음향 이론
 
1. 음(Sound)
   입자 밀도 또는 압력의 변화가 매질(공기, 물, 고체)로 전달되어 가는 것. 
   인간의 귀가 감지해낼 수 있는 어떤 압력 변동.
 
1.1 음의 발생
   음원에서 발생한 진동이 매질(공기,물)의 상태에 주기적인 변화를 일으켜 조밀파의 형태로 전파(Propagation, 傳播) 되는 현상.
  예) 시그널 제너레이터에서 20Hz정도의 저주파신호를 대출력 앰프에 가하면, 스피커의  진동판이 신호에 따라 앞뒤로 움직이면 스피커가 까이에 있는
       공기는 압축, 팽창하여  공기압력이 변화하면서 공기 분자의 운동으로 진동이 전이되어 음파가 형성된다. 
       공기압력이 항상 일정하거나, 진공상태에서는 음파가 존재할 수 없다.
 
1.2 소리의 존재
   소리는 음원의 진동, 매질, 청력에 의해 존재한다.
 
2. 음의 분류
2.1 음파의 상태와 진동에 따른 분류
  1) 음향(Acoustic) - 음, 그 자체만을 다루는 물리학적인 것.
  2) 음(Sound) - 음이 인간의 귀에 도달하여 생리적 또는 심리적으로 작용하는 것.
  3) 음향학의 분류 : 물리음향, 전기음향, 실내음향, 건축음향, 수중음향, 음악음향, 생물음향, 심리음향, 대기음향
 
2.2 파형, 진폭, 주파수에 따른 분류.
  1) 순음(Pure Tone) : 파형이 순수한 정현파(Sine Wave)이고, 진폭(Amplitude)과 주파수 (Frequency)가 시간적으로 매우 일정한 상태를 유지하는 음.
      - 주파수 스펙트럼 상에서 단 하나의 기본 주파수만을 가짐.
      - 인간의 귀에는 다소 불쾌하게 들림.
      예) 소리굽쇠(Tuning Fork)를 가볍게 두들겼을 때 소리, 시그널 제너레이터에서 발생되는 단일 파형의 소리
  2) 복합음(Complex Tone) : 기본 주파수 외에 여러 가지 주파수가 복합된 음.
      - 기음(Fundamental Tone) : 기본 주파수가 되는 음.
      - 고조파(Harmonics) 또는 배음(Over Tone) : 기본주파수의 정수배가 되는 주파수를 가진 음.
           * 고조파의 많음, 적음, 크기, 위치에 따라 모든 음파는 고유한 음색을 가짐.
           * 배음 구조의 차이로 여러 악기가 동일 음을 내더라도 구별할 수 있음.
 
2.3 심리학적인 측면 분류
  1) 음악적인 음 : 자연계에 존재하는 듣기 좋은 소리로서 인간에게 즐겁게 느껴지는 음
  2) 소음 : 인간에게 불쾌하게 느껴지는 음
    ※ 판단기준은 듣는 사람, 음악의 장르, 사회적 인식, 시대, 나이, 가치관, 기분, 환경 등에 의해서도 크게 변화하므로 음의 좋고 나쁨을 확실하게
        선을 그어서 모든 사람들에게 똑같이 적용하는 것은 매우 곤란하다.
 
3. 음의 3요소
3.1 음의 높이(PITCH)
  : 음파의 기본음이 가지는 기본주파수에 의해서 결정된다.
    1초에 440번 진동하는 피아노의 A음(국제피치 : 피아노의 정 중앙에 있는 A건반의 진동수를 440Hz로 정함)은 440Hz의 음높이를, 1초에 880번
    진동하는 음은 880Hz의 음 높이를 가진 A음을 낸다.
    따라서 주파수가 높은 음은 높게, 주파수가 낮은 음은 낮게 들린다.
     - 1옥타브(Octave) : '낮은 도' 음에서 다음의 '높은 도'까지의 음계.
     - 1옥타브 위의 음은 기본 주파수에 대해 2배의 주파수, 2옥타브 위의 음은 4배의 주파수 만큼 높은 주파수의 음
          
                                 < 음의 높이와 옥타브와의 관계 > 
 
3.2 음의 크기(LOUDNESS)
  : 음파의 진동 진폭의 대소에 의해서 결정된다.
    즉, 진폭이 큰 음은 크게, 진폭이 작은 음은 작게 들린다.
          
 
3.3 음색(TIMBER)
  : 음파를 구성하는 고조파의 존재 상태(배음구조)에 따라서 다르다.
    기본 주파수음에 정수배의 고조파성분 음의 혼합에 의해 결정된다.
 
 
          
 
 
 
 
4. 청각 특성
4.1 귀의 구조
  : 외이(外耳). 중이(中耳), 내이(內耳)로 구분
          
        
4.2 소리의 전달과정
    소음 -> 耳介(집음기) -> 外耳道(공명기) -> 鼓膜(진동판)          :  外耳 (기체)
    -> 고실 - 이소골(외, 내이간 임피던스 정합 : 30dB 증폭)           :  中耳 (고체)
                - 이관(내, 중이간 기압 조정)
    -> 타원창 -> 기저막 상의 섬모(압전기) -> 청신경                    :  內耳 (액체)
    -> 대뇌 -> 감각
 
4.3 기능
  1) 외이 : 귓바퀴, 귓구멍, 고막으로 이루어짐.
       - 귓바퀴(耳介 : Pinna) : 음파를 모음.고주파의 음원의 방향 결정.
       - 귓구멍(外耳道 : Auditory canal) : 소리를 통과시키는 역할의 공기 관으로 일종의 공명기 역할.
       - 고   막(鼓膜 : Eardrum) : 직경 6mm의 둥근 얇은 막으로 음파를 기계적인 진동으로 바꿈.
  2) 중이 : 고막 진동 폭의 크기를 조절하여 내이의 진동 신호를 조절.
              중이의 공기는 외부의 대기압과 동일하여야 함(유스타키오관에서 조절).
       - 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈
       - 타원창 : 고막과 동일한 변위로 진동을 달팽이각 내의 유체에 전달.
       - 이소골 : 고막의 진폭 감소시키고 고막 진동을 15배 확대 시켜 타원창에 전달.
                      추골, 첨골, 등골
  3) 내이
       -  세반 고리관 : 인체의 평형을 조절.
       -  달팽이관 : 기저막으로 상,하 분리. 임파액이 채워져 있음.
                 구조 : 정원창, 난원창, 기저막, 임파액, 섬모 세포,Helicotrema
       ☞ 기저막 : 소리의 크기 및 주파수를 분별하며 전기적인 작용으로 청각 신경 세포를 통해
                        뇌 세포에 전달하여 인간이 청각 기능을 하게 함.
 
4.4 청감
  : 인간이 느끼는 음의 크고 작음은 청감으로 지각할 수 있는 감각량 이어서 물리적인 음의 크기와는 다름.
     - 가청 주파수 : 20 Hz ∼ 20 kHz (파이프 오르간 최저음 ∼ 바이올린 최고음)
     - 음성 주파수 : 300 Hz ∼ 3,400 Hz          
     - 청감은
       ► 1 kHz 주위의 음(2 kHz ∼ 5 kHz)에서 가장 민감.
       ► 100 Hz의 저주파 음에서는 둔함.
       ► 큰소리를 오래 들으면 섬모 세포가 손상되고 소음에 의한 청각 손실은 보통 귀가 가장 민감한 4 kHz 근방에서 가장 큼.