아날로그 신시사이저

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넓은 의미에서 전자공학의 아날로그 신호처리 방법을 적용하여 음을 합성해 소리를 내는, 19세기 이후에 제작된 모든 아날로그 신시사이저를 뜻하며, 좁은 의미로는 1960년대 이후 로버트 모그가 양산에 성공한 Subtractive Analog Synthesizer를 뜻한다. 디지털 신시사이저가 보편화된 오늘날에는 보기 힘들다. 이 페이지에서는 주로 후자인 Subtractive Analog Synthesizer에 대해서 설명한다. 즉, 아래에서 "아날로그 신시사이저" 라고 언급하는 것의 대부분은 Subtractive Analog Synthesizer 이다.

아날로그 신시사이저는 주로 1960 ~ 1980년대에 제작되었고, 현재도 소량이 제작되어 고가에 팔리고 있다. 보통 신시사이저라고 하면 실제 존재하는, 공기를 울려서 소리를 내는 어쿠스틱 악기와 유사한 소리를 재현하는, 디지털 기술이 적용된 전자악기라고 생각하고, 이것이 신시사이저의 전부인 것처럼 보이지만, 기술의 발달 순서로 봐도 아날로그 기술이 먼저 등장했다. 즉 신시사이저도 아날로그 신시사이저가 먼저 등장했다. 아날로그 신시사이저는 CPU와 DSP가 작동하는 디지털 회로에 의해 디지털 방식으로 합성된 음이 아닌, 순수하게 아날로그 전자회로를 거쳐서 소리를 내는 전자악기이다.

한국에서는 청중이 전자음을 이상할 정도로 혐오(…)하는 경향이 짙어서 아날로그 신시사이저에 대한 인지도가 매우 떨어지는 편이다. 물론 간간히 이를 사용한 음악이 나오기도 했고(이를 모그(Moog) 음악이라고 불렀다. 읭?) 90년대에 잠깐 테크노 열풍이 불어서 우리나라 뮤지션들도 Virus 등의 유명한 아날로그 모델링 신시사이저를 사용하기는 했다. 이런 신시사이저들은 최근 가요에서도 꾸준히 사용되는 중.

여전히 수집가로서 하드웨어 신시사이저에 애착을 보이는 사람들도 많고, 컴퓨터 상에서 돌리는 것이 아닌, 엄연히 독립된 기계로서 작동하기에 생기는 이점 때문에 일부러 사용하는 사람[1], 또는 특정 신시사이저의 고유한 음색 혹은 기능 때문에 사용하는 경우도 있다. 사실 복잡하게 생각할 필요 없이, 건반이 달려있고, 뭔가 복잡해보이고, 디자인이 고풍스러우면서 멋진 악기를 한 대 가져다 놓으면, 그것만으로도 참 만족스럽기에 (…) 완전히 소프트웨어의 영역으로 사라지는 일은 없을 것이다. 연예계에서 활동하는 음악인한테는 좋은 작곡과 연주도 중요하지만, 퍼포먼스 또한 매우 중요하기 때문이다.

1 합성 방식

2 특징

아날로그 신시사이저는 현대적인 PCM 기반 디지털 신시사이저의 방식인 기억장치에 미리 저장된 소리를 불러와서 CPU, DSP로 처리하는 것이 아닌, 아날로그 회로에서 발진되는 전기 신호를 아날로그 신호처리 기술을 사용하여 가공, 합성하는 방식이다. 따라서 설계자와 제작자의 의도에서 완전히 벗어나는 새로운 음색을 만드는 것은 불가능하다. 때문에 아날로그 신시사이저는 기존에 존재하는 악기 소리를 흉내내기 위한 용도로 쓰는 것이 아닌, 아날로그 신시사이저 본연의, 자연계에 존재하지 않는 인공적인 소리를 내기 위해 사용한다. 즉, 흔히 생각하는 전자음을 만들기 위해 사용하는 것이다. 이래서 일렉트로니카 장르에서는 없어서는 안될 물건이다.

초기의 아날로그 신시사이저는 100% 아날로그 회로로 구현된 만큼, 오래 사용하다보면 음정과 음색이 틀어지는 등 소리가 살짝 맛이 가게 되는데, 오디오 바닥이 다 그렇듯이 이것을 오히려 아날로그의 맛으로 생각하여 애용하는 사람들도 많다. 특히나 1982년 출시 당시에는 별볼일이 없다가 1990년대 들어서 인기가 폭발한 Roland TB-303 같은 악기는 수 천 달러의 고가에 거래될 만큼 매니아 사이에서는 인기가 높다.[2] 현재는 향상된 부품과 회로 구성을 통해 이러한 둔제의 대부분 해결했다.

또한 초기의 아날로그 신시사이저는 소리를 내기 위한 설정을 여러 개 저장한 후, 이를 필요할 때 마다 불러내서 사용하는 것이 불가능했다. 그냥 각종 노브와 페이더를 미리 맞춰놓고 패치 케이블[3]을 꼽아놓는 것이 전부였다. 그러나 최근에 생산되는 아날로그 신시사이저는 소리를 직접 합성하는 부분은 아날로그 방식이지만, 나머지 부분은 디지털화 되어서, 디지털 신시사이저와 유사하게 미리 저장된 값을 불러와서 편리하게 사용할 수 있도록 되어있다. 물론 MIDI도 문제없이 지원하고, 일부 모델에서 옛날 방식인 CV/Gate 또한 지원한다. 몇몇 아날로그 신시사이저는 합성하는 신호의 기본이 되는 전기신호를 생성하는 부분까지 디지털화하여 DCO 등을 사용하는 경우도 있다. 어? 제어회로면 몰라도, 이러면 순수 아날로그 방식이 아닌데?

아날로그 신시사이저는 제대로 사용하려면 공부를 해야 하는 악기이기도 하다. 애초에 아날로그 신호처리 기술이 사용되었기 때문에, 전자공학도가 공부하는 만큼은 아니더라도 소리를 자유롭게 만들려면 이에 대해서 개념적으로 어느 정도는 숙지하고 있어야 한다. 또한 합성 방법만 해도 고전적인 감산 방식에서 이론적 기반이 되는 가산 방식이 있고, 변조 방식도 FM, RM, PWM 등등 여러 가지가 있으며, 최근 나오는 신시사이저들은 대다수가 이런 모듈레이션을 지원한다. 음색마저도 창작의 영역으로 끌어올리려는 사람들이 주로 사용하는 악기이다.

모그, 데이브 스미스 악기(Dave Smith Instruments)[4] 등과 같이 전통의 강자라 부를 수 있는 몇몇 회사에서 아직도 순수 아날로그 회로가 소리를 합성하는 신시사이저를 만들고 있다. 물론 편의성과 MIDI 때문에 위에서 설명한 것처럼 소리를 직접 합성하는 부분이 아닌 다른 부분은 디지털화되어있다. 그러나 오버하임(Oberheim)과 같은 회사에서는 21세기에도 고집스럽게 MIDI송수신 부분을 제외한 나머지 모든 부분을 아직도 예전과 동일하게 100% 아날로그 방식으로 제작하고 있다.

3 MIDI 이전에 사용되었던 전자악기 사이의 통신 CV(Control Voltage)/Gate

아날로그 신시사이저의 초기 구성을 보면, 각 모듈이 분리되어 있고, 이것을 사용자가 직접 케이블로 연결해 주어야 소리가 발생했다. 이보다 더욱 초기로 가면, 각 모듈이 하나의 기계 안에서 내부적으로 분리된 형태로 존재하는 것이 아닌, 정말로 물리적으로 분리되어 케이스까지 다 따로 있었다. 이러한 기기를 Modular Synthesizer라고 하며, 말 그대로 모듈 형태로 된 신시사이저이다.

초기의 전자악기간 통신의 문제는 여기에서 비롯된다. 소리가 되는 신호를 만드는 VCO와 이를 증폭하는 VCA는 A회사에서 제작된 모듈을 사용하고 싶은데, 중간에 소리를 변조하는 모듈레이터와 필터를 B사에서 제작된 것으로 사용하고 싶은 경우가 당연히 발생하게 되고, 회사마다 신호 체계 규격이 A회사의 제품은 볼트(Volt)로 제어되고, B회사의 제품은 주파수로 제어되고, C회사는 A회사와 같이 볼트로 제어되지만, 볼트에 따른 음 높이가 다른 등 제각각이었기 때문에 진짜 초기에는 이런 구성이 불가능했다.

그래서 로버트 모그에 의해 제안된 방식이 CV/Gate 이다. CV는 음 높이를 결정하는, Gate는 소리를 내기 시작하고 정지하는 신호이다. 모그가 제안한 방식은 CV는 1 Volt에 1 옥타브 단위로, 동시에 +5 Volt의 전압을 전원으로 같이 공급하는 형태로, Gate는 특정 볼트를 유지하다가 값이 떨어지면 소리를 내고, 다시 특정 볼트로 올라가면 소리를 멈추는 방식이었다. 여기까지는 좋았는데...

문제는 실제 회사마다 구현된 형태가 조금씩 달랐다는 데에 있다. Yamaha와 Korg에서는 CV가 C3, D4, E4인 음 높이가 아닌 주파수에 비례하게 제작되었다. 즉, 2V에서 내던 음 보다 한 옥타브 높은 음을 내려면 모그의 방식을 따르는 Roland, Oberheim, Sequential Circuits, ARP에서 제작된 아날로그 신시사이저는 3V 신호가 필요했지만, Yamaha와 Korg에서는 2배인 4V의 신호가 필요했다. 여기에 공급되는 전원은 회사별로 천차만별이었다. Gate도 Moog, Yamaha, Korg는 위에서 설명한 것과 동일한 방식을 사용했지만, Roland, Sequential Circuits 같은 곳은 정 반대의 방식을 사용했다. 게다가 몇몇 소수의 회사에서 생산된 신시사이저 모듈은 Control Voltage가 아닌, 주파수로 동작하는 완전히 동떨어진 방식도 존재했다.

이래서 아날로그 신시사이저로 대변되는 초기 전자악기간 통신은 요원할 수 밖에 없었으며, 특정 메이커 사이에서 생산된 기기만이 직접 접속이 가능했고, 이 한계를 극복하려면 별도의 신호 변환기가 반드시 필요했다. 하지만 특성상 동시에 여러 음, 즉 화음을 울리거나, 동시에 여러 음색을 울리게 하는 데에는 분명한 한계를 지닌 방식이었으며, 이러한 한계는 MIDI가 등장하면서 완벽하게 극복되었다.

4 빈티지 아날로그 신시사이저의 튜닝

빈티지라고 부를 수 있을 정도로 오래된 아날로그 신시사이저를 사용할 때에는 공연 한두 시간쯤 전부터 신시사이저를 켜놓고 예열하면서 음을 맞추는 튜닝 작업이 반드시 필요했다. 현악기도 아닌데 왠 튜닝이 필요하냐고? 아래에서 이유를 설명한다.

과거 반도체와 전자부품의 제작기술이 현재처럼 발달하지 않았던 시절에는, 부품의 크기는 둘째치고 트랜지스터, Op-Amp 등 신시사이저의 핵심이 되는 부품 자체의 성능과 품질에 문제가 많았다. 특히 동작할 때 기기 내부의 온도에 영향을 받는 경우가 많았으며[5], 불량률 또한 매우 높았다. 그렇기 때문에 이 시기에 생산된 아날로그 신시사이저 또한 온도 변화에 민감했고, 프로 음악인들은 공연하기 한두시간쯤 전부터 미리 공연시와 조명 등을 포함해서 똑같이 무대를 세팅하고 신시사이저를 예열하면서 음을 맞추는 튜닝 작업을 했었다. 물론 이후에 공연장의 온도가 변하면 망했어요.

보통 개발사에서는 30분에서 약 1시간 정도 예열을 하기를 권장했다고 한다. 실제 연주자들은 2시간 정도를 튜닝에 사용했다고 한다. 물론 요즘 만들어진 순수 아날로그 신시사이저는 그런 거 없고 한 10분 정도만 켜두면 된다.

게다가 이 시대의 불량 부품은 아이러니하게도 이 시기에 생산된 악기의 음색 특징을 결정해 버리기도 했다. 특히 Op-Amp같은 부품이 그랬는데, 수명이 다한 빈티지 아날로그 신시사이저의 Op-Amp를 최근에 생산된 동일 부품으로 교체했더니 이전같은 소리가 안나오더라는 이야기도 가끔씩 들을 수 있다. 원래 꼽혀있던 부품이 애초부터 불량이었던 것. 이런 특성 때문에 ebay 등에서 드문 드문 Op-Amp와 같은 소리에 큰 영향을 미치는 1970년대에 생산된 주요 부품들을 높은 값에 파는 업자도 볼 수 있다.

5 Analog Modeling Synthesizer

최근에 나오는 대부분의 아날로그 신시사이저는 사실 진짜 아날로그 방식이 아니라 디지털 방식으로 아날로그를 흉내낸 것이다. 이러한 합성 방식을 Analog Modeling Synthesis라고 한다[6]. Analog Simulation, Virtual Analog 로 불리기도 한다. 물론 전통이 깊은 Moog, Oberheim, DSI 등의 회사에서는 아직도 옛날 방식으로 VCO와 아날로그 회로를 사용한 신시사이저를 만들어 내기도 하나, 대부분은 신기술과의 타협을 거친 편이다. 현재 생산되는 것들 중 유명한 것은 Access 사의 Virus 시리즈, Clavia 사의 NordLead 시리즈 등이 있다.

이 방식의 원조가 되는 Subtractive Synthesis는 기억장치에 저장된 소리를 사용하여 DSP로 가공하는 것이 아닌, 오실레이터와 필터를 통해 전기 신호를 직접 합성하면 되는 방식이기 때문에 어떻게든 소프트웨어로 비슷한 구현이 가능하므로, 최근에는 VST 등의 가상악기 형식으로 숱하게 제작된다. 예전에는 소리가 몹시 저렴하고 안습했지만 요즘에는 컴퓨터 성능도, 악기 자체 퀄리티도 충분히 좋아졌기에 하드웨어 아날로그 신시사이저들은 점점 그 입지가 좁아지고 있다. 신이 내린 성배에까지 비유하던 넘사벽 Analog Modeling 신시사이저인 Access Virus 마저도 팔아버리고 그냥 소프트웨어 신시사이저 쓰겠다는 사람들이 나올 정도니...[7] 말 다했다.

  1. ↑ 가상악기도 엄연한 소프트웨어기 때문에 컴퓨터의 자원을 사용한다. 즉 CPU나 메모리가 딸리면 많이 쓸래야 쓸 수가 없다.
  2. ↑ TB-303 이라는 악기 자체가 여러 모로 레전드라서 그런 점도 있지만.
  3. ↑ 오늘날 신시사이저에서 음색(Timbre)를 뜻하는 단어로 Program과 함께 Patch가 사용되는데, Patch가 바로 이 시절에 Patch Cable이 너저분하게 꼽혀있던 모습에서 유래된 말이다.
  4. ↑ SEQUENTIAL CIRCUITS의 창업자이자, MIDI 표준 제정작업을 했던 그 데이비드 스미스가 1987년 YAMAHA에 회사를 매각한 후, KORG, Creative Labs를 거친 후 나중에 다시 설립한 회사다.
  5. ↑ 반도체의 동작원리를 생각해보자. 20도쯤 되는 상온에서 잉여에너지가 결정적인 역할을 한다. 즉, 이 시대에 생산된 반도체는 품질이 조악하여 그 잉여에너지의 양이 오늘날보다 좁은 범위에서 벗어나면 동작 자체가 곤란해지는 것이었다. 그런데 당시 제조기술로는 애초부터 불량인 반도체도 꽤 많았고, 문제는 주로 이쪽에 있다. 이런 불량부품들이 그대로 신시사이저에 쓰였다는 것. 지금 보면 설계 의도대로 동작한 것이 신기할 정도.
  6. ↑ 즉 이 방식은 아날로그 특유의 풍성하고 따스하고 경우에 따라서는 약~간 맛이 간(...) 소리를 디지털적인 방법으로 계산해서 구현한다. 그래서 처음 살 때부터 이런 소리가 나고 아무리 오래되어도 이런 소리가 변하지를 않는다. (...)
  7. ↑ 참고로 이러한 가상악기를 사용하면, 별도로 오디오 신호를 처리하는 믹서가 필요없이 컴퓨터 내부의 DAW환경에서 믹서와 동일한 처리를 소프트웨어로 할 수 있다. 이렇게 하면 정말로 간편해진다. 보다 자세한 것은 소프트웨어 신시사이저 항목을 참조하라.