그림 122옛 기계관
축음기의 원리: 주석박에서 카세트테이프와 CD 까지
1877년 에디슨의 첫 축음기는 주석박에 목소리를 새겼고, 같은 바늘이 2.54 mm 간격의 홈에서 그 목소리를 다시 들려주었습니다.
이 기기에서는 3D를 띄울 수 없습니다. 아래 안내 단계를 글로 볼 수 있습니다.
1 / 14 주석박에 새긴 목소리마네킹이 마우스피스에 대고 말합니다. 원통이 도는 동안 바늘이 주석박에 소리를 눌러 새기고, 원통이 처음 자리로 돌아가면 같은 홈이 다시 말을 합니다.
끌어서 돌리고, 휠이나 두 손가락으로 확대하세요.
축음기에 대고 말하면 무슨 일이 일어날까
무대 앞에 몇 초만 서 있으면 소리 기록의 가장 오래된 방법이 보입니다. 마네킹이 작은 쇠 기계 위로 몸을 숙이고 마우스피스에 대고 말을 합니다. 마우스피스 뒤의 얇은 진동판이 목소리를 따라 떨리고, 거기 붙은 강철 끝이 원통에 감은 주석박을 누릅니다. 원통은 돌면서 나사를 타고 옆으로 밀려나므로 바늘 끝은 주석박에 나선 자국을 남깁니다. 그다음 원통이 처음 자리로 돌아가면 더 가벼운 두 번째 바늘이 같은 자국을 따라가고, 작은 나팔에서 그 목소리가 다시 나옵니다.
축음기는 이것이 전부입니다. 공기의 움직임을 홈의 모양으로 바꾸고, 홈의 모양을 다시 공기의 움직임으로 바꾸는 방법입니다. 이 페이지에 나오는 왁스 원통, 78 rpm 원반, 전기 픽업, 테이프, CD 는 모두 같은 두 질문에 대한 서로 다른 답입니다. 파형의 모양을 어디에 저장할까요? 그리고 망가뜨리지 않고 어떻게 다시 읽을까요?
무대에는 기계가 일곱 가지 있습니다. 「기계」 조작으로 하나를 고르세요. 「확대」를 올리면 기계 전체에서 바늘이나 테이프 헤드로, 그다음 현미경 아래로 들어갑니다. 현미경에서는 홈, 테이프의 자화된 입자, CD 의 피트를 지금 들리는 신호 그대로 그립니다. 「속도」는 매체가 바늘이나 헤드를 지나가는 빠르기를 바꾸고, 판독창은 그 때문에 음높이가 어떻게 되는지 보여 줍니다. 소리는 직접 켜기 전까지 꺼져 있습니다. 내 목소리는 「내 목소리 녹음」을 누르고 마이크를 허락했을 때만 홈에 들어가며, 녹음한 소리는 페이지 밖으로 나가지 않습니다.
소리는 압력의 파동입니다
목소리는 밀리고 당겨지는 공기입니다. 성대는 1초에 100번 넘게 열리고 닫히고, 그때마다 입 앞의 공기 압력이 아주 조금 올라갑니다. 올라간 압력은 실온의 공기에서 약 343 m/s 인 소리의 속도로 퍼져 나가고, 그 뒤를 압력이 내려간 부분과 다시 올라간 부분이 따라갑니다. 그 공기 속에 있는 마이크, 고막, 축음기 진동판은 모두 같은 무늬로 밀렸다 당겨집니다.
단순한 파동은 숫자 두 개로 나타냅니다. 진동수는 압력이 1초에 몇 번 오르내리는지이고 단위는 헤르츠(Hz)입니다. 파장은 한 번 오르내리는 동안 파동이 나아가는 거리입니다. 둘은 속도로 이어져 있습니다.
파장 = 속도 ÷ 진동수
공기에서 1,000 Hz(1 kHz) 음의 파장은 343 ÷ 1,000 = 0.343 m 로, 대략 어깨 너비입니다. 이 식은 이 페이지에서 계속 나옵니다. 모든 녹음 매체는 일종의 느리게 굳힌 공기이기 때문입니다. 홈이 0.5 m/s 로 바늘을 지나가면 1 kHz 음 하나는 홈 0.5 ÷ 1,000 m = 0.5 mm 를 차지합니다. 카세트테이프가 4.76 cm/s 로 헤드를 지나가면 같은 음은 테이프 47.6 µm 를 차지합니다.
실제 목소리는 음 하나가 아닙니다. 성대는 약 100~250 Hz 의 기본음을 내고, 입과 목의 모양이 그 위의 배음 가운데 일부를 키웁니다. 이렇게 커진 대역을 포먼트라고 부르며, 「아」와 「이」가 다르게 들리는 까닭이 이것입니다. 무대의 말소리도 브라우저 안에서 같은 방식으로 만듭니다. 약 120 Hz 로 웅웅거리는 소리를 모음마다 포먼트 3개로 다듬었습니다. 누군가를 녹음한 소리가 아니어서 저작권도 없습니다.
1877년의 주석박 축음기
러트거스 대학교의 토머스 A. 에디슨 문서 사업에 따르면, 에디슨은 1877년 7월 전화 송화기를 연구하다가 소리를 기록하자는 생각을 했습니다. 실험 노트에는 전화 진동판에 돋을새김 바늘을 달아 빠르게 움직이는 파라핀 종이에 대 보았다고 적었고, 진동이 「깔끔하게 새겨졌다」고 썼습니다. 그는 몇 달 동안 이 생각으로 돌아왔고, 11월 말에는 기본 설계를 마쳤습니다.
첫 축음기는 긴 축에 끼운, 홈을 판 원통이었습니다. 축은 1인치에 나사산 10개인 나사였고 손잡이로 돌렸습니다. 에디슨은 파라핀 종이 대신 주석박 한 장을 원통에 감아 기록면으로 썼습니다. 기계공 존 크루에시가 1877년 12월 첫째 주에 이 기계를 만들었습니다. 완성되자 에디슨은 주석박을 감고 동요 「메리의 어린 양」을 녹음했습니다. 에디슨 문서 사업은 첫 축음기에 녹음 장치와 재생 장치가 따로 있었고, 나중 설계에서 하나로 합쳤다고 설명합니다.
특허도 금방 나왔습니다. 축음기 또는 말하는 기계의 개량에 대한 미국 특허 200,521 이 1878년 2월 19일에 등록되었습니다. 기계는 미국과 유럽에서 널리 전시되었고, 에디슨은 「멘로파크의 마법사」로 이름을 알렸습니다. 과학자들도 이 기계로 음향을 연구할 만큼 관심을 보였습니다.
하지만 에디슨 문서 사업은 한계도 분명히 적습니다. 주석박 녹음은 한 번도 충분히 만족스럽지 않았고, 에디슨이 상업용 기계를 내놓기까지 10년이 더 걸렸습니다. 주석박은 찢어지고, 원통에서 벗겼다가 똑같은 자리에 다시 감을 수 없고, 바늘이 지나갈 때마다 자국이 납작해집니다. 무대에서 직접 해 보세요. 「재생 횟수」를 10으로 맞추고 주석박을 재생하면 홈이 얕아지고, 소리가 작고 둔해지며, 잡음이 커집니다.
왜 1인치에 나사산 10개였을까요? 손잡이를 한 바퀴 돌릴 때마다 원통이 나사산 하나만큼 옆으로 움직이므로 홈은 25.4 ÷ 10 = 2.54 mm 간격의 나선이 됩니다. 이 정도면 강철 바늘이 혼자서도 따라갈 수 있습니다. 톤암도 없고, 새기고 있는 홈 말고는 바늘을 이끌어 줄 것이 없는 기계에서는 중요한 점입니다.
20년 앞선 스콧의 포노토그래프
소리를 처음 기록한 사람은 에디슨이 아닙니다. 미국 국립공원관리청의 토머스 에디슨 국립역사공원은 이제 분명하게 말합니다. 소리 기록은 두 번 발명되었고, 처음은 1857년 프랑스의 에두아르레옹 스콧 드 마르탱빌, 그 20년 뒤가 에디슨이라는 것입니다.
스콧의 포노토그래프는 막의 떨림을 손으로 돌리는 원통에 감은 그을음 종이 위에 그렸습니다. 소리를 다시 듣는 기계가 아니라 소리를 눈으로 보는 기계였습니다. 포노토그램을 재생할 수 있는 사람이 없었으니, 한 세기 반 동안 그 선에 알아들을 만한 무엇이 담겼다는 증거도 없었습니다.
2008년 퍼스트 사운즈라는 이름으로 모인 연구자들이 프랑스 기록 보관소에서 스콧의 녹음을 찾아내고, 로런스 버클리 국립연구소가 개발한 광학 스캔 방법으로 소리로 바꾸었습니다. 퍼스트 사운즈는 소리굽쇠가 큰 도움이 되었다고 설명합니다. 1860년에 스콧은 녹음 옆에 250 Hz 소리굽쇠의 자국을 함께 남겼고, 이것이 시간 눈금이 됩니다. 소리굽쇠의 물결이 촘촘한 곳은 원통이 천천히 돈 곳이므로, 소리를 원래 속도로 늘여 되돌릴 수 있습니다. 1857년 녹음에는 이런 자국이 없고, 손잡이를 돌린 속도가 너무 들쭉날쭉해 선율을 알아들을 수 없습니다.
가장 잘 알려진 결과는 1860년 4월 9일에 녹음한 「달빛 아래에서(Au clair de la lune)」입니다. 퍼스트 사운즈는 이것을 지금까지 되살린 것 가운데 분명히 알아들을 수 있는 가장 오래된 사람 목소리 기록이라고 부릅니다. 1860년 4월에 녹음한 뒤시의 『오셀로』 낭독은 원래 속도 그대로 재생할 수 있는 가장 오래된 말소리 기록입니다. 1859년 435 Hz 소리굽쇠의 포노토그램은 지금까지 재생한 소리 가운데 알아들을 수 있는 가장 오래된 소리입니다.
무대의 첫 장면이 에디슨의 기계인 까닭은, 자기가 녹음한 것을 처음으로 다시 들려준 기계이기 때문입니다. 조작 아래 사례 목록에서 스콧 사례를 누르면 현미경이 열립니다. 포노토그램은 홈이라기보다 홈의 그림에 더 가깝기 때문입니다.
홈은 파동을 어떻게 담을까
현미경으로 주석박의 홈을 보세요. 목소리가 진동판을 밀면 바늘이 더 깊이 들어가고, 압력이 내려가면 올라옵니다. 그래서 홈은 원통 위로 일정한 길을 가지만 깊이는 소리를 따라 오르내립니다. 수집가들은 이것을 상하 진동 홈(hill and dale), 또는 세로 새김이라고 부릅니다. 에디슨의 원통은 끝까지 이 방식을 지켰습니다.
같은 파동을 저장하는 다른 방법은 깊이는 그대로 두고 홈을 옆으로 흔드는 것입니다. 에밀 베를리너가 그라모폰 원반에 쓴 좌우 진동 홈(가로 새김)이 이것이고, 예일 대학교 도서관의 78 rpm 음반 안내에 따르면 1920년 무렵에는 원반의 표준이 되었습니다. 무대의 그라모폰과 전기 축음기는 좌우 진동 홈을 보여 줍니다. 벽 높이는 그대로인데 길이 좌우로 흔들리고, 바늘은 왼쪽 오른쪽으로 밀립니다.
어느 쪽이든 녹음은 파동 그 자체를 선을 따라 적어 둔 것입니다. 선과 시간을 잇는 것이 표면 속도, 다시 말해 1초 동안 바늘을 지나가는 홈의 길이입니다. 원통의 표면 속도는 둘레에 1초당 회전수를 곱한 값입니다. 모형의 주석박 원통은 지름 101.6 mm 이고 약 60 rpm 으로 돕니다(원래는 손으로 돌렸으므로 둘 다 모형 값입니다). 그러면
v = π × 0.1016 m × 60 ÷ 60 s = 0.319 m/s
이 속도에서 1 kHz 음 한 주기는 주석박 0.319 ÷ 1,000 m, 다시 말해 319 µm 를 차지합니다. 10 kHz 음은 31.9 µm 를 차지하는데, 뭉툭한 강철 바늘이 주석박에 남기는 자국으로는 담기 어려운 크기입니다. 주석박 소리가 먹먹했던 까닭 가운데 하나가 이것입니다. 매체가 높은 음의 짧은 파동을 실어 나르지 못했습니다.
현미경은 설명 글에 적힌 만큼의 홈만 정확히 보여 주고, 판독창의 파형은 그 순간 바늘 아래에 있는 신호입니다. 「느린 화면」을 100배나 1,000배로 하면 홈의 모양이 바늘 아래로 미끄러져 가는 모습이 보입니다. 주석박 원통에서는 주석박 10 mm 에 10 ÷ 319 s, 다시 말해 31 ms 의 소리가 들어 있습니다.
주석박 대신 왁스
에디슨 문서 사업에 따르면 주석박 축음기를 팔려던 에디슨의 첫 시도는 실패했습니다. 그를 다시 소리 기록으로 불러들인 것은 1880년대 중반 왁스 원통 기계를 선보인 알렉산더 그레이엄 벨과 찰스 섬너 테인터였습니다. 벨, 그의 사촌 치체스터 벨, 테인터는 워싱턴에서 볼타 연구소 동료로 함께 일했습니다. 이들의 그래포폰은 홈을 주석박에 눌러 찍는 대신 왁스에 깎아 새겼습니다. 깎아 내면 가는 실 같은 부스러기가 떨어져 나가고, 여러 번 재생해도 버티는 깨끗한 홈이 남습니다.
1887년에서 1889년 사이에 에디슨과 연구원들은 그래포폰보다 기술적으로 나은 축음기와 왁스 원통을 개발했습니다. 하지만 전기 모터 때문에 값이 비싸고 다루기 어려워, 받아쓰기 기계로 좁은 시장만 찾았습니다. 작은 축음기를 넣은 말하는 인형도 팔아 보려 했지만 너무 약했습니다.
축음기는 다른 길로 첫 청중을 만났습니다. 1890년대에 판매 대리인들이 받아쓰기 축음기에 동전 투입구를 달고 축음기 가게를 열었고, 손님은 니켈 동전 하나로 녹음 하나를 들었습니다. 1890년대 말에는 값싼 태엽 모터 축음기가 나왔고, 에디슨의 회사는 음반을 복제하는 방법을 개선했습니다. 이때부터 십 년쯤 에디슨이 업계를 이끌었습니다.
UCSB 원통 오디오 기록 보관소는 1895년에서 1901년까지의 갈색 왁스 원통을 처음으로 넓게 팔린 상업용 녹음으로 설명합니다. 녹음 속도는 약 120~160 rpm 으로 제각각이었고, 원통 자체에는 번호만 적혀 있어서 녹음 내용을 적은 종이 쪽지가 함께 들어 있었습니다. 쪽지는 대부분 사라졌습니다. 그래서 상업용 갈색 왁스 원통은 거의 모두 제목과 연주자를 말로 알리는 소개로 시작합니다. 갈색 왁스 원통은 다시 쓸 수도 있었습니다. 옛 홈을 깎아 내면 되었고, 에디슨은 원통 하나를 100번까지 다시 쓸 수 있다고 주장했습니다. 기록 보관소는 이것을 다시 쓸 수 있는 디스크에 견줍니다.
약점은 복제였습니다. 1902년까지는 연주자가 녹음 나팔 몇 개 앞에서 같은 노래를 거듭 불렀고, 한 번 부를 때마다 원통이 몇 개씩밖에 나오지 않았습니다.
숫자로 보는 원통
1902년 에디슨은 골드 몰디드 공정을 내놓았습니다. 왁스 원판으로 금속 틀을 만들고, 그 안에 원통을 넣고 데우면 원통이 부풀며 홈이 찍혔습니다. 이름은 원판에 전기가 통하게 하려고 쓴 아주 적은 금에서 왔습니다. 재생 속도는 160 rpm 으로 정해졌고, 홈 간격은 1인치에 100줄 그대로였습니다. UCSB 는 1인치에 100줄인 원통을 160 rpm 으로 돌리면 약 1.5~2.5분 재생되며, 그래서 2분짜리 음반으로 팔렸다고 설명합니다.
모형의 왁스 원통은 지름 55.6 mm(2 3/16 in)이고, 재생하는 길이를 4 in 로 잡았습니다. 그러면 다음과 같습니다.
- 회전수 = 1인치에 100줄 × 4 in = 400바퀴
- 재생 시간 = 400 ÷ 160 rpm = 2.5분
- 표면 속도 = π × 0.0556 m × 160 ÷ 60 s = 0.466 m/s
- 홈 길이 = 400 × π × 0.0556 m = 69.9 m
1 kHz 음은 홈 0.466 ÷ 1,000 m = 466 µm 를 차지합니다. 눈여겨볼 숫자는 바뀌지 않는 쪽입니다. 원통은 홈의 시작과 끝의 지름이 같으므로 홈은 처음부터 끝까지 0.466 m/s 로 바늘을 지나갑니다. 다음 절에서 보듯 원반은 그렇게 할 수 없습니다.
1908년 에디슨은 홈 밀도를 두 배로 늘렸습니다. 앰버롤 원통은 1인치에 홈 200줄이었고 약 4분 재생되었습니다. 새 바늘이 필요했고, 옛 기계는 부품을 바꿔 달아야 했습니다. 1912년에는 2분용과 4분용 왁스 원통이 모두 끝나고, 같은 4분짜리 홈을 새긴 셀룰로이드 원통인 블루 앰버롤로 바뀌었습니다. 셀룰로이드는 떨어뜨려도 깨지지 않았습니다. UCSB 는 반전도 덧붙입니다. 그 뒤 한 세기 동안 줄어들고 뒤틀려서 지금은 재생하기 어려운 블루 앰버롤이 많고, 그것이 대신한 왁스 원통보다 소리가 나쁜 경우가 많다는 것입니다.
다른 회사들은 더 크거나 다른 원통을 시도했습니다. 1898년 말부터 팔린 콘서트 원통은 지름 5인치로 보통 원통의 두 배가 넘었고 소리가 더 컸습니다. 처음에는 120 rpm, 1899년 말에는 144 rpm, 1902년 초에는 160 rpm 으로 녹음했고, 값은 보통 원통이 3550센트일 때 하나에 $4$5 였습니다. 프랑스의 시계공 앙리 리오레는 1893년 작은 셀룰로이드 원통을 넣은 말하는 인형을 만들었고, 이어서 튼튼한 셀룰로이드 음악 원통을 직접 만들었습니다. 100 rpm 이나 120 rpm 으로 돌렸고 30초에서 4분까지 담았습니다.
베를리너의 평평한 원반
워싱턴의 독일 태생 발명가 에밀 베를리너는 축음기와 그래포폰을 모두 살펴본 뒤 다른 길을 택했습니다. 미국 의회도서관 소식지는 그가 원통에서 벗어나, 바늘이 따라가는 나선 홈을 새긴 평평한 양면 아연 원반으로 옮겨 간 과정을 설명합니다. 1887년 11월 8일 그는 소리를 기록하고 재생하는 장치인 그라모폰으로 미국 특허 372,786 을 받았습니다.
평평한 원반에는 아주 큰 장점이 하나 있었습니다. 원통은 원판에서 복제해야 했고, 틀로 찍기 전에는 다시 녹음하거나 나팔을 거쳐 옮겨야 했습니다. 원반은 찍어 낼 수 있었습니다. 원판의 금속 음각판을 한 번만 만들면 똑같은 음반을 수천 장 찍을 수 있습니다. 의회도서관 기사는 평평한 원반을 에디슨의 원통보다 훨씬 싸게 대량 생산할 수 있었다고 적습니다. 베를리너는 처음부터 그라모폰을 집에서 즐기는 기계로 보았지만, 다른 사람들은 축음기를 사무실의 받아쓰기 기계로 생각했습니다.
길이 순탄하지는 않았습니다. 1889년 독일에 갔을 때 베를리너는 한 장난감 회사와 작은 장난감 원반과 손으로 돌리는 기계를 만들기로 했습니다. 미국으로 돌아와서는 아메리칸 그라모폰 컴퍼니를, 이어서 워싱턴에 유나이티드 스테이츠 그라모폰 컴퍼니를 세웠습니다. 속도를 고르게 하려고 뉴저지주 캠던에 있던 엘드리지 R. 존슨의 기계 공장과 태엽 모터를 단 기계를 만들었고, 같은 기사는 원반에 라벨을 붙이자는 생각도 존슨이 냈다고 적습니다. 무대에서는 그라모폰 원반 가운데의 종이 라벨과 케이스의 태엽 열쇠가 숨은 볼거리입니다.
1897년 9월 29일 베를리너의 워싱턴 공장에 불이 났습니다. 특허 분쟁과 모방품이 뒤따랐고, 1900년 6월 법원의 금지 명령으로 필라델피아의 베를리너 그라모폰 컴퍼니가 문을 닫았습니다. 베를리너는 특허권을 존슨에게 넘겼고, 존슨은 빅터 토킹 머신 컴퍼니를 세웠습니다. 베를리너는 이 회사의 지분을 계속 가졌습니다.
원반이 이긴 까닭
원반은 선반에 꽂아 두기 쉽고, 우편으로 보내기 쉽고, 수천 장씩 만들기 쉽고, 2분짜리 원통보다 음악을 조금 더 담습니다. UCSB 의 블루 앰버롤 역사는 1912년 무렵 에디슨의 가장 강한 경쟁자가 빅터 토킹 머신 컴퍼니와, 이미 원통을 그만 만든 컬럼비아 포노그래프 컴퍼니였다고 적습니다. 예일 안내는 결과를 이렇게 요약합니다. 1910년대에는 평평한 원반이 소리 기록의 주된 매체였습니다. 에디슨은 블루 앰버롤을 1929년까지 이어 갔습니다.
에디슨도 원반을 만들었습니다. 아이오와 주립대학교 박물관은 에디슨 다이아몬드 디스크 축음기를 소장하고, 그 음반이 두께 1/4 in 에 점토와 셸락으로 만들었으며 진짜 다이아몬드 바늘로 재생했다고 설명합니다. 다이아몬드 디스크는 1912년에서 1929년까지 나왔습니다. 에디슨의 원통처럼 이 홈도 좌우가 아니라 위아래로 새겼습니다.
원통에는 원반에 없는 장점이 하나 있었습니다. 처음부터 끝까지 홈 속도가 같다는 점입니다. 원반의 바깥 바퀴는 안쪽 바퀴보다 훨씬 길지만 재생하는 시간은 같습니다. 바늘이 안으로 들어갈수록 홈이 느려지고, 라벨 근처의 높은 음은 더 짧은 홈에 빽빽하게 들어갑니다. 그라모폰에서 현미경을 켜고 팔이 안으로 들어가는 동안 판독창을 보세요. 표면 속도가 줄고, 1 kHz 파동 하나가 차지하는 홈 길이도 함께 줄어듭니다.
숫자로 보는 78 음반
초기 원반 속도는 제각각이었습니다. 예일 안내에 따르면 녹음과 재생 속도는 7286 rpm 사이였다가 78 로 자리 잡았고, 1910년에는 대부분의 음반이 약 7880 rpm 으로 만들어졌습니다. 1925년 모터로 돌리는 기계의 표준으로 78.26 rpm 이 정해졌습니다. 흔한 3,600 rpm 모터가 톱니 46개짜리 기어를 돌리면 다음 속도가 나오기 때문입니다.
3,600 ÷ 46 = 78.26 rpm
같은 안내는 한 면의 재생 시간을 10인치 원반은 약 3분, 12인치는 약 4~5분으로 적습니다. 모형의 10인치 그라모폰 원반은 반지름 117 mm 에서 50 mm 까지 1인치에 홈 96줄입니다. 이 세 숫자는 한 음반을 잰 값이 아니라 흔한 값을 고른 모형 값이므로 아래 결과는 추정입니다.
- 회전수 = (117 − 50) mm ÷ 25.4 mm × 96 = 253바퀴
- 재생 시간 = 253 ÷ 78.26 rpm = 3.2분
- 가장자리 홈 속도 = 2π × 0.117 m × 78.26 ÷ 60 s = 0.96 m/s
- 끝부분 홈 속도 = 2π × 0.050 m × 78.26 ÷ 60 s = 0.41 m/s
- 홈 길이 ≈ 253 × π × (0.117 + 0.050) m = 133 m
3.2분은 예일의 약 3분과 맞습니다. 바깥 가장자리에서 1 kHz 음은 홈 959 µm 를, 라벨 근처에서는 410 µm 를 차지합니다. 전기 축음기의 12인치 원반에는 146 mm 에서 60 mm 를 썼고, 325바퀴, 4.2분, 가장자리 1.20 m/s 에서 끝 0.49 m/s 로 떨어지는 값이 나옵니다. 예일의 4~5분과 이번에도 맞습니다.
왜 이렇게 짧을까요? 셸락 홈을 지나는 강철 바늘에는 넉넉한 자리가 필요해서 78 음반의 홈은 넓고, 원반도 빨리 돕니다. 1948년의 LP 는 원반을 그대로 두고 가는 홈과 33⅓ rpm 을 썼습니다. 그 이야기는 레코드판 전시에서 이어집니다.
나팔과 기계식 녹음
1925년 전에는 음반 어디에도 전기가 없었습니다. 예일 안내의 설명대로 연주자는 큰 나팔에 대고 노래하거나 연주했고, 소리의 힘이 그대로 녹음 바늘을 떨게 해 왁스 원판을 깎았습니다. 재생은 그 반대입니다. 홈이 바늘을 움직이고, 바늘이 사운드박스의 운모 진동판을 움직이고, 나팔이 진동판의 움직임을 방 안으로 전합니다.
나팔은 맞춰 주는 장치입니다. 지름 몇 센티미터짜리 진동판은 많은 공기를 미는 데 아주 서툴러서, 그대로 두면 소리가 가늘고 작습니다. 나팔의 좁은 목은 진동판이 작은 공기 기둥을 세게 밀게 해 주고, 점점 넓어지는 몸통은 그 힘을 더 넓은 공기 기둥으로 차례로 넘겨 방까지 보냅니다. 나팔이 길고 넓을수록 더 낮은 음까지 전합니다. 무대의 그라모폰이 지름 반 미터짜리 꽃 나팔을 단 까닭이고, 나팔이 거실 한쪽 구석을 차지할 만큼 커진 까닭입니다.
기계식 녹음의 약점은 폭이었습니다. 예일 안내는 기계식 녹음이 높은 충실도를 내지 못했고 소리 크기의 폭이 좁았다고 적습니다. 아주 작은 소리와 아주 큰 소리를 함께 담을 수 없었고, 낮은 저음은 바늘을 충분히 움직이지 못했으며, 여럿이 녹음할 때는 사람마다 나팔에서 떨어진 거리를 조절해 균형을 맞췄습니다.
무대에서 그라모폰 소리는 약 200 Hz~5 kHz 대역으로 자르고 표면 잡음과 지글거림을 더했습니다. 뒤의 기계와 나란히 들었을 때 차이가 들리도록 고른 모형 값이며, 특정 음반을 잰 값이 아닙니다.
1925년부터의 전기 녹음
1925년 마이크가 들어왔습니다. 예일 안내는 그 뒤로 연주자가 마이크 앞에서 노래하고, 증폭기가 작은 전기 신호를 크게 만들어 그 신호로 새김 바늘을 움직였다고 설명합니다. 이렇게 만든 음반을 전기 녹음이라 부르고, 첫 음반은 1925년에 나왔습니다. 예일은 1947년 자기 테이프가 들어온 뒤로는 이 말을 잘 쓰지 않는다고 덧붙입니다. 녹음을 먼저 테이프에 하고 나서 원반에 새기게 되었기 때문입니다.
전기는 양쪽 끝을 모두 바꿨습니다. 녹음하는 쪽에서는 연주자가 나팔에 대고 소리칠 필요가 없어져서 관현악단 전체를 보통 거리에서 녹음할 수 있었고, 증폭기는 너무 약해서 새길 수 없던 저음을 키울 수 있었습니다. 집에서는 전기 축음기가 나팔을 3가지 부품으로 바꿨습니다. 바늘의 움직임을 전압으로 바꾸는 픽업, 그 전압을 진공관으로 키우는 증폭기, 공기를 움직이는 스피커입니다. 무대의 전기 축음기에는 이 셋이 모두 있습니다. 「속 보기」를 켜면 빛나는 진공관과 그릴 뒤의 종이 원뿔이 보입니다.
모터도 바뀌었습니다. 태엽은 풀려 가고, 조속기는 속도를 대략밖에 지키지 못합니다. 전원 주파수에 맞춰 도는 전기 모터는 속도가 정확하고, 기어가 음반 속도를 정합니다. 3,600 ÷ 46 은 여기서 나왔습니다. 60 Hz 전원에서 1초에 60바퀴인 3,600 rpm 으로 도는 모터와 톱니 46개짜리 기어입니다. 이 기어는 전기 축음기 플래터 아래의 숨은 볼거리입니다.
무대의 전기 축음기 소리는 약 90 Hz~7 kHz 대역으로 잘랐습니다. 기계식 그라모폰보다 풍성하고 테이프보다는 좁게 들리도록 고른 모형 값입니다.
속도와 음높이
무대의 아날로그 기계에는 모두 같은 규칙이 있습니다. 녹음한 속도보다 빠르게 틀면 그 안의 모든 주파수가 같은 비율로 올라갑니다. 두 배 빠르게 틀면 440 Hz 음이 880 Hz, 한 옥타브 위가 됩니다. 음악의 말로 바꾸면 반음 수는 다음과 같습니다.
반음 수 = 12 × log₂(재생 속도 ÷ 녹음 속도)
이 식으로 몇 가지를 계산해 보았습니다.
- 78.26 rpm 음반을 80 rpm 으로 재생: 12 × log₂(80 ÷ 78.26) = 0.38 반음 높아집니다. 72~86 rpm 사이에서 만든 초기 음반을 한 속도로 틀면 조금씩 어긋나게 들리는 까닭입니다.
- 78.26 rpm 음반을 33⅓ rpm 으로 재생: 12 × log₂(33.333 ÷ 78.26) = -14.78 반음, 한 옥타브 넘게 낮고 느려집니다.
- 6 % 빠르게 도는 카세트: 12 × log₂(1.06) = 1.01 반음 높아집니다.
- 두 배 속도: 12 × log₂(2) = 12 반음, 꼭 한 옥타브입니다.
「속도」 조작을 움직여 보세요. 43 % 에서 판독창은 약 -14.6 반음을 보여 줍니다. 33⅓ 에 맞춘 턴테이블로 78 음반을 틀었을 때와 비슷합니다. 재생 시간은 반대로 움직입니다. 100 % 에서 3.2분인 한 면은 43 % 에서 3.2 ÷ 0.43 = 7.4분이 됩니다.
손으로 돌리는 주석박 축음기에 플라이휠이, 원통과 원반 기계의 태엽 모터에 조속기가 필요했던 까닭도 이것입니다. 속도가 몇 퍼센트 흔들리면 음높이가 반음의 몇 분의 일만큼 흔들리고, 특히 길게 끄는 음에서 귀가 알아챕니다. 테이프 기계도 캡스턴에서 같은 문제를 겪었고, 듣는 사람들은 느린 흔들림을 와우, 빠른 흔들림을 플러터라고 불렀습니다.
CD 는 예외입니다. 무대에서 CD 의 모터 속도를 바꿔도 음높이는 그대로입니다. 까닭은 「CD 는 왜 음높이가 그대로일까」 절에 있습니다.
자기 녹음: 철사, 종이, 테이프
홈만이 답은 아니었습니다. 미국 의회도서관의 국가 녹음 보존 계획에 실린 글 「테이프 이야기(A Tale of Tape)」는 자기 녹음의 시작을 1878년 미국 기술자 오벌린 스미스의 글에서 찾습니다. 처음 동작한 기계는 1898년 덴마크에서 발데마르 폴센이 만든 텔레그라폰으로, 움직이는 강철선을 자화했습니다. 글에 따르면 철사 녹음은 충실도가 높지 않았지만 큰 전환점이었고 오래 쓰였습니다. 다만 잘 엉키고, 쉽게 끊어지고, 편집하기 어려웠습니다.
1927년 독일의 발명가 프리츠 플로이머는 담배 종이에 금가루를 녹여 붙이던 일을 하다가, 같은 방법으로 종이에 자성 가루를 입혔습니다. 그는 1928년 이 소리 종이로 특허를 냈고 1932년 전기 회사 AEG 에 사용권을 주었습니다. AEG 는 긴 테이프 뭉치를 쓰는 녹음기를 만들었고, 의회도서관 글에 따르면 1935년 베를린 라디오 박람회에서 처음으로 실용적인 테이프 녹음기인 마그네토폰 K1 을 공개했습니다. 1930년대 말에는 독일의 테이프가 종이에서 플라스틱 바탕으로 바뀌었습니다.
자료마다 세부가 다르고, 무대는 이것을 표시합니다. 만프레트 크라우제의 2002년 오디오 공학회 학술 발표문은 1935년에 공개한 기계를 K1 이 아니라 K2 라고 적습니다. 두 자료는 다음 단계인 고주파 바이어스에서도 갈립니다. 크라우제의 발표문은 1940년 K4 에 들어갔다고 하고, 의회도서관 글은 1941년 독일의 발터 베버의 업적으로 적습니다. 의회도서관 글은 W. L. 칼슨과 G. W. 카펜터가 1921년 미국에서 비슷한 특허를 출원해 1927년에 등록했고, 마빈 캠러스도 1941년 고주파 바이어스 특허를 냈다고 덧붙입니다. 조작 아래 사례 목록은 시기를 1940~1941년 무렵으로 적었습니다.
제2차 세계대전 뒤 미 육군 통신대 장교들이 독일 기계를 조사했고, 존 T. 멀린은 마그네토폰 테이프 주행부 2대를 가져왔습니다. 테이프는 지우고, 다시 녹음하고, 칼로 자르고, 이어 붙일 수 있어서 처음으로 녹음을 편집할 수 있게 되었습니다. 예일 안내는 음반 제작에 자기 테이프가 들어온 해를 1947년으로 적습니다. 무대의 오픈릴 데크에 있는 이어 붙인 자리가 숨은 볼거리입니다.
테이프 헤드는 어떻게 쓰고 읽을까
테이프 녹음기는 플라스틱 띠에 바른 작은 산화철 입자에 소리를 자기로 저장합니다. 녹음 헤드는 코일을 감은 연철 고리이고, 테이프가 닿는 앞쪽에 아주 좁은 틈이 있습니다. 마이크 증폭기에서 온 전류가 코일을 흐르면 자기장이 생기고, 그 자기장이 틈에서 새어 나와 테이프로 들어갑니다. 테이프가 지나가면 각 부분은 그 순간 자기장의 방향과 세기대로 자화된 채 남습니다.
재생 헤드도 모양이 같습니다. 자화된 테이프가 틈을 지나가면 바뀌는 자기장이 쇠 고리를 지나며 코일에 작은 전압을 만듭니다. 무대에서 오픈릴 데크의 현미경을 켜면 입자들이 헤드 아래 신호를 따라 N극이나 S극 쪽으로 돌아서는 모습이 빨강과 파랑으로 보입니다.
이번에도 파장이 한계를 정합니다. 테이프에서 파장은 테이프 속도를 진동수로 나눈 값입니다.
- 19.05 cm/s 오픈릴: 1 kHz 는 0.1905 ÷ 1,000 m = 190.5 µm, 10 kHz 는 19.05 µm 를 차지합니다
- 4.76 cm/s 카세트: 1 kHz 는 47.6 µm, 10 kHz 는 4.76 µm 를 차지합니다
파동 하나를 재생하려면 헤드의 틈이 파장의 절반쯤보다 좁아야 하므로, 10 kHz 에서 4.76 µm 인 카세트에는 몇 마이크로미터 폭의 틈이 필요합니다. 느린 테이프는 아주 정밀한 헤드와 고운 입자를 요구합니다. 카세트를 음악용으로 쓰기까지 여러 해의 개선이 필요했던 까닭이고, 녹음실이 38.1 cm/s 같은 더 빠른 속도로 테이프를 돌린 까닭입니다.
자성 입자는 약한 자기장에 비례해서 반응하지 않습니다. 작은 변화에는 버티다가 한꺼번에 뒤집히는데, 이것을 히스테리시스라고 합니다. 그대로 녹음하면 작은 소리가 찌그러지고 잡음에 묻힙니다. 고주파 바이어스가 이 문제를 풉니다. 녹음 헤드에서 신호에 들리지 않을 만큼 높은 음을 더하면, 그 음이 입자를 빠르게 앞뒤로 흔들어 입자가 그 위에 실린 소리 신호에 비례해 자리를 잡게 됩니다. 바이어스 자체는 너무 높아서 들리지 않고 재생 헤드도 이를 재생하지 않습니다. 소거 헤드는 같은 고주파 자기장을 더 세게 걸어 테이프에 남아 있던 것을 뒤섞습니다.
속도를 정하는 것은 릴이 아니라 캡스턴입니다. 릴은 감긴 테이프가 늘거나 줄면서 빨라졌다 느려졌다 하므로, 테이프를 정확한 속도로 도는 강철 캡스턴과 고무 롤러 사이에 끼웁니다. 무대의 오픈릴에서 감는 릴을 보세요. 감긴 양이 적은 처음에는 빨리 돌다가 차오를수록 느려집니다.
카세트테이프
필립스 박물관은 회사 기록 보관소의 자료로 이야기를 들려줍니다. 1961년 벨기에 하설트의 필립스 녹음기 개발팀은 당시 집에서 흔히 쓰던 오픈릴 녹음기를 대신할, 건전지로 움직이는 작은 녹음기와 그 카세트를 만들라는 과제를 받았습니다. 제품 개발 책임자는 루 오텐스였습니다. 그는 쓰기 쉬운 것을 첫째로 정했습니다. 젊은 사람도 나이 든 사람도, 가장 서툰 사람도 다룰 수 있어야 했습니다. 다음은 크기였습니다. 오텐스는 재킷 주머니에 들어가는 나무 토막을 깎게 했고, 그 크기가 카세트와 녹음기의 크기를 정했습니다. 이 나무 토막은 무대에서 휴대용 녹음기 옆의 숨은 볼거리입니다.
필립스 포켓 레코더 EL 3300 과 그 카세트는 1963년 베를린 국제 라디오 박람회(Internationale Funkausstellung)에서 처음 공개되었습니다. 필립스는 기술 규칙을 지키는 조건으로 다른 제조사에 카세트 방식의 사용권을 무료로 주었습니다. 필립스 사내 잡지 『필립스 쿠리어』는 1967년 9월에 이미 세계의 70개 회사가 이를 바탕으로 카세트 녹음기를 만든다고 전했습니다. 카세트는 35년 넘게 중요한 음반 매체로 남았고, 가장 널리 쓰인 가정용 녹음 방식이 되었습니다.
껍데기 안에서는 테이프를 걸 필요가 없습니다. 허브 두 개가 테이프를 들고 있고, 테이프는 앞쪽 가장자리를 따라 지나가며, 그 앞의 구멍으로 헤드와 캡스턴, 핀치 롤러가 들어옵니다. 스프링에 단 펠트 패드가 뒤에서 테이프를 헤드에 눌러 줍니다. IIT 칸푸르의 카세트 데크 강의 자료는 속도를 1초에 1.875인치(4.76 cm/s)로 적고, 핀치 롤러가 테이프를 캡스턴에 누르는 힘이 이 속도를 지킨다고 설명합니다. 누르는 힘이 모자라면 테이프가 미끄러지고, 너무 세면 테이프가 눌려 상할 수 있습니다.
C60 카세트는 한 면에 30분을 담습니다. 4.76 cm/s 에서 필요한 테이프 길이는 다음과 같습니다.
30분 × 60 s × 4.76 cm/s = 8,568 cm = 85.7 m
모형의 테이프 폭은 3.81 mm, 껍데기는 100.4 × 63.8 × 12 mm, 두 허브 사이는 42.5 mm 입니다. 모형에 넣은 치수입니다.
CD
필립스는 카세트가 한창 퍼지던 때 다음 매체를 연구했습니다. 필립스 박물관에 따르면 필립스는 소니와 함께 1982년 11월 일본에서 먼저 CD 를 내놓았고, 4개월 뒤 유럽과 미국에서 팔기 시작했습니다. 이 방식은 두 기술을 합쳤습니다. 레이저로 원반을 읽는 광학 기술과, 신호를 디지털로 바꾸고 다루는 기술입니다. 오디오 형식은 IEC 60908 표준이고, 데이터용 원반은 에크마 인터내셔널이 무료로 공개하는 ECMA-130 에 정리되어 있습니다.
CD 는 파형의 모양을 저장하지 않습니다. 채널 2개마다 1초에 44,100번 파형을 재고, 잰 값을 16비트 숫자로 적어 그 숫자를 저장합니다. 스탠퍼드 CCRMA 의 J. O. 스미스 강의 자료가 설명하는 표본화 정리에 따르면, 어떤 빠르기로 표본을 뜬 신호는 그 빠르기의 절반보다 높은 주파수가 없을 때 정확히 되살릴 수 있습니다. 44,100 의 절반은 22,050 Hz 로, 대부분의 어른이 듣는 범위보다 높습니다. 원래의 오디오 데이터 속도는 다음과 같습니다.
44,100 × 16 bit × 2 = 1,411,200 bit/s
숫자는 플라스틱에 찍은 피트의 무늬로 바뀌고, 원반 아래에서 플라스틱을 지나 읽힙니다. ECMA-130 은 나선의 트랙 간격을 1.6 µm ± 0.1 µm, 읽는 속도를 1.2~1.4 m/s, 채널 비트 속도를 4.3218 Mbit/s 로 정합니다. 또 피트에서 랜드로, 랜드에서 피트로 바뀌는 자리가 1 이고 바뀌지 않으면 0 이라고 정합니다. 부호화 규칙 때문에 피트와 랜드의 길이는 채널 비트 3개에서 11개 사이입니다. 채널 비트 하나는 1 ÷ 4.3218 MHz = 231.4 ns 이므로 1.2 m/s 에서는 다음과 같습니다.
- 가장 짧은 피트 = 3 × 231.4 ns × 1.2 m/s = 0.833 µm
- 가장 긴 피트 = 11 × 231.4 ns × 1.2 m/s = 3.054 µm
1.4 m/s 에서는 0.972 µm 와 3.563 µm 입니다. 무대의 현미경은 나란한 트랙 3줄의 피트와 레이저 점을 보여 주는데, 「느린 화면」 설정보다 1,000배 더 느리게 움직입니다. 1.3 m/s 에서는 화면의 8 µm 가 약 6 µs 만에 지나가 버리기 때문입니다.
ECMA-130 은 레이저 쪽에서 보아 원반이 시계 반대 방향으로 돌 때 트랙이 바깥으로 나선을 그린다고 덧붙입니다. CD 는 가운데에서 가장자리로 재생합니다. 레코드와 반대입니다. 조작 아래 「사실은…」 카드 가운데 하나입니다.
CD 는 왜 음높이가 그대로일까
레코드 플레이어를 빠르게 돌리면 음이 높아집니다. 홈 자체가 파동이어서 파동을 바늘 앞으로 더 빨리 밀어 넣는 셈이기 때문입니다. CD 플레이어는 다르게 동작합니다. 원반은 트랙이 늘 1.2~1.4 m/s 로 레이저를 지나가도록 속도를 바꾸며 돌기 때문에, 모터는 가운데에서 빠르고 가장자리에서 느립니다. 1.3 m/s 에서는 다음과 같습니다.
- 반지름 25 mm 에서: 1.3 ÷ (2π × 0.025 m) × 60 = 497 rpm
- 반지름 58 mm 에서: 1.3 ÷ (2π × 0.058 m) × 60 = 214 rpm
원반에서 읽은 숫자는 작은 메모리에 들어가고, 수정 시계가 채널마다 1초에 정확히 44,100개씩 변환기로 내보냅니다. 원반이 조금 빨리 돌면 메모리가 차오르고, 플레이어는 모터를 늦춥니다. 출력은 원반의 속도를 전혀 모르니 음높이도 따라 바뀌지 않습니다.
무대에서 CD 플레이어의 「속도」를 150 % 로 올리면 원반은 더 빨리 돌지만 판독창의 음높이는 「그대로」이고 소리도 움직이지 않습니다. 상태 줄이 까닭을 알려 줍니다.
트랙은 깁니다. 74분짜리 원반을 1.21.4 m/s 로 읽으면 나선의 길이는 74 × 60 × 1.2 = 5,328 m 에서 74 × 60 × 1.4 = 6,216 m 로, 5.36.2 km 입니다. 트랙 간격이 1.6 µm 이면 반지름 25 mm 에서 58 mm 사이에 (58 − 25) mm ÷ 0.0016 mm = 20,625바퀴가 들어갑니다. 1,411,200 bit/s 의 스테레오 74분은 오류 정정을 빼고 74 × 60 × 1,411,200 ÷ 8 = 7억 8,320만 바이트입니다.
한 면에 얼마나 들어갈까
조작 아래 표는 기계마다 입력값으로 계산했습니다. 간단히 정리하면 다음과 같습니다.
- 주석박: 약 60 rpm 으로 40바퀴, 약 0.7분(추정)
- 왁스 원통: 160 rpm 으로 400바퀴, 2.5분
- 10인치 78 음반: 78.26 rpm 으로 253바퀴, 약 3.2분(추정)
- 12인치 전기 녹음 78 음반: 325바퀴, 약 4.2분(추정)
- 오픈릴: 19.05 cm/s 로 테이프 548.6 m(1,800 ft), 48분
- 카세트 C60: 4.76 cm/s 로 85.7 m, 한 면 30분
- CD: 74분
두 가지가 눈에 띕니다. 첫째는 파장이 얼마나 중요한가입니다. 78 음반의 홈은 약 1 m/s 로 바늘을 지나가는데 3분밖에 담지 못합니다. 카세트는 20배 느리게 움직이며 30분을 담습니다. 테이프가 20배 짧은 파동을 담을 수 있기 때문입니다. 둘째는 CD 의 표면 속도 1.3 m/s 가 어떤 홈보다 빠른데도 74분을 담는다는 점입니다. 트랙 간격이 265 µm 가 아니라 1.6 µm 이고, 파동 대신 숫자를 저장하기 때문입니다.
오픈릴 값은 1,800 ft 테이프를 감은 7인치 릴에서 548.6 m ÷ 0.1905 m/s = 2,880 s = 48분으로 계산했습니다. 카세트 값은 C60 의 한 면 30분이며, 여기에 필요한 85.7 m 는 앞에서 계산했습니다. 주석박 값은 40바퀴 ÷ 60 rpm = 0.67분입니다.
만지지 않고 홈을 듣는 방법
바늘은 재생하는 것을 닳게 하고, 금 간 왁스 원통이나 판지 위에 왁스를 입힌 원반은 한 번 더 재생하는 것조차 버티지 못할 수 있습니다. 2000년대 초부터 로런스 버클리 국립연구소의 물리학자들은 홈을 빛으로 읽어 왔습니다. 아이린(IRENE)이라는 방법은 홈을 고해상도로 광학 스캔하고, 바늘이 그 홈을 지났다면 어떻게 움직였을지 계산해 그 움직임을 소리 파일로 바꿉니다. 그 과정에서 긁힌 자국과 튀는 곳도 지웁니다.
버클리 연구소 공학부는 이 사업이 20년 넘게 전 미국 의회도서관과 함께 시작되었다고 설명합니다. 초기 작업 하나로 UC 버클리 피비 허스트 인류학 박물관의 아메리카 원주민 왁스 녹음 3,000개 넘게 디지털로 옮겼습니다. 이어서 1880년대 알렉산더 그레이엄 벨의 볼타 연구소에서 나온 실험 녹음 약 200개로 눈을 돌렸습니다. 스미스소니언 국립 미국사 박물관이 소장한 것으로, 판지에 왁스를 얇게 입힌 것도 있습니다. 그 원반 가운데 하나에 벨 자신의 목소리가 들어 있습니다. 2025년 연구진은 아무도 말을 알아듣지 못하던, 심하게 금 간 볼타 원반을 받아 적는 데 음성 인식 프로그램의 도움을 받았습니다.
평범한 녹음을 지키는 일은 더 큰 일입니다. 미국 도서관정보자원위원회(CLIR)와 의회도서관은 2010년 전국 조사 보고서 『미국의 녹음 보존 현황』을 냈고, 2006년 보고서 『디지털 보존을 위한 아날로그 소리 옮기기』는 아날로그 소리를 안전하게 옮기는 방법을 정리했습니다. 의회도서관의 시청각 자료 관리 안내는 원반과 테이프를 보관하고 다루는 법을 다룹니다.
디지털 원반도 관리가 필요합니다. NIST 와 의회도서관은 기록용 CD 와 DVD 를 높은 열과 습도에서 일부러 늙혀 시험했고, 그 결과를 2005년 NIST 특별 간행물 500-263 으로 냈습니다. 의회도서관의 보존 과학자들은 지금도 CD 수명을 연구합니다.
모형이 실제 기계와 다른 점
무대는 기계마다 원리를 보여 주며, 일부는 단순하게 만들었습니다.
- 주석박 원통의 지름 101.6 mm, 속도 60 rpm, 재생 길이 4 in 는 모형 값입니다. 원래 기계는 돌리는 사람이 정한 속도로 손으로 돌렸습니다.
- 78 음반의 반지름과 1인치에 홈 96줄은 흔한 값을 고른 모형 값입니다. 실제 78 음반은 회사와 연도마다 달랐습니다.
- 현미경은 홈, 입자, 피트를 지금 들리는 신호 그대로 그리되, 모양이 보이도록 진폭을 키웠습니다. 보이는 길이는 설명 글에 적힌 길이 그대로이고, 깊이와 폭은 같은 비율이 아닙니다.
- 테이프 입자는 실제보다 훨씬 크고 적게 그렸습니다. 실제 입자는 길이가 1 µm 에 훨씬 못 미칩니다.
- CD 는 채널 비트 3~11개 길이의 피트와 랜드를 보여 주지만, 실제로 부호화한 소리가 아니라 무작위 무늬입니다. 오류 정정, EFM 변조, 초점 서보는 뺐습니다.
- 소리는 브라우저에서 만듭니다. 대역 필터, 약간의 잡음과 지글거림, 속도 변화입니다. 대역과 잡음 크기는 차이가 잘 들리도록 고른 모형 값이며, 잰 값이 아닙니다.
- 첫 장면은 주석박 나선의 4분의 1을 6초에 돌려서 원통이 도는 모습이 보이게 했습니다.
자주 묻는 질문
소리 기록은 에디슨과 스콧 가운데 누가 발명했나요?
뜻에 따라 둘 다입니다. 에두아르레옹 스콧 드 마르탱빌은 1857년 포노토그래프로 소리를 기록했지만 재생하지는 못했습니다. 1877년 에디슨의 축음기는 녹음하고 재생할 수 있는 첫 기계였습니다. 미국 국립공원관리청은 이제 소리 기록이 두 번 발명되었다고 말합니다.
에디슨이 처음 녹음한 것은 무엇인가요?
러트거스의 에디슨 문서 사업에 따르면 1877년 12월 존 크루에시가 기계를 완성하자 에디슨은 동요 「메리의 어린 양」을 녹음했습니다.
에디슨은 왜 주석박을 썼나요?
강철 바늘 자국이 남을 만큼 무르고, 몇 번 재생하는 동안 그 자국을 지킬 만큼 단단했기 때문입니다. 임시 방편이었습니다. 녹음은 한 번도 충분히 만족스럽지 않았고, 약 10년 뒤 왁스가 자리를 대신했습니다.
상하 진동 홈과 좌우 진동 홈은 무엇이 다른가요?
상하 진동 홈에서는 깊이가 바뀌면서 바늘이 위아래로 움직입니다. 좌우 진동 홈은 깊이가 그대로이고 바늘이 옆으로 움직입니다. 에디슨의 원통과 다이아몬드 디스크는 상하 진동, 베를리너의 그라모폰 원반은 좌우 진동을 썼습니다.
78 음반은 왜 78 rpm 으로 도나요?
1925년 78.26 rpm 을 표준으로 정했습니다. 3,600 rpm 모터에 톱니 46개짜리 기어를 달면 3,600 ÷ 46 = 78.26 이 되고, 이미 나온 음반 대부분이 약 78~80 rpm 으로 만들어졌기 때문입니다.
음반을 빠르게 돌리면 왜 소리가 높아지나요?
모든 주파수가 속도와 같은 비율로 올라가기 때문입니다. 변화는 12 × log₂(속도 비) 반음이므로, 두 배 속도는 12 반음, 한 옥타브 위입니다.
원통은 왜 원반에 졌나요?
원반은 금속 음각판으로 수천 장씩 찍어 낼 수 있었고, 보관하고 부치기 쉬웠으며, 음악을 조금 더 담았습니다. 1910년대에는 원반이 주된 매체가 되었지만, 에디슨은 1929년까지 원통을 만들었습니다.
원반에 집에서 녹음할 수 있었나요?
그라모폰으로는 할 수 없었습니다. 왁스 원통 축음기는 녹음이 되었고 원통을 깎아 다시 쓸 수 있었지만, 베를리너의 그라모폰은 찍어 낸 원반을 재생만 했습니다.
기계식 녹음이란 무엇인가요?
1925년 전의, 전기 없이 하는 녹음입니다. 연주자가 나팔에 대고 노래하거나 연주하면 소리 자체가 새김 바늘을 움직였습니다.
테이프 녹음기는 소리를 어떻게 저장하나요?
자기로 저장합니다. 녹음 헤드의 자기장이 신호에 맞춰 테이프의 산화철 입자를 자화하고, 재생 헤드가 그 무늬를 다시 전압으로 바꿉니다.
테이프 바이어스는 무엇인가요?
녹음하는 동안 신호에 더하는, 귀에 들리지 않을 만큼 높은 음입니다. 이 음이 자성 입자를 흔들어 음악에 비례해 자리 잡게 하므로, 바이어스 없이 녹음할 때 생기는 찌그러짐과 잡음이 대부분 사라집니다.
카세트는 왜 4.76 cm/s 로 움직이나요?
1초에 1⅞인치로, 작은 껍데기로도 오래 재생하게 해 줍니다. 대신 파장이 짧아집니다. 10 kHz 는 테이프 4.76 µm 만 차지하므로 헤드와 테이프가 아주 정밀해야 했습니다.
모터가 빨라져도 CD 의 음높이는 왜 그대로인가요?
플레이어가 읽은 숫자를 작은 메모리에 모았다가 고정된 시계에 맞춰 채널마다 1초에 44,100개씩 내보내기 때문입니다. 모터 속도는 그 메모리가 얼마나 찼는지만 바꿉니다.
CD 는 바깥에서 안으로 재생하나요?
아닙니다. 트랙이 가운데에서 바깥으로 나선을 그립니다. 레코드와 반대입니다.
오래된 음반을 만지지 않고 재생할 수 있나요?
있습니다. 로런스 버클리 국립연구소가 개발한 아이린(IRENE) 방법은 홈을 빛으로 스캔하고 소리를 계산합니다. 왁스 원통과 알렉산더 그레이엄 벨의 실험 원반에 쓰였습니다.
마이크를 쓰면 내 목소리가 저장되나요?
아닙니다. 3초의 소리는 홈을 그리고 다시 들려주는 동안 페이지의 메모리에만 있습니다. 저장하거나 보내지 않으며, 페이지를 닫으면 사라집니다. 마이크를 허락하지 않아도 나머지는 모두 그대로 동작합니다.
용어
- 축음기(포노그래프): 소리를 홈으로 기록하고 다시 들려주는 기계입니다. 처음에는 원통을 썼습니다.
- 그라모폰: 평평한 원반을 재생하는 기계에 베를리너가 붙인 이름입니다.
- 진동판: 공기 압력을 따라 움직이는 얇은 판입니다. 마우스피스, 사운드박스, 재생기에 들어 있습니다.
- 바늘(스타일러스): 홈을 새기거나 따라가는 끝입니다.
- 상하 진동 홈(세로 새김): 깊이가 소리를 따라가는 홈입니다.
- 좌우 진동 홈(가로 새김): 옆으로 흔들리는 길이 소리를 따라가는 홈입니다.
- 표면 속도: 1초 동안 바늘이나 헤드를 지나가는 홈이나 테이프의 길이입니다.
- 매체 위의 파장: 표면 속도를 진동수로 나눈 값입니다.
- 기계식 녹음: 전기 없이 나팔로 하는 녹음입니다.
- 전기 녹음: 1925년부터 쓴, 마이크와 증폭기로 하는 녹음입니다.
- 픽업: 바늘의 움직임을 전압으로 바꾸는 부품입니다.
- 캡스턴: 테이프를 정확한 속도로 끄는 축입니다.
- 핀치 롤러: 테이프를 캡스턴에 누르는 고무 롤러입니다.
- 바이어스: 테이프에 녹음할 때 더하는, 들리지 않는 높은 음입니다.
- 표본화: 신호를 일정한 간격으로 재는 일입니다. CD 는 1초에 44,100번 잽니다.
- 피트와 랜드: CD 트랙의 낮은 곳과 높은 곳입니다. 둘이 바뀌는 자리마다 1 입니다.
출처
- Thomas A. Edison Papers, Rutgers University, Tinfoil Phonograph (1877년 7월 착상, 파라핀 종이에 돋을새김 바늘, 1인치에 나사산 10개, 주석박, 1877년 12월 첫째 주 크루에시, 「메리의 어린 양」, 녹음과 재생 장치 분리, 만족스럽지 못한 녹음). https://edison.rutgers.edu/life-of-edison/inventions?view=article&id=542:tinfoil-phonograph-invention&catid=91 (2026년 10월 26일 확인)
- Thomas A. Edison Papers, Rutgers University, Wax Cylinder Phonograph (1880년대 중반 벨과 테인터, 1887~1889년, 받아쓰기 기계, 말하는 인형, 니켈 가게, 태엽 모터). https://edison.rutgers.edu/life-of-edison/inventions?view=article&id=544:wax-cylinder-phonograph&catid=91 (2026년 10월 26일 확인)
- 미국 국립공원관리청, 토머스 에디슨 국립역사공원, The Origins of Sound Recording (소리 기록은 두 번 발명, 1857년 스콧, 2008년 녹음 발견). https://www.nps.gov/edis/learn/historyculture/origins-of-sound-recording.htm (2026년 10월 26일 확인)
- 미국 국립공원관리청, Who Invented Sound Recording?, 데이비드 조바노니 전시. https://www.nps.gov/edis/learn/historyculture/origins-of-sound-recording-the-inventors.htm (2026년 10월 26일 확인)
- First Sounds, The Phonautograms of Édouard-Léon Scott de Martinville (250 Hz 소리굽쇠, 1860년 4월 9일 「달빛 아래에서」, 오셀로, 1859년 435 Hz 소리굽쇠). https://www.firstsounds.org/sounds/scott.php (2026년 10월 26일 확인)
- Google Patents, US200521A, Improvement in phonograph or speaking machines, T. A. Edison, 1878년 2월 19일 등록. https://patents.google.com/patent/US200521A/en (2026년 10월 26일 확인)
- Google Patents, US372786A, Gramophone, E. Berliner, 1887년 11월 8일 등록. https://patents.google.com/patent/US372786A/en (2026년 10월 26일 확인)
- 미국 의회도서관 소식지, Father of the Gramophone: Emile Berliner and the Birth of Recording (2011년 6월). https://www.loc.gov/loc/lcib/1106/berliner.html (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Cylinder Recordings: A Primer. https://cylinders.library.ucsb.edu/history.php (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Brown Wax Cylinders (1895–1901). https://cylinders.library.ucsb.edu/history-brownwax.php (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Concert Cylinders of the Brown Wax Era. https://cylinders.library.ucsb.edu/history-concerts.php (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Edison Gold-Moulded Cylinders (1902–1912). https://cylinders.library.ucsb.edu/history-goldmoulded.php (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Edison Amberol Cylinders (1908–1912). https://cylinders.library.ucsb.edu/history-amberol.php (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Edison Blue Amberol Cylinders (1912–1929). https://cylinders.library.ucsb.edu/history-blueamberol.php (2026년 10월 26일 확인)
- UCSB Cylinder Audio Archive, Lioret Cylinders (1893–1900). https://cylinders.library.ucsb.edu/history-lioret.php (2026년 10월 26일 확인)
- 예일 대학교 도서관, Music Cataloging, The history of 78 RPM recordings. https://web.library.yale.edu/cataloging/music/historyof78rpms (2026년 10월 26일 확인)
- 아이오와 주립대학교 박물관, Edison Disc Phonograph: Diamond Disc, Official Laboratory Model, 95.3.1. https://emuseum.its.iastate.edu/objects/5810/edison-disc-phonograph-diamond-disc--official-laboratory-m (2026년 10월 26일 확인)
- Science Museum Group, Berliner gramophone. https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co117385/berliner-gramophone (2026년 10월 26일 확인)
- 미국 의회도서관, 국가 녹음 보존 계획, A Tale of Tape (1878년 스미스, 1898년 폴센, 1927·1928년 플로이머, 1935년 마그네토폰, 1941년 베버, 1921년 칼슨과 카펜터, 캠러스, 멀린). https://www.loc.gov/static/programs/national-recording-preservation-plan/tools-and-resources/documents/A-Tale-of-Tape.pdf (2026년 10월 26일 확인)
- M. Krause, The Legendary "Magnetophon" of AEG, Audio Engineering Society Convention 112, paper 5605 (2002) (1935년 K2, 1940년 K4 에 고주파 바이어스). 전자 도서관 페이지가 자동 요청을 거부해 발표문 번호로 인용합니다.
- National Inventors Hall of Fame, Valdemar Poulsen. https://www.invent.org/inductees/valdemar-poulsen (2026년 10월 26일 확인)
- Lemelson-MIT Program, Valdemar Poulsen. https://lemelson.mit.edu/resources/valdemar-poulsen (2026년 10월 26일 확인)
- BASF, Chronology 1934 (자기 테이프). https://www.basf.com/rs/sr/who-we-are/History/chronology/1925-1944/1934 (2026년 10월 26일 확인)
- 사이먼 프레이저 대학교, Handbook for Acoustic Ecology, Tape Recording. https://www.sfu.ca/sonic-studio-webdav/handbook/Tape_Recording.html (2026년 10월 26일 확인)
- IIT 칸푸르, Audio Player's Cassette Deck Mechanism (강의 자료: 4.76 cm/s, 캡스턴과 핀치 롤러, 펠트 패드). https://home.iitk.ac.in/~amit/courses/371/adarsh/contents.html (2026년 10월 26일 확인)
- 필립스 박물관, Providing the soundtrack to people's lives (1961년 하설트, 루 오텐스, 나무 토막, 1963년 베를린 IFA 의 EL 3300, 무료 사용권, 1967년 9월 70개 회사). https://www.philips.nl/en/a-w/philips-museum/stories/soundtrack-to-peoples-lives.html (2026년 10월 26일 확인)
- 필립스, Lou Ottens, inventor of the cassette tape, passed away (2021). https://www.philips.com/a-w/about/news/archive/standard/news/articles/2021/20210310-lou-ottens-loved-technology-when-he-talked-about-it-his-eyes-would-twinkle.html (2026년 10월 26일 확인)
- 필립스 박물관, Compact disc: the audio revolution (1982년 11월 일본, 4개월 뒤 유럽과 미국). https://www.philips.nl/en/a-w/philips-museum/stories/compact-disc.html (2026년 10월 26일 확인)
- 필립스 박물관, Music box for the future. https://www.philips.nl/en/a-w/philips-museum/stories/music-box-for-the-future.html (2026년 10월 26일 확인)
- IEC 60908, Audio recording, Compact disc digital audio system. https://webstore.iec.ch/en/publication/3885 (2026년 10월 26일 확인)
- Ecma International, ECMA-130, Data interchange on read-only 120 mm optical data disks (CD-ROM), 2판, 1996년 6월 (트랙 간격 1.6 µm ± 0.1 µm, 1.2~1.4 m/s, 4.3218 Mbit/s, 바깥으로 도는 나선). https://www.ecma-international.org/wp-content/uploads/ECMA-130_2nd_edition_june_1996.pdf (2026년 10월 26일 확인)
- J. O. Smith, Mathematics of the Discrete Fourier Transform, Sampling Theorem, Stanford CCRMA. https://ccrma.stanford.edu/~jos/mdft/Sampling_Theorem.html (2026년 10월 26일 확인)
- O. Slattery, J. Zheng, NIST/Library of Congress (LoC) Optical Media Longevity Study, NIST Special Publication 500-263 (2005). https://www.nist.gov/publications/nistlibrary-congress-loc-optical-media-longevity-study (2026년 10월 26일 확인)
- 미국 의회도서관, 보존 과학, CD-ROM Longevity Research. https://www.loc.gov/preservation/scientists/projects/cd_longevity.html (2026년 10월 26일 확인)
- 미국 의회도서관, 보존, Care, Handling and Storage of Audio Visual Materials. https://www.loc.gov/preservation/care/record.html (2026년 10월 26일 확인)
- 로런스 버클리 국립연구소 공학부, Voices from the past get an AI assist (2025) (IRENE, 의회도서관, 왁스 녹음 3,000개, 볼타 연구소, 벨의 목소리). https://engineering.lbl.gov/2025/08/29/voices-from-the-past-get-an-ai-assist/ (2026년 10월 26일 확인)
- IEEE Spectrum, Particle Physics Resurrects Alexander Graham Bell's Voice. https://spectrum.ieee.org/particle-physics-resurrects-alexander-graham-bells-voice (2026년 10월 26일 확인)
- Council on Library and Information Resources, Capturing Analog Sound for Digital Preservation, Publication 121 (2006). https://www.clir.org/pubs/reports/pub121/ (2026년 10월 26일 확인)
- Council on Library and Information Resources, 미국 의회도서관, The State of Recorded Sound Preservation in the United States, Publication 148 (2010). https://www.clir.org/pubs/reports/pub148/ (2026년 10월 26일 확인)





