소리의 반사(反射, reflection)

빛이 거울에서 반사되는 것과 마찬 가지로 소리도 장애물을 만나면 반사됩니다. 장애물의 표면에 대하여 거울에서 빛이 반사하듯이 입사각과 반사각이 같게 반사됩니다.

반사되는 지점의 표면에 소리의 에너지가 일부 흡수되므로 반사된 소리의 에너지는 입사한 소리의 에너지보다 작습니다. [반사된 소리 에너지/입사한 소리 에너지]반사율이라고 하며 흡수율[1-반사율]이 됩니다. 각종 재질의 흡수율은 리스닝룸-소리의 반사와 흡수를 참조하시기 바랍니다.

소리의 회절(回折, defraction)

소리와 같은 파동은 진행하다가 담벽과 같은 장애물을 만나면 우회하여 돌아가려는 성질이 있습니다. 만일 소리가 회절하지 않고 직진만 한다면 장애물에 가로막혀 보이지 않는 물체가 만드는 소리는 들리지 않을 것입니다. 왼편의 그림에서 스피커에서 나와서 출입문으로 진행하는 파동은 출입문에서 회절을 일으켜 그 파동이 옆방의 X 위치에도 전해집니다. (물론 스피커에서 발생한 소리가 여러번의 반사를 거쳐서 X 위치에 도달할 수도 있지만 그것은 아주 미약한 것입니다.) 그러므로 X 위치에 있는 사람은 스피커가 보이지 않아도 소리를 들을 수 있습니다. 그런데 이처럼 스피커가 보이지 않는 옆방에서 듣는 소리와 스피커를 마주보고 듣는 소리의 음색은 같지 않습니다. 그 이유는 소리의 진동수에 따라 회절 효과가 다르기 때문입니다. 회절은 개구부의 크기가 파장과 엇비슷하거나 그보다 작을 때에 강하게 일어나며 파장이 개구부의 크기보다 훨씬 작은 파동에 대해서 회절 효과는 거의 없습니다. 보통의 출입문이라면 가로 세로의 규격이 1-2 meter 정도이므로 수백 Hz이하의 저음은 크게 회절시키지만 수천 Hz 이상의 고음의 회절은 아주 미약합니다. 진동수가 높아질수록 회절효과는 약해진다고 할 수 있습니다. 그러므로 X 위치에 있는 사람은 고역이 대단히 줄어든 소리밖에 들을 수 없습니다. 때때로 이러한 소리가 더 듣기 편하게 느껴질 수도 있지만 올바른 청취 방법이라고 하기는 어렵습니다.

때때로 스피커 유닛이 설치된 캐비넷의 앞판과 옆판의 경계 모서리를 둥글게 다듬은 스피커를 회절이 콘트롤된 스피커라고 광고하는 것을 보신 분들이 있을 것입니다. 일반적으로 소리와 같은 파동이 진행하다가 급격한 환경의 변화를 만나면 회절합니다. 여기서 앞판과 옆판의 모서리는 유닛의 옆으로 진행하는 파동에 대하여 급격한 환경 변화를 주는 원인이라고 할 수 있습니다 . 왼쪽 그림은 모서리가 날카로운 캐비넷과 모서리가 둥근 캐비넷의 경우 모서리 부근에서 회절 때문에 소리의 진행 방향이 바뀌는 것을 나타낸 것입니다.(그림이 좀 엉성하지요?) 모서리를 둥글게 마무리 한 캐비넷의 경우 모서리에서 진행방향이 훨씬 완만하게 변화합니다. 이러한 변화도 소리의 진동수에 따라 양상이 크게 다릅니다. 모서리의 곡률이 파장보다 훨씬 큰 경우에는 진행 방향의 변화가 거의 없으며 파장보다 곡률이 파장보다 아주 작은 경우(모서리가 날카로운 경우)에는 방향의 변화가 큽니다. 주파수가 수백 Hz 이하인 저역의 파장은 수 meter이므로 저음의 소리에 대해서는 기껏 몇 cm 정도인 모서리 곡률이 전혀 의미가 없지만 파장이 수 cm 이하(수천 Hz)의 소리에 대해서는 효과가 있습니다. 그 효과라는 것이 모서리에서 소리의 방향 변화가 완만해진다는 것인데 이러한 효과때문에 스피커의 방사각 패턴이 보다 부드러워지고 측면의 주파수 특성이 보다 평탄해집니다. 그러나 이러한 효과는 스피커의 다른 특성에 비하여 상대적으로 약한 것이어서 스피커의 전체적인 특성에 큰 영향을 준다고 보기는 어렵습니다. 그리고 캐비넷의 모서리를 부드럽게 처리하려면 제작 단가가 많이 높아지므로 대부분의 스피커 캐비넷은 특별한 모서리 처리를 하지 않습니다.


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