하모닉스 (Hamonics)

가. 사전적 정의
하모닉스는 기본 주파수로 알려진 원래 파형 주파수의 양의 정수 배수인 주파수를 말합니다.

원래 파형을 1차 고조파라고도 하며, 그 다음 생성되는 고조파를 상위 고조파라고 합니다.

모든 고조파는 기본 주파수에서 주기적이므로 고조파의 합계는 해당 주파수에서도 주기적입니다.

여기서 주기적이라는것은 순차적으로 반복된다는 뜻입니다.

 

예를 들어 기본 주파수가 공통 AC 전원 공급 주파수인 50Hz인 경우, 처음 세 개의 상위 고조파의 주파수는 100Hz(2차 고조파), 150Hz(3차 고조파), 200Hz(4차 고조파)이며 이러한 주파수의 파형을 추가하면 50Hz에서 주기적입니다. 

나. 의미적 해석
진공관 앰프가 반도체 앰프에 비하여 왜율이 다소 높은데도 불구하고 소리가 좋은 까닭은 배음(Harmonics)의 순서(Order)가 서로 다른 점에서 기인합니다.

과학자들의 연구에 의하면 인간의 귀는 홀수배음(odd-order Harmonics)보다 짝수 배음(Even-order Harmonics)를 들으면 휠씬 편안하게 느낀다고 합니다. 반도체 앰프의 경우 특성은 진공관 앰프보다 우수하나 배음의 대부분이 홀수배음으로 나타나는 반면 진공관 앰프에서 발생하는 배음은 인간이 편한게 느끼는 짝수배음이여서 왜율은 다소 높지만 음악적으로 들리고 반도체앰프는 낮은 왜율을 가지고 있지만 차갑게 느껴집니다.

1. 짝수 하모닉스(Even Hamonics) : 2차 또는 기본주파수의 짝수 배수가 생기고 풍부하고 즐거운 사운드를 생성합니다.
2. 홀수 하모닉스(Odd Hamonics) : 3차 또는 기본주파수의 홀수 배수로 신호에 더 날카롭고 공격적인 사운드를 제공합니다.

다. 비슷한 유형
1. 디스토션(distortion), 오버드라이브(overdrive)
디스토션은 정해진 범위이상 넘어갔을때 생기는 깨지는 듯한 소리로 왜곡이라고도 합니다. 비슷한 의미로 오버드라이브 라고 하는데 이것은 디스토션처럼 완전히 왜곡되어있는 상태가 아닌 왜곡되가는 상태입니다. 그래서 정확하게는 서로 다릅니다. 오버드라이브는 약간의 왜곡과 배음이 추가되어 따듯한 느낌을 줍니다.

왜곡의 비율이 많아지면 디스토션이라고 생각하면 될꺼같습니다.
디스토션 장치는 보통 볼륨에 관계없이 같은 양의 디스토션을 만들어 낸다면 오버드라이브는 튜브와 흡사하게 낮은 볼륨에선 깨끗한 사운드가 나오고 볼륨이 커질수록 디스토션이 증가합니다.

2. 세츄레이션(Saturation)
오디오 세츄레이션은 아날로그 하드웨어 사운드의 음악적인 부분 (아날로그 배음이나 아날로그 노이즈)를 적용시키는 방법중에 하나 입니다.

1) 테이프 세츌레이션 : 주파수 응답에서 홀수 하모닉스의 미묘한 압축 및 비선형 이동을 생성합니다. 테이프 세츌레이션은 고역대를 약간 롤오프하고 저역을 약간 부스트하는 성향이 있으며 일시적인 피크를 반올림해 부드럽게 압축하는 형태를 만들어 줍니다.
테이프 세츌레이션은 따듯하고 펀치감있는 소리를 묘사합니다.

2) 튜브 세츌레이션 : 차수 하모닉스를 생성합니다. 이러한 유형의 하모닉스 왜곡은 미묘한 형태의 압축을 추가합니다. 하지만 과입력되면 공격적인 소리를 갖을수도 있습니다.
튜브 세츌레이션은 따듯하고 음악적이며 펀치감있는 소리로 묘사됩니다.

3) 트랜지스터 세츌레이션 : 홀수 배음과 하드 클리핑 압축형태를 생성합니다. 장치에 따라 이러한 유형의 하모닉스 왜곡은 미묘하거나 공격적인 소리를 낼수 있습니다.
트랜지스터 세츌레이션은 흐릿하고 거친 질감의 소리로 묘사합니다.  과입력되면 사운드가 덜펀치하고 음악적으로 만들 수 있습니다.

일반적으로 튜브가 짝수 하모닉스를 생성하고 반면 테이프 및 트랜지스터 기반 디자인은 홀수 하모닉스를 생성합니다.  모든 회로는 고유한 사운드하모닉스를 갖고 있고 짝수 및 홀수 고조파의 비율이 서로 다른형태로 생성합니다.


참고 자료
https://iconcollective.edu/audio-saturation/

What Is Audio Saturation and How It Improves Your Mix | Icon Collective

https://www.guitarnet.co.kr/webzine/view/327

디스토션과 오버드라이브