고 하는 것이다.