Abstract
This paper studies the relation between the Fundamental Frequency (F0) and the formants of simple vowels in the Korean language sung by sopranos. It is hewn that, in soprano singing, the F0 of a vowel affects its formants. For this reason the formants of simple vowels sung by sopranos must be considered in all over the soprano singing range. We recorded the five simple vowel sounds /a/, /e/, /i/, /o/, and /u/ sung by five professional sopranos from A3 (220.0Hz) to A5 (880.0Hz) in the major scale and compared the formants of the sung vowels with those of spoken vowels. We observed that F1 and F2 of sung vowels were stable in low F0 (lower than B4) but in high F0 (higher than B4), F1 and F2 lost their stabilities. In the case of /a/, /o/, and /u/, the slope of the F1-F2 graph was about 2.6, and those of the F0-F2 and F0-Fl graphs were 2.2-2.5 and 0.7-1.0, respectively. And as the F0 increases, the F1 and F2 of sung vowels /a/, /e/, /i/, /o/, and /u/ were almost the same. At A5, the Fl and F2 of five sung vowels had the same values. This results suggest that the relation between the F0 and the formants be used to synthesize soprano's singing vowels.
본 논문에서는 소프라노가 성악 발성으로 한국어 단모음을 발음할 때, 그 단모음들의 포르만트가 F0(Fundamental frequency)에 따라 어떻게 바뀌어지는지 연구되었다. 일반적으로 다른 파트의 경우와는 달리, 소프라노가 노래를 할 때에는 포르만트가 그 F0의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 성악발성에 대한 연구를 위해서는 소프라노가 발성할 수 있는 전 음역 대의 F0에서 각 모음에 대한 포르만트 분석이 필요하다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 성악 발성의 특징들을 패턴화하여 성악발성 평가 시스템이나 성악발성 합성 시스템을 구축할 수 있다. 5명의 전문 소프라노를 대상으로 '아, 에, 이, 오, 우' 5모음의 성악발성을 A3(220.0Hz)에서부터 A5(880.0Hz)까지의 피치에서 포르만트 분석을 하였다. 또한, 일반적인 대화 시 이 5가지 모음의 포르만트를 분석하여 성악발성의 경우와 비교하였다. 연구 결과, '아, 에, 이'의 F2/F1의 그래프가, B4(493.8Hz)이상의 F0에서는 거의 직선으로 나타났다. B4는 Changing Voice가 시작되는 곳으로, 성악가의 음색 변화가 포르만트 형태의 변화와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 또한, A5에서는 '아, 에, 이, 오, 우'의 F1, F2의 수치가 거의 일치하는 것으로 나타났다. 즉, 최고음부에서 불려지는 모음들은 서로 구별되기가 어렵게 되는 것이다. 본 논문은 성악발성 평가 시스템이나 성악발성 합성 시스템을 구축할 때에, '아, 오, 우'의 경우에는 B4에서 A5의 F1, F2를 F0대한 기울기로 규정화할 것을 제안한다. 이와 같은 규정화를 통하여 성악발성과 관련된 시스템 구축에 필요한 노력과 비용을 줄일 수 있을 것이다.