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1495년, 포르투갈 항해사들은 인도로 가는 해로를 개척하고 브라질, 고아주, 믈라카주와 무역을 시작하여 포르투갈에 막대한 부를 가져왔다. 마누엘 국왕은 바나나 나무, 조개껍데기, 펄럭이는 돛, 해초, 따개비 및 기타 이국적인 요소에서 영감을 받은 장식으로 덮인 일련의 새로운 수도원과 교회를 바스쿠 다 가마를 기념하고 포르투갈 제국을 찬양하기 위한 기념물로 건설하도록 자금을 지원했다. 이러한 장식의 가장 화려한 예는 토마르의 그리스도 수도원 (1510–1514)에서 찾을 수 있다.
중앙유럽의 건축가들은 14세기 후반에 플랑부아양 양식의 일부 형태와 요소를 채택하고 그들만의 많은 혁신을 추가했다. 오스트리아, 바이에른, 작센주, 보헤미아의 후기 고딕 건물들은 때때로 존더고티크라고 불린다. 울름 대성당의 높고 삼중인 서쪽 현관은 탑의 기부에 위치했다. 이것은 울리히 폰 엔징겐이 설계했다. 파사드의 중앙에 위치한 이 현관은 초기 고딕 양식과는 다른 특징이었다. 탑의 작업은 1419년 이후 엔징겐의 아들에 의해 계속되었고, 1478년부터 1492년까지 마테우스 보블링거에 의해 훨씬 더 많은 장식이 추가되었다. 첨탑은 1881년에서 1890년 사이에 추가되어 유럽에서 가장 높은 탑이 되었다.
다른 주목할 만한 탑들은 돌로 된 개방형 거미줄처럼 건설되었는데, 여기에는 프라이부르크 대성당 탑에 요하네스 훌츠가 추가한 부분이 포함된다. 이 부분은 개방형 나선형 계단과 레이스 모양의 팔각형 첨탑을 가지고 있으며, 1419년에 추가 작업이 시작되었다.
플랑부아양 양식은 수직 양식이 우세했던 영국에서는 거의 영향을 미치지 못했다. 플랑부아양 건축은 영국 제도에서는 흔치 않았지만, 그 예시는 많다. 불꽃 모양의 창살 장식은 프랑스에 나타나기 전에 글로스터 대성당에 나타났다. 스코틀랜드 왕국에서는 멜로즈 수도원의 신랑 북측 창살 장식과 브레킨 대성당 건설을 완성한 서쪽 창문에 플랑부아양 세부 장식이 사용되었다. 멜로즈 수도원은 1358년 스코틀랜드 침공 중에 파괴되었고, 초기 재건은 영국 석공들의 전통을 따랐다. 1400년경부터 파리의 건축가 존 모로우가 수도원 작업을 시작했으며, 교회 남쪽 익랑에 그의 이름을 새긴 비문을 남겼다. 모로우는 아마도 더글러스 4대 백작 아치볼드에 의해 그레이트브리튼섬으로 데려와졌을 것이며, 그는 린클루든 대학교회에서도 일했다. 브레킨과 멜로즈의 일부 창문 디자인이 너무 비슷하여 모로우 또는 그의 대륙 석공 팀이 두 곳 모두에서 작업했을 가능성이 있다. 파리 근처의 성과 왕실 거주지인 뱅센 성의 예배당 (1379–)과도 비교할 수 있다. 다소 늦게, 브레킨 대성당의 서쪽 만에 추가적인 플랑부아양 작업이 이루어졌다.
잉글랜드에서는 동시대 후기 고딕(또는 제3 뾰족) 양식인 수직 고딕이 14세기 중반부터 널리 퍼졌다. 플랑부아양 창살 장식의 매우 초기 예시는 요크 대성당의 그레이트 웨스트 윈도우 상단에서 발견된다. 또한 워릭셔주의 살포드 프라이어스에 있는 세인트 매튜 교회에서도 플랑부아양 곡선형 바 창살 장식에서 나타난다.
창살 장식.
플랑부아양 양식의 가장 특징적인 요소는 불꽃 모양의 창살 장식 디자인이다. 이들은 석조 멀리언, 창문의 틀, 특히 이 시기의 거대한 장미창과 복잡하고 뾰족하며 블라인드 아케이드 및 아치형 박공에서 나타났으며, 이들은 서로 겹쳐져 종종 전체 파사드를 덮었다. 또한 난간 및 다른 특징들에도 사용되었다. 루앙의 생 마클루 교회 서쪽 현관에서 볼 수 있는 서로 맞물리는 개방형 박공과 난간은 종종 건물의 덩치를 위장하거나 희석하는 데 사용되었다.
15세기 후반의 중요한 초기 예시는 요한의 묵시록을 묘사하는 왕실 예배당 생트샤펠의 서쪽 장미창 (1485–98)이다. 지름 9미터 (29.5피트)이며, 중앙 눈 주위에 세 개의 동심원 구역에 89개의 패널이 배열되어 있다. 플랑부아양 장미창은 상스 대성당의 익랑 (15세기)과 보베 대성당의 익랑 (1499)에서도 눈에 띄는 특징인데, 보베 대성당의 익랑은 대성당에서 남아있는 몇 안 되는 부분 중 하나이다. 상스 대성당, 보베 대성당, 상리스 대성당, 트루아 대성당 (1502–1531)의 플랑부아양 파사드는 모두 동일한 석공장 마르탱 샹비주의 작품이다.
플랑부아양 창문은 종종 두 개의 아치형 창문으로 구성되었으며, 그 위에는 와 라고 불리는 곡선으로 나뉜 뾰족한 타원형 디자인이 있었다. 그 예시는 캉 생피에르 교회에서 찾아볼 수 있다. 무셰트와 수플레는 방돔 삼위일체 수도원의 서쪽 파사드에서 볼 수 있듯이 박공에 개방형 형태로도 적용되었다.
파사드와 현관.
"플랑부아양"이라는 용어는 일반적으로 교회 파사드와 루앙의 정의 궁전과 같은 일부 세속 건물에 사용된다. 교회 파사드와 현관은 종종 도시에서 가장 정교한 건축적 특징이었고, 특히 프랑스에서는 시장과 광장으로 돌출되어 있었다. 많은 파사드와 현관의 복잡하고 눈부신 형태는 종종 도시 환경에 매력을 더했다. 일부 경우에는 특정 거리나 광장에서 볼 때 인상적인 건축적 풍경을 만들기 위해 새로운 파사드와 현관이 설계되었다. 도시 공간의 미학에 대한 관심이 높아지면서 나타난 이러한 건축적 반응은 노르망디에서 특히 두드러지는데, 15세기 후반에서 16세기 초반에 플랑부아양 양식의 인상적인 돌출된 다각형 현관들이 건설되었다. 그 예로는 알랑송 노트르담 대성당, 팔레즈의 라 트리니테, 루비에르 노트르담 교회, 생 마클루 교회 등이 있다.
1480년경부터 1530년경까지 프랑스에서 가장 다작한 건축가인 마르탱 샹비주는 고개를 끄덕이는 오지 아치와 같은 3차원 형태를 감실, 발다키노, 피너클의 소형화된 어휘와 결합하여 상스 대성당, 보베 대성당, 트루아 대성당에서 새로운 깊이감을 가진 역동적인 파사드를 만들어냈다. 화려한 플랑부아양 파사드와 현관의 추가는 백년 전쟁에서 살아남은 오래된 기념물에 새로운 공공의 얼굴을 제공했다. 파사드와 현관에는 종종 아크 앙 아콜라드가 사용되었는데, 이는 짧은 피너클과 플뢰롱 또는 조각된 석화(종종 백합을 닮음)로 장식된 아치형 입구였다. 플뢰롱을 지탱하는 짧은 피너클 자체는 양배추나 기타 자연주의적 식물의 뒤틀린 잎과 같은 작게 조각된 형태로 장식되어 있었다. 또한 아치 양쪽에 각각 하나씩 두 개의 가느다란 피너클이 있었다.
궁륭, 기둥 및 몰딩.
주두의 생략과 연속적이고 "사라지는" 몰딩의 도입은 루앙의 생 마클루 교회가 핵심적인 예시가 되는 추가적인 주목할 만한 특징이다. 서로 다른 형태의 끊김 없는 유동성과 융합은 프랑스에서 장식적인 고딕 궁륭의 출현으로 이어졌다.
또 다른 특징은 리엔과 티어세롱이라는 추가적인 종류의 늑재를 가진 궁륭이었다. 이 늑재들은 순전히 장식적인 기능을 했다. 이 늑재들은 표면 위로 퍼져나가 별 모양 궁륭을 만들었고, 별 모양 궁륭으로 된 천장은 밀집된 장식 네트워크를 이루었다. 이 시기의 또 다른 특징은 주두가 없는 매우 높고 둥근 기둥으로, 여기서 늑재가 솟아나 궁륭 위로 퍼져나가는 형태였다. 이 기둥들은 종종 펼쳐지는 나무처럼 위로 뻗어나가는 팬 볼트의 지지대로 사용되었다. 좋은 예시는 파리의 클뤼니 호텔 예배당 (1485–1510)에서 찾을 수 있다.
음향 감독(director of audiography, DA)은 인도식 영화 제작에서 다른 지역에서는 사운드 디렉터로 알려져 있으며, 사운드 부서의 책임자이자 영화의 오디오그래피를 계획하고 오디오그래퍼를 관리하는 사람이다.
이 직함은 세계 대부분의 지역에서 전문적으로 사용되지 않는다. "음향 감독"이라는 역할과 직함은 인도식 영화 제작에서 유래했으며, 이는 확립된 직함 크레딧이다. 음향 감독은 감독의 비전을 실현하기 위해 노력하고, 이 비전을 실현하는 데 필요한 작업을 식별하고, 해당 작업에 대한 예산을 책정하며, 사전 제작부터 후반 작업까지 모든 작업을 조정하면서 전반적인 사운드 품질을 주시한다.
"토키"의 시작 이후, 영화의 시각적 차원과 청각적 차원 사이의 지속적인 긴장에서 창의적이고 전문적인 갈등이 발생했다. 제작 사운드 팀은 영화 제작에서 사운드에 대한 고려가 부족하다고 자주 불평한다. 사전 제작에 음향 감독이 있으면 영화에서 사운드 차원을 옹호하는 강력한 존재감을 발휘하는 데 도움이 된다.
할리우드 스튜디오 시스템 초창기에는 모든 스튜디오에 사운드 디렉터(SD) 또는 레코딩 디렉터(RD)가 있었는데, 이들은 사운드 부서를 이끌고 대규모 사운드 기술자 팀이 수행한 작업에 대해 단독으로 크레딧을 받았다. 할리우드 사운드 편집자 데이비드 유달은 할리우드에서 사운드 디렉터의 상실을 한탄하며 영화 제작자 로스 헌터가 영화 에어포트를 작업하면서 사운드 편집자 조 시코르스키의 현장에서 항공기 음향 효과를 녹음하라는 조언을 무시했던 이야기를 회상한다. 사운드 디렉터였다면 그러한 조언을 따르지 않았을 때의 재정적 영향을 즉시 알아차렸을 것이다.
스튜디오 시스템의 종말과 사운드 디렉터의 상실 이후, 이 역할의 일부는 후반 작업 감독, 슈퍼바이징 사운드 편집자, 사운드 디자이너 또는 프로덕션 사운드 믹서에게 위임되었으며, 각 역할은 이전 사운드 디렉터보다 영향력, 책임 및 범위가 적다고 알려져 있다. 서구에서 영화를 제작할 때와 같이 음향 감독이 고용되지 않는 경우, 사운드 부서를 이끌 가장 적절한 역할에 대한 논쟁이 있었다. 슈퍼바이징 사운드 편집자는 아트 디렉터와 유사한 기술 관리자로 간주되는 반면, 사운드 디자이너는 프로덕션 디자이너와 유사한 창의적인 비전가로 간주된다.
실제로 업계에서는 두 역할을 동등하게 본다.
음향 감독은 프로덕션 슈퍼바이저 또는 후반 작업 슈퍼바이저와 혼동해서는 안 된다. 이 둘은 프로덕션 부서의 행정적 역할이다. 반면, 음향 감독은 리더십, 관리 및 행정 기술과 사전 제작, 제작 및 후반 작업을 아우르는 창의적인 오디오그래피를 결합한 기술적 역할이며, 감독의 비전과 제작 일정 및 예산에 의해서만 제한된다. 여러 면에서 음향 감독의 역할은 슈퍼바이징 사운드 편집자라는 더 제한적인 후반 작업 역할의 자연스러운 확장이다.
사운드 디렉터(DoS)라는 용어도 음향 감독의 대안적인 직함으로 제안되었다.
스턴트 코디네이터(stunt coordinator) 또는 스턴트 감독은 일반적으로 숙련된 스턴트 배우로, TV, 영화 또는 연극 감독이나 제작사에 의해 스턴트 배우를 캐스팅하기 위해 고용된다. 이들의 업무는 영화, 텔레비전 프로그램 또는 라이브 관객을 위한 스턴트의 캐스팅(스턴트 배우 및 스턴트 대역) 및 연기를 준비하는 것이다.
영화에 스턴트가 필요하고 스턴트 배우를 사용하는 경우, 스턴트 코디네이터는 감독과 긴밀히 협력하여 스턴트의 캐스팅 및 연기를 준비한다.
많은 경우, 스턴트 코디네이터는 대본과 감독의 비전에 맞춰 스턴트 시퀀스를 예산 책정하고, 디자인하며, 안무를 짠다.
스턴트 코디네이터의 책임은 스턴트에 관련된 출연진과 제작진 간의 열린 대화가 가능한 환경을 조성하는 것이다(즉, 보복, 괴롭힘 또는 경멸에 대한 두려움 없이 우려 사항과 문제가 해결될 수 있도록). 이들은 촬영 전 충분한 리허설과 계획이 이루어지도록 하고, 또한 배우의 자격이 확인되도록 해야 한다.
프라임타임 에미상에는 뛰어난 스턴트 코디네이션을 위한 두 개의 프라임타임 에미상이 있다.
카메라 트랩(camera trap)은 동물이나 사람의 존재와 같이 주변의 움직임에 의해 자동으로 작동되는 사진기이다. 일반적으로 모션 센서—주로 수동 적외선 (PIR) 센서 또는 적외선 빔을 사용하는 능동 적외선 (AIR) 센서가 장착되어 있다.
카메라 트랩은 인간의 간섭을 최소화하면서 야생 동물의 이미지를 포착하는 데 사용되는 일종의 원격 카메라이다.
카메라 트랩은 연구자가 없을 때 야생 동물을 기록하는 방법으로, 수십 년 동안 생태학 연구에 사용되어 왔다. 사냥 및 야생생물 관찰 외에도, 연구 응용 분야에는 둥지 생태학 연구, 희귀종 탐지, 개체군 크기 및 종 풍부도 추정, 서식지 이용 및 인간이 건설한 구조물 점유에 대한 연구가 포함된다.
1990년대 초 상업용 적외선 작동 카메라가 도입된 이후 그 사용이 증가했다. 카메라 장비의 품질이 발전하면서 이 현장 관찰 방법은 연구자들 사이에서 더욱 인기를 얻게 되었다. 사냥꾼들이 사냥감을 정찰하는 데 카메라 트랩을 사용하기 때문에 사냥은 카메라 트랩 개발에 중요한 역할을 했다. 이 사냥꾼들은 이 장치들에 대한 상업 시장을 열었고, 시간이 지남에 따라 많은 개선이 이루어졌다.
카메라 트랩의 큰 장점은 촬영되는 동물을 방해하지 않고 매우 정확한 데이터를 기록할 수 있다는 것이다. 이 데이터는 다른 연구자들이 검토할 수 있기 때문에 인간의 관찰보다 우수하다.
카메라 트랩은 야생 동물을 최소한으로 방해하며, 생포 후 방사와 같은 더 침습적인 조사 및 모니터링 기술을 대체할 수 있다. 이들은 지속적으로 조용히 작동하며, 해당 지역에 존재하는 종의 증거를 제공하고, 어떤 발자국과 배설물이 어떤 종에 속하는지 밝힐 수 있으며, 관리 및 정책 결정에 대한 증거를 제공하고, 비용 효율적인 모니터링 도구이다. 적외선 플래시 카메라는 방해와 가시성이 낮다. 후각 및 음향 신호 외에도 카메라 플래시는 동물을 놀라게 하여 카메라 트랩을 피하거나 파괴하게 만들 수 있다. 주요 대체 광원은 적외선인데, 이는 일반적으로 포유류나 새에게 감지되지 않는다.
카메라 트랩은 또한 특정 지역에 있는 다양한 종의 수를 정량화하는 데 도움이 되는데, 이는 현장의 모든 개별 유기체를 손으로 세려고 시도하는 것보다 더 효과적인 방법이다. 또한 아직 잘 문서화되지 않은 새롭거나 희귀한 종을 식별하는 데 유용할 수 있다. 최근에는 140년 동안 멸종된 것으로 여겨졌던 검은목꿩비둘기와 같은 종의 재발견에 핵심적인 역할을 했으며, 이 종은 연구자들에 의해 트레일 카메라에 포착되었다. 카메라 트랩을 사용하면 동물의 안녕과 생존율을 시간에 따라 관찰할 수 있다.
카메라 트랩은 동물의 행동 및 활동 패턴, 예를 들어 함염지를 방문하는 시간대를 파악하는 데 도움이 된다.
카메라 트랩은 동물의 이동을 기록하는 데도 유용하다.
카메라 종류.
초기 모델은 전통적인 필름과 단발성 트리거 기능을 사용했다. 이 카메라들은 다른 표준 카메라처럼 수거하여 현상해야 하는 필름을 포함하고 있었다. 오늘날 더 진보된 카메라들은 디지털 사진을 활용하여 사진을 컴퓨터로 직접 전송한다. 이 방법은 흔치 않지만 매우 유용하며 이 연구 방법의 미래가 될 수 있다. 일부 카메라는 트리거 이벤트 발생 후 여러 장의 사진을 찍도록 프로그래밍되어 있기도 하다.
지속적으로 작동하거나 특정 시간 간격으로 사진을 찍는 비트리거 카메라가 있다. 더 일반적인 것은 움직임 및 열 신호를 감지한 후에만 작동하여 유용한 이미지를 캡처할 가능성을 높이는 고급 카메라이다. 적외선 빔도 카메라를 작동시키는 데 사용될 수 있다. 비디오 또한 카메라 트랩에서 떠오르는 옵션으로, 연구자들이 비디오 스트림을 녹화하고 동물의 행동을 문서화할 수 있게 한다.
일부 카메라의 배터리 수명은 어떤 카메라를 사용할지 결정하는 또 다른 중요한 요소이다. 대형 배터리는 카메라의 작동 시간을 길게 하지만, 설치 시 또는 장비를 현장으로 운반할 때 번거로울 수 있다.
방수 및 방수 하우징은 카메라 트랩 장비를 손상으로부터 보호하고 동물로부터 장비를 숨긴다.
소음 감소 하우징은 동물을 방해하고 놀라게 할 가능성을 제한한다. 소리 녹음은 동물 소리 및 특정 동물이 가장 활발하게 소리를 내는 시간을 기록하기 위해 카메라에 추가할 수 있는 또 다른 기능이다.
무선 전송을 통해 셀룰러 네트워크를 사용하여 이미지와 비디오를 보낼 수 있으므로 사용자는 대상을 방해하지 않고 즉시 활동을 볼 수 있다.
보이지 않는 플래시 "노글로우" IR은 940nm 적외선 파장을 활용하여 인간이나 야생 동물에게 감지되지 않고 야간 이미지를 조명한다. 이러한 파장은 가시광선 스펙트럼 밖에 있으므로 피사체는 자신이 관찰되고 있다는 것을 알지 못한다.
날씨와 환경의 영향.
습도는 카메라 트랩에 매우 부정적인 영향을 미치며 카메라 오작동을 초래할 수 있다.
오작동이 즉시 발견되지 않는 경우가 많기 때문에 많은 연구 시간을 잃을 수 있으므로 이는 문제가 될 수 있다. 종종 실험이 완료될 것으로 예상하는 연구자는 현장으로 돌아갔다가 예상보다 훨씬 적은 데이터 또는 전혀 데이터를 발견하지 못하기도 한다.
카메라가 작동하기 가장 좋은 날씨는 습도가 낮고 안정적인 중간 온도의 어떤 장소이든 상관없다.
또한 움직임 감지 카메라의 경우 카메라 센서의 민감도 범위 내에서 움직임이 감지되면 사진이 찍힐 수 있으므로 카메라에 식물과 같이 바람에 움직이는 모든 것의 사진이 수없이 많이 찍힐 수 있다.
카메라 트랩의 문제점 중 하나는 때때로 피사체 자체가 연구에 부정적인 영향을 미친다는 점을 간과할 수 없다. 가장 흔한 경우는 동물들이 자신도 모르게 카메라를 넘어뜨리거나 진흙이나 물을 튀겨 필름이나 렌즈를 망가뜨리는 것이다. 또 다른 동물에 의한 훼손 방법은 동물들이 직접 카메라를 가져가 자신들의 용도로 사용하는 것이다. 실제로 일부 동물들이 카메라를 가져가 자신들의 사진을 찍는 사례도 있다.
현지 주민들이 야생 동물과 같은 길을 이용하는 경우가 있는데, 이 경우 이 길에 설치된 카메라 트랩에 사진이 찍히기도 한다. 이로 인해 카메라 트랩은 밀렵 방지 또는 기타 법집행 노력에 유용한 도구가 될 수 있다.
배치 기술.
카메라 트랩을 설치할 때 가장 중요하게 고려해야 할 사항 중 하나는 최상의 결과를 얻기 위한 위치 선정이다. 동물들이 자주 방문할 가능성이 높은 함염지 근처나 동물들이 다니는 길을 따라 설치된 카메라 트랩이 일반적으로 보인다. 동물들은 함염지 주변에 모여 물과 흙을 섭취하는데, 이는 독소 수치를 줄이거나 식단의 미네랄 섭취를 보충하는 데 유용할 수 있다. 카메라 트랩을 이러한 위치에 설치하면 다양한 동물들이 다른 시간에 나타나 다른 방식으로 함염지를 이용하여 동물 행동 연구가 가능하다.
특정 종의 더 구체적인 행동을 연구하기 위해서는 목표 종의 이동 경로, 굴, 잠자리, 배설물 구덩이, 먹이 저장고, 선호하는 사냥 및 먹이 foraging 장소 등을 파악하는 것이 도움이 된다. 목표 종의 일반적인 습관, 행동 및 서식지 이용의 계절적 변화, 그리고 그들의 발자국, 배설물, 먹이 흔적 및 기타 흔적에 대한 지식은 이러한 장소를 찾고 식별하는 데 매우 유용하며, 이 전략은 많은 종에 대해 매우 자세하게 설명되어 있다.
원하는 종을 유인하기 위해 미끼를 사용할 수 있다. 그러나 미끼의 종류, 빈도 및 제시 방법은 신중하게 고려해야 한다.
이것이 특정 연구에서 사용하기에 가장 좋은 기술인지 여부를 결정하는 또 다른 주요 요소는 카메라로 어떤 종류의 종을 관찰하려는가이다. 몸집이 작은 새와 곤충 같은 종은 카메라를 작동시키기에는 너무 작을 수 있다. 파충류와 양서류는 적외선 또는 열 차이 기반 센서를 작동시키지 못하지만, 반사판 기반 센서 시스템을 활용하여 이러한 종을 감지하는 방법이 개발되었다. 그러나 대부분의 중대형 육상 종의 경우 카메라 트랩은 성공적인 연구 도구임이 입증되었다.
전기 통신에서 삽입 손실(insertion loss)은 전송선로나 광섬유에 장치를 삽입하여 발생하는 신호 전력 손실이며, 일반적으로 데시벨 (dB)로 표현한다.
삽입 전 부하에 전달된 전력이 PT이고, 삽입 후 부하에 수신된 전력이 PR일 때, 데시벨로 표현된 삽입 손실은 다음과 같이 주어진다.
전자 필터.
삽입 손실은 전자 필터의 성능 지수이며, 이 데이터는 일반적으로 필터와 함께 명시된다. 삽입 손실은 필터가 설치되지 않은 테스트 구성에서의 신호 레벨(formula_2)과 필터가 설치된 상태에서의 신호 레벨(formula_3)의 비율로 정의된다. 이 비율은 다음 방정식에 의해 데시벨로 설명된다.
수동 필터의 경우, formula_3는 formula_2보다 작아진다. 이 경우, 삽입 손실은 양수이며 필터를 추가한 후 신호가 얼마나 작아지는지를 측정한다.
산란 매개변수와의 연관성.
두 측정 포트가 동일한 참조 임피던스를 사용하는 경우, 삽입 손실(formula_7)은 다음과 같이 정의된다.
여기서 formula_9는 산란 매개변수 중 하나이다. 삽입 손실은 측정의 두 참조 평면 사이에 DUT를 도입하여 발생하는 추가 손실이다. 추가 손실은 DUT의 고유 손실 및 불일치로 인해 발생할 수 있다. 추가 손실의 경우 삽입 손실은 양수로 정의된다.
음향 혼, 어쿠스틱 혼(acoustic horn) 또는 도파관은 음원과 자유 공기 사이에 음향 임피던스 정합을 제공하도록 설계된 테이퍼형 사운드 가이드이다. 이는 특정 음원에서 발생하는 음파가 공기로 전달되는 효율을 극대화하는 효과가 있다. 반대로, 혼은 수신단에서 공기에서 수신기로 소리 전달을 최적화하는 데 사용될 수 있다.
음향 혼은 수컷 땅강아지과가 노래를 증폭하기 위해 건설하는 굴 형태로 자연에서 발견된다. 소리와 관련된 혼의 가장 초기의 등장은 타임스에서 1786년에 다음과 같이 발행되었다.
음향 혼은 다음 용도로 사용된다.
혼 스피커.
스피커는 종종 혼 모양의 인클로저로 제작되거나 혼을 사용한다. 가장 자주 고주파수 요소(트위터 및 미드레인지)는 혼을 사용하며, 때로는 음향 회절 렌즈를 사용하여 음파를 귀 높이에서 수평 패턴으로 확산시키고 수직 패턴을 제한한다. 오디오 드라이버(예: 스피커 콘 또는 돔)는 작고 안쪽 끝에 장착된다. 혼 스피커는 매우 효율적이지만, 혼 입구의 면적에 따라 급격한 차단 주파수를 가지며 그 이하에서는 소리 출력이 거의 없다. 저음은 일반적으로 기존 스피커 콘으로 생성되는데, 20 Hz를 재생하기에 충분한 원형 혼 입구는 직경이 약 가 되어야 하기 때문이다. 단, 건물, 지면 또는 방 자체가 혼의 확장으로 간주되는 경우는 제외한다.
주변 환경을 혼의 일부로 활용.
대형 저음 스피커는 종종 주변 환경을 혼의 일부로 활용한다. 예를 들어, 방의 모서리에 배치하여 벽이 혼의 일부 역할을 하도록 할 수 있다. 심지어 야외에서도 지면이 혼 표면의 일부를 형성할 수 있으며, 따라서 부분적인 혼은 매우 낮은 주파수에서도 지면이나 하나 이상의 벽에 좋은 임피던스 정합을 제공하는 데 도움이 될 수 있다.
자재 처리 '사운드 혼'.
농업 및 일반적으로 건조 자재 처리에서 사운드 혼은 자재 흐름을 시작하거나 충격을 받은 자재를 강제로 방출하는 데 자주 사용된다. 곡물 사일로에서는 이러한 혼이 사일로 내부에 장착되어 사일로가 비워질 때 고착된 알갱이를 느슨하게 하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로 이들은 약 120~250 Hz의 기본 주파수를 사용하고, 약 120 dB SPL이며, 압축 공기로 구동된다. 때로는 음향 세척기 또는 음향 혼이라고도 불린다.
혼이 장착된 악기.
많은 관악기에는 어떤 종류의 나팔형 벨 모양이 있다. 이들은 일반적으로 지수 함수적 구성이 아니며, 악기의 정상파 패턴을 수정하고 그에 따라 생성될 수 있는 음표를 변경하는 데 사용된다.
이것은 나팔 모양이 없는 목관악기나 심지어 금속 악기와는 다른 금관 악기의 "금속성" 소리를 제공하는 효과와 귀가 가장 민감한 범위의 고조파가 이제 더 효율적으로 전달되므로 악기의 인지되는 음량을 증가시키는 효과를 가진다. 그러나 고주파수에서 향상된 복사는 정의상 정상파에 전달되는 에너지가 적다는 것을 의미하며, 따라서 고음역에서 덜 안정적이고 잘 정의되지 않은 음을 만들어 악기를 연주하기 더 어렵게 만든다.
음향 혼은 수컷 땅강아지과가 노래를 증폭하기 위해 건설하는 굴 형태로 자연에서 발견된다. Gryllotalpa vineae는 1밀리미터보다 큰 불규칙성이 없는 조심스럽게 다듬은 굴을 판다. 그 노래는 땅을 진동시킬 만큼 충분히 크다. 3.5밀리와트의 기계적 출력은 1미터 거리에서 최대 92데시벨을 전달한다. 이 노래는 600미터 떨어진 곳에서도 들을 수 있다.
수중청음기 또는 하이드로폰(hydrophone, )은 수중 음향을 녹음하거나 청취하기 위해 수중에서 사용하도록 설계된 마이크로폰이다. 대부분의 수중청음기는 음파와 같은 압력 변화를 받을 때 전위를 생성하는 압전 트랜스듀서를 포함한다.
수중청음기는 공기 중의 소리도 감지할 수 있지만, 공기보다 밀도가 높은 유체인 물의 음향 임피던스에 맞게 설계되어 공기 중의 소리에는 둔감하다. 소리는 공기보다 물에서 4.3배 더 빨리 이동하며, 물 속의 음파는 공기 중 동일한 진폭의 파동이 가하는 압력보다 60배 더 큰 압력을 가한다. 마찬가지로, 표준 마이크는 땅에 묻거나 방수 용기에 넣어 물에 담글 수 있지만, 음향 임피던스 불일치로 인해 성능이 좋지 않다.
초기 수중청음기는 잠긴 끝부분을 덮는 얇은 막과 장비 관찰자의 귀가 있는 튜브로 구성되었다. 효과적인 수중청음기 설계는 공기의 3750배인 물의 음향 저항을 고려해야 하므로, 공기 중 동일한 강도의 파동이 가하는 압력은 물에서 3750배 증가한다. 미국 잠수함 신호 회사는 등대와 등대선에서 울리는 수중 종소리를 감지하기 위한 수중청음기를 개발했다. 이 장치는 지름 의 두껍고 속이 빈 황동 원반이었다. 한 면에는 두께의 황동 다이어프램이 있었는데, 이는 짧은 황동 막대로 탄소 마이크로폰에 연결되어 있었다.
전쟁 초기에 프랑스 대통령 레몽 푸앵카레는 폴 랑주뱅에게 음향 펄스의 반향을 통해 잠수함을 찾는 방법을 연구하는 데 필요한 시설을 제공했다. 그들은 진공관 증폭기로 신호의 전력을 증가시켜 압전 수중청음기를 개발했다. 압전 재료의 높은 음향 임피던스는 수중 트랜스듀서로 사용하기 용이하게 했다. 동일한 압전판은 전기 발진기에 의해 진동하여 음향 펄스를 생성할 수 있었다.
원시적인 수중청음기를 사용하여 탐지되고 침몰된 최초의 잠수함은 1916년 4월 23일의 독일 잠수함 UC-3였다. UC-3는 대잠수함 트롤선 체리오가 UC-3 바로 위에 있을 때 체리오에 의해 탐지되었으며, UC-3는 트롤선이 끄는 강철 그물에 걸려 큰 수중 폭발 후 침몰했다.
전쟁 후반에 영국 해군본부는 U-보트에 대처하는 방법에 대해 자문하기 위해 과학자 패널을 뒤늦게 소집했다. 여기에는 호주 물리학자 윌리엄 헨리 브래그와 뉴질랜드 물리학자 어니스트 러더포드 경이 포함되었다. 그들은 잠수함을 듣기 위해 수중청음기를 사용하는 것이 가장 좋은 방법이라고 결론 내렸다. 러더포드의 연구는 수중청음기에 대한 그의 유일한 특허를 만들었다. 브래그는 1916년 7월에 주도권을 잡았고, 포스만의 호크크레이그에 있는 해군본부 수중청음기 연구소로 이동했다.
과학자들은 두 가지 목표를 세웠다. 수중청음기를 운반하는 초계함에서 발생하는 소음에도 불구하고 잠수함을 들을 수 있는 수중청음기를 개발하고, 잠수함의 방위를 파악할 수 있는 수중청음기를 개발하는 것이었다. 양방향 수중청음기는 이스트 런던 칼리지에서 발명되었다. 그들은 원통형 케이스의 다이어프램 양쪽에 마이크를 장착했다. 양쪽 마이크에서 들리는 소리의 강도가 같을 때, 마이크는 음원과 일직선상에 있다.
브래그의 실험실은 다이어프램 한쪽 면 앞에 배플을 장착하여 이러한 수중청음기를 지향성으로 만들었다. 효과적인 배플에는 공기층이 포함되어야 한다는 것을 발견하는 데 몇 달이 걸렸다. 1918년, 영국 해군 항공대의 비행선은 대잠수함전에 참여하여 담근 수중청음기를 끌고 다니며 실험했다. 브래그는 포획된 독일 U-보트의 수중청음기를 테스트한 결과 영국 모델보다 성능이 떨어짐을 발견했다. 전쟁이 끝날 무렵, 영국은 38명의 수중청음기 장교와 200명의 자격을 갖춘 청취자를 보유했으며, 이들에게는 하루 4펜스가 추가로 지급되었다.
제1차 세계 대전 후반부터 1920년대 초 능동 소나가 도입될 때까지 수중청음기는 잠수함이 잠수 상태에서 목표물을 탐지하는 유일한 방법이었으며, 오늘날에도 여전히 유용하다.
지향성 수중청음기.
작은 단일 원통형 세라믹 트랜스듀서는 거의 완벽한 전방향 수신을 달성할 수 있다. 지향성 수중청음기는 두 가지 기본 기술을 사용하여 한 방향에서 감도를 높인다.
집중형 트랜스듀서.
이 장치는 반사 망원경과 유사하게 신호를 집중시키기 위해 접시 모양 또는 원추형 음향 반사경과 함께 단일 트랜스듀서 요소를 사용한다. 이 유형의 수중청음기는 저비용 전방향 유형으로 생산될 수 있지만, 반사경이 물 속에서의 움직임을 방해하므로 고정된 상태에서 사용해야 한다. 새로운 지향 방법은 수중청음기 주위에 구형 몸체를 사용하는 것이다. 지향성 구체의 장점은 수중청음기가 물 속에서 움직일 수 있어 원추형 요소로 인한 간섭을 제거할 수 있다는 것이다.
여러 개의 수중청음기를 배열로 배치하여 원하는 방향의 신호를 더하고 다른 방향의 신호를 뺄 수 있다. 배열은 빔포머를 사용하여 조향될 수 있다. 가장 일반적으로, 수중청음기는 "선형 배열"로 배열되지만, 측정되는 대상에 따라 다양한 배열이 가능하다. 예를 들어, 기사에서는 함선에서 발생하는 프로펠러 소음을 측정하기 위해 실행 가능한 측정값을 얻기 위해 복잡한 수중청음기 배열 시스템이 필요했다.
해저에 설치되고 수중 케이블로 연결된 SOSUS 수중청음기는 1950년대부터 미국 해군에 의해 냉전 기간 동안 그린란드, 아이슬란드, 영국을 잇는 GIUK 갭을 따라 소련 잠수함의 움직임을 추적하는 데 사용되었다. 이들은 초저주파 인프라사운드를 명확하게 기록할 수 있으며, 여기에는 설명할 수 없는 많은 해양 소리가 포함된다.
스핀 교환 이완 없는 자기계(spin exchange relaxation-free magnetometer, SERF magnetometer)는 2000년대 초 프린스턴 대학교에서 개발된 자기계의 한 유형이다. SERF 자기계는 레이저를 사용하여 증기 상태의 알칼리 금속 원자 간의 상호작용과 자기장을 감지하여 자기장을 측정한다.
이 기술의 이름은 일반적으로 원자 스핀의 방향을 뒤섞는 메커니즘인 스핀 교환 이완이 이 자기계에서는 회피된다는 사실에서 비롯된다. 이는 높은 밀도(1014 cm−3)의 칼륨 원자와 매우 낮은 자기장을 사용하여 이루어진다. 이러한 조건에서 원자들은 자기 세차 운동 주파수에 비해 스핀을 빠르게 교환하여 평균 스핀이 자기장과 상호작용하고 비결맞음성에 의해 파괴되지 않는다.
SERF 자기계는 거의 0에 가까운 자기장에서 세차 운동하는 고밀도 알칼리 금속 원자 증기를 모니터링하여 매우 높은 자기장 감도를 달성한다. SERF 자기계는 알칼리 금속 원자 간의 스핀 교환 충돌로 인한 원자 스핀 비결맞음성의 주요 원인을 제거함으로써 기존 원자 자기계보다 감도를 향상시킨다. SERF 자기계는 가장 민감한 자기장 센서 중 하나이며, 어떤 경우에는 동일한 크기의 SQUID 검출기의 성능을 능가한다. 칼륨 증기를 포함하는 작은 1 cm3 부피의 유리 셀은 1 fT/의 감도를 보고했으며, 더 큰 부피에서는 이론적으로 훨씬 더 민감해질 수 있다. 이들은 자기장의 세 가지 구성 요소를 동시에 측정할 수 있는 벡터 자기계이다.
스핀 교환 이완.
스핀 교환 충돌은 충돌하는 원자 쌍의 총 각운동량을 보존하지만 원자의 초미세 구조 상태를 뒤섞을 수 있다. 다른 초미세 상태에 있는 원자들은 일관되게 세차 운동하지 않으므로 원자의 일관성 수명을 제한한다. 그러나 스핀 교환 충돌이 원자의 세차 운동 주파수보다 훨씬 빠르게 발생하면 스핀 교환 충돌로 인한 비결맞음성을 거의 제거할 수 있다. 빠른 스핀 교환의 이러한 영역에서 앙상블의 모든 원자는 초미세 상태를 빠르게 변경하여 각 초미세 상태에서 동일한 시간을 보내고 스핀 앙상블이 더 느리게 세차 운동하지만 일관성을 유지하게 한다. 이른바 SERF 영역은 충분히 높은 알칼리 금속 밀도(더 높은 온도에서)와 충분히 낮은 자기장에서 작동함으로써 도달할 수 있다.
낮은 분극화를 겪는 원자들의 느린 스핀 교환에 대한 스핀 교환 이완율 formula_1는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서 formula_3는 스핀 교환 충돌 사이의 시간, formula_4는 핵 스핀, formula_5는 자기 공명 주파수, formula_6는 전자의 자기회전비율이다.
빠른 스핀 교환 및 작은 자기장 한계에서, 스핀 교환 이완율은 충분히 작은 자기장에 대해 사라진다.
여기서 formula_8는 전자와 핵 스핀 사이의 각운동량 공유를 설명하는 "감속" 상수이다.
여기서 formula_12는 원자의 평균 분극화이다. 빠른 스핀 교환을 겪는 원자는 완전히 분극화되지 않았을 때 더 느리게 세차 운동하는데, 이는 다른 초미세 상태에서 다른 주파수(또는 반대 방향)로 세차 운동하는 시간의 일부를 보내기 때문이다.
원자 자기계의 감도 formula_13는 다음 식에 따라 원자 수 formula_14와 스핀 일관성 수명 formula_15에 의해 제한된다.
여기서 formula_17는 원자의 자기회전비율이고 formula_18는 총 원자 스핀 formula_19의 평균 분극화이다.
스핀 교환 이완이 없는 경우, 다양한 다른 이완 메커니즘이 원자 스핀의 비결맞음성에 기여한다.
여기서 formula_21는 셀 벽과의 충돌로 인한 이완율이며 formula_22는 알칼리 금속 원자 간의 충돌 및 알칼리 원자와 존재하는 다른 기체 간의 충돌에 대한 스핀 파괴율이다.
최적의 구성에서 1 cm3 증기 셀에 1014 cm−3의 칼륨 원자가 ~3 기압의 헬륨 완충 가스와 함께 있으면 이완율 formula_23 ≈ 1 Hz로 10 aT Hz−1/2 (10−17 T Hz−1/2)의 감도를 달성할 수 있다.
충분한 밀도의 알칼리 금속 증기는 증기 셀 내의 고체 알칼리 금속을 단순히 가열함으로써 얻어진다. 일반적인 SERF 원자 자기계는 저소음 다이오드 레이저를 활용하여 스핀 세차 운동을 편광하고 모니터링할 수 있다. D1 스펙트럼 공명선에 맞춰진 원형 편광 펌프광이 원자를 편광시킨다. 직교 프로브 빔은 선형 편광광의 광학 회전을 사용하여 세차 운동을 감지한다. 일반적인 SERF 자기계에서 스핀은 세차 운동 주파수가 이완율에 비해 느리기 때문에 매우 작은 각도로 기울어진다.
SERF 자기계는 다양한 응용 분야에서 SQUID 자기계와 경쟁한다. SERF 자기계는 다음과 같은 장점이 있다.
잠재적인 단점:
SERF 자기계의 높은 감도를 활용하는 응용 분야에는 다음이 포함된다.
SERF 자기계는 2000년대 초 프린스턴 대학교의 마이클 로말리스에 의해 개발되었다. 스핀 교환 이완 억제를 지배하는 기본 물리학은 수십 년 전에 윌리엄 해퍼에 의해 개발되었지만 당시에는 자기장 측정에 대한 응용이 탐구되지 않았다. "SERF"라는 이름은 해양 은유에서 SQUID 검출기와의 관계에 의해 부분적으로 동기 부여되었다.
음향 공진(acoustic resonance)은 음향 시스템이 자체 공명 진동수 중 하나(자체 공명 진동수)와 일치하는 주파수의 음파를 증폭하는 현상이다.
"음향 공진"이라는 용어는 기계적 공명을 인간의 가청 주파수 범위로 좁히는 데 사용되지만, 음향학은 물질 내의 진동파에 관한 일반적인 용어로 정의되므로, 음향 공진은 인간의 가청 범위를 벗어나는 주파수에서도 발생할 수 있다.
음향적으로 공명하는 물체는 일반적으로 하나 이상의 공명 주파수를 가지며, 특히 가장 강한 공명의 고조파에서 그렇다. 물체는 이러한 주파수에서는 쉽게 진동하고 다른 주파수에서는 약하게 진동한다. 물체는 충격이나 광대역 노이즈 자극과 같은 복잡한 여기에서 공명 주파수를 "선택"한다. 사실상, 물체는 공명 주파수 외의 모든 주파수를 필터링하는 것이다.
음향 공진은 대부분의 음향 악기가 공명기를 사용하므로 악기 제작자에게 중요한 고려 사항이다. 예를 들어 바이올린의 현과 몸체, 플루트의 관 길이, 드럼 막의 모양 등이 있다. 음향 공진은 청각에도 중요하다. 예를 들어, 속귀의 달팽이관 내 바닥막이라고 불리는 단단한 구조 요소의 공명은 막 위의 털 세포가 소리를 감지하도록 한다. (포유류의 경우 바닥막은 길이를 따라 점진적으로 변화하는 공명을 가져서 고주파는 한쪽 끝에, 저주파는 다른 쪽 끝에 집중된다.)
기계적 공명과 마찬가지로 음향 공진은 진동체의 치명적인 파괴를 초래할 수 있다. 이에 대한 고전적인 예는 유리의 정확한 공명 주파수에서 소리를 이용하여 와인잔을 깨는 것이다.
진동하는 현.
현악기에서 류트, 하프, 기타, 피아노, 바이올린 등과 같이 장력이 가해진 현은 현의 질량, 길이, 장력과 직접적으로 관련된 공명 주파수를 갖는다. 현에서 첫 번째 공명을 일으킬 파장은 현 길이의 두 배와 같다. 더 높은 공명은 기본 주파수의 정수 배 파장에 해당한다. 해당 주파수는 현을 따라 이동하는 파동의 속도 v와 다음 방정식으로 관련된다.
여기서 L은 현의 길이(양 끝이 고정된 현의 경우)이고 n = 1, 2, 3...(고조파는 양 끝이 열린 파이프에서 발생). 현이나 와이어를 통한 파동의 속도는 장력 T와 단위 길이당 질량 ρ와 관련된다.
따라서 주파수는 다음 방정식으로 현의 속성과 관련된다.
여기서 T는 장력, ρ는 단위 길이당 질량, m은 총 질량이다.
장력이 높고 길이가 짧을수록 공명 주파수가 증가한다. 현이 임펄스 함수(손가락으로 튕기거나 망치로 치는 것)로 여기되면 현은 임펄스에 존재하는 모든 주파수(임펄스 함수는 이론적으로 '모든' 주파수를 포함한다)에서 진동한다. 공명 주파수가 아닌 주파수는 빠르게 걸러지며(감쇠됨), 남는 것은 우리가 음악적 음표로 듣는 고조파 진동이다.
악기에서의 현 공명.
현 공명은 현악기에서 발생한다. 다른 현이 소리 날 때 현 또는 현의 일부가 기본 주파수 또는 배음 주파수로 공명할 수 있다. 예를 들어, 440Hz의 A현은 1320Hz(A의 3번째 배음이자 E의 4번째 배음)라는 배음을 공유하기 때문에 330Hz의 E현이 공명하게 만든다.
공기 기둥의 공명.
공기 기둥의 공명은 튜브의 길이, 모양, 그리고 닫힌 끝 또는 열린 끝의 여부와 관련이 있다. 많은 악기는 원뿔형 또는 원통형 튜브와 유사하다( 보어 참조). 한쪽 끝이 닫히고 다른 쪽 끝이 열린 파이프를 막힌 파이프 또는 닫힌 파이프라고 하는 반면, 열린 파이프는 양쪽 끝이 열려 있다. 현대 오케스트라 플루트는 열린 원통형 파이프처럼 동작하고, 클라리넷은 닫힌 원통형 파이프처럼 동작하며, 색소폰, 오보에, 바순은 닫힌 원뿔형 파이프처럼 동작한다.
대부분의 현대 리코더 악기(금관악기)는 일부 편차가 있는 닫힌 원뿔형 파이프와 음향적으로 유사하다( 페달 톤 및 가성 참조).
현과 마찬가지로 이상적인 원통형 또는 원뿔형 파이프의 진동하는 공기 기둥도 고조파에서 공명하지만 약간의 차이가 있다.
원통.
모든 원통은 여러 주파수에서 공명하여 여러 음높이를 생성한다. 가장 낮은 주파수는 기본 주파수 또는 첫 번째 고조파라고 불린다. 악기로 사용되는 원통은 일반적으로 플루트처럼 양쪽 끝이 열려 있거나 일부 오르간 파이프처럼 한쪽 끝이 열려 있다. 그러나 양쪽 끝이 닫힌 원통도 루벤스 튜브에서처럼 음파를 생성하거나 시각화하는 데 사용될 수 있다.
원통의 공명 특성은 공기 중 음파의 동작을 고려함으로써 이해할 수 있다. 소리는 종파 압축파로 이동하며, 공기 분자를 진행 방향을 따라 앞뒤로 움직이게 한다. 튜브 내에서는 정상파가 형성되며, 그 파장은 튜브의 길이에 따라 달라진다. 튜브의 닫힌 끝에서는 공기 분자가 많이 움직일 수 없으므로 튜브의 이 끝은 정상파의 변위 마디이다. 튜브의 열린 끝에서는 공기 분자가 자유롭게 움직여 변위 배음을 생성한다. 변위 마디는 압력 배음이고 그 반대도 마찬가지이다.
양쪽 끝이 닫힌 경우.
아래 표는 양쪽 끝이 닫힌 원통형 내부의 변위파를 보여준다. 닫힌 끝 근처의 공기 분자는 움직일 수 없는 반면, 파이프 중앙 근처의 분자는 자유롭게 움직인다. 첫 번째 고조파에서 닫힌 튜브는 정확히 절반의 정상파(마디-배음-마디)를 포함한다. 이 설정에서 압력파를 고려하면 두 닫힌 끝은 압력 변화 Δp에 대한 배음이다. 따라서 양쪽 끝에서 압력 변화 Δp는 최대 진폭을 가져야 한다(또는 Sturm–Liouville 공식 형태로 을 만족해야 한다). 이는 압력파에 대한 방정식 formula_4를 제공한다. 및 에서 경계 조건 에 대한 직관은 닫힌 끝의 압력이 옆 지점의 압력을 따를 것이라는 점이다. 에서 경계 조건 을 적용하면 정상파의 파장이 다음과 같이 주어진다.
그리고 공명 주파수는 다음과 같다.
양쪽 끝이 열림.
양쪽 끝이 열린 원통형 관에서, 끝 부분 근처의 공기 분자는 관 안팎으로 자유롭게 움직인다. 이 움직임은 정상파에서 변위 배를 생성한다. 마디는 원통 내부, 끝에서 떨어진 곳에 형성되는 경향이 있다. 첫 번째 고조파에서 열린 관은 정확히 정상파의 절반(배-마디-배)을 포함한다. 따라서 열린 원통의 고조파는 닫힌/닫힌 원통의 고조파와 동일한 방식으로 계산된다.
양쪽 끝이 열린 파이프의 물리학은 Physics Classroom에 설명되어 있다. 이 참조의 다이어그램은 위에서 보여준 것과 유사한 변위파를 보여준다. 이는 본 문서 끝 부분에 나타난 압력파와는 확연한 대조를 이룬다.
열린 관을 과도 송풍하면, 관의 기본 주파수 또는 음보다 한 옥타브 높은 음을 얻을 수 있다. 예를 들어, 열린 관의 기본음이 C1이라면, 과도 송풍을 하면 C1보다 한 옥타브 높은 C2를 얻을 수 있다.
열린 원통형 관은 다음 근사 주파수에서 공명한다:
여기서 n은 공명 마디를 나타내는 양의 정수(1, 2, 3...), L은 관의 길이, v는 공기 중 음속 (에서 약 )이다. 이 방정식은 개방된 끝을 압력 마디로 취급하여 압력 변화 Δp가 0이어야 하는 압력파의 경계 조건에서 파생된다.
말단 보정을 고려한 더 정확한 방정식은 다음과 같다:
여기서 r은 공명관의 반지름이다. 이 방정식은 음파가 열린 끝에서 반사되는 정확한 지점이 관의 끝 단면에 완벽하게 위치하는 것이 아니라 관 바깥쪽으로 약간 떨어진 거리에 있다는 사실을 보정한다.
반사율은 1보다 약간 작다. 열린 끝은 미소한 음향 임피던스처럼 동작하지 않고, 오히려 관의 직경, 파장, 그리고 관의 개구부 주변에 존재할 수 있는 반사판의 유형에 따라 달라지는 복사 임피던스라고 불리는 유한한 값을 가진다.
따라서 n이 1일 때:
여기서 v는 음속, L은 공명관의 길이, r은 관의 반지름, f는 공명음 주파수, λ는 공명 파장이다.
한쪽 끝이 닫힘.
오르간에 사용될 때 한쪽 끝이 닫힌 관을 "막힌 파이프"라고 부른다. 이러한 원통은 기본 주파수를 가지지만, 과도 송풍을 통해 다른 더 높은 주파수 또는 음을 생성할 수 있다. 이 과도 송풍된 음역은 다양한 원뿔형 테이퍼를 사용하여 조율할 수 있다. 닫힌 관은 길이의 두 배인 열린 관과 동일한 기본 주파수에서 공명하며, 파장은 길이의 네 배와 같다. 닫힌 관에서는 변위 마디, 즉 진동이 없는 지점이 항상 닫힌 끝에 나타나고, 관이 공명하는 경우 열린 끝 근처의 Φ 지점(길이 × 0.618)에 변위 배, 즉 가장 큰 진동 지점을 갖게 된다.
원통형 닫힌 관을 과도 송풍하면, 관의 기본음보다 약 12도 높은 음, 즉 기본음의 옥타브보다 5도 높은 음을 얻을 수 있다. 예를 들어, 닫힌 파이프의 기본음이 C1이라면, 파이프를 과도 송풍하면 C1보다 12도 높은 G2를 얻을 수 있다. 다른 방법으로 우리는 G2가 C1의 옥타브인 C2보다 5도 높다고 말할 수 있다. 이 원통의 테이퍼를 줄어드는 원뿔 모양으로 조정하면 두 번째 고조파 또는 과도 송풍된 음을 옥타브 위치 또는 8도에 가깝게 조율할 수 있다. Φ 지점, 즉 공유된 "파동/마디" 위치에 작은 "스피커 구멍"을 열면 기본 주파수가 상쇄되고 관이 기본음보다 12도 높은 곳에서 공명하게 된다. 이 기술은 리코더에서 등쪽 엄지 구멍을 꼬집어 열 때 사용된다. 이 작은 구멍을 발음구에 더 가깝게 위로 움직이면 "메아리 구멍"(돌메치 리코더 개조)이 되어 열었을 때 기본음보다 정확히 반음 높은 소리를 낸다. 참고: 정확한 반음 주파수에 맞추기 위해 약간의 크기 또는 직경 조정이 필요하다.
닫힌 관은 다음 근사 공명 주파수를 갖는다:
여기서 "n"은 홀수(1, 3, 5...)이다. 이 유형의 관은 홀수 고조파만 생성하며, 기본 주파수는 열린 원통의 절반(즉, 주파수의 절반)보다 한 옥타브 낮다. 이 방정식은 압력파의 경계 조건에서 파생되며, 닫힌 끝을 압력 배로 취급하여 압력 변화 Δp가 최대 진폭을 가져야 하거나 슈투름-리우빌 공식 형태로 을 만족해야 한다. 에서 이라는 이 경계 조건에 대한 직관은 닫힌 끝의 압력이 그 옆 지점의 압력을 따른다는 것이다.
다시, n이 1일 때:
여기서 v는 음속, L은 공명관의 길이, d는 관의 직경, f는 공명음 주파수, λ는 공명 파장이다.
아래 두 다이어그램은 파이프의 닫힌 끝에 배가 있는 원통형 관의 압력파에 대한 첫 세 가지 공명을 보여준다. 다이어그램 1에서 관은 양쪽 끝이 열려 있다. 다이어그램 2에서 관은 한쪽 끝이 닫혀 있다. 가로축은 압력이다. 이 경우 파이프의 열린 끝은 압력 마디이고 닫힌 끝은 압력 배임을 주목하라.
원뿔.
양쪽 끝이 열려 있는 원뿔형 관, 즉 원뿔의 절두체 모양의 관은 동일한 길이의 열린 원통형 파이프의 공명 주파수와 거의 동일한 공명 주파수를 가질 것이다.
닫힌 원뿔형 관(한쪽 끝이 닫힌 완전한 원뿔 또는 절두체)의 공명 주파수는 더 복잡한 조건을 만족한다:
여기서 파수 k는 다음과 같다:
그리고 x는 절두체의 작은 끝에서 꼭지점까지의 거리이다. x가 작을 때, 즉 원뿔이 거의 완전할 때, 이 식은 다음과 같이 된다:
이는 길이가 L + x와 같은 열린 원통의 공명 주파수와 거의 동일한 공명 주파수로 이어진다. 다시 말해, 완전한 원뿔형 파이프는 길이가 같은 열린 원통형 파이프와 거의 유사하게 동작하며, 1차적으로 완전한 원뿔이 그 원뿔의 닫힌 절두체로 대체되어도 동작은 변하지 않는다.
닫힌 직사각형 상자.
직사각형 상자 내의 음파에는 스피커 인클로저 및 건물과 같은 예시가 포함된다. 직사각형 건물에는 룸 모드로 설명되는 공명이 있다. 직사각형 상자의 경우 공명 주파수는 다음과 같다.
여기서 v는 음속, Lx, Ly, Lz는 상자의 치수이다. formula_23, formula_24, formula_25은 모두 0이 될 수 없는 음이 아닌 정수이다.
작은 확성기 상자가 밀폐되어 있고, 주파수가 충분히 낮으며, 압축이 충분히 높다면, 상자 내부의 음압(데시벨 수준)은 상자 내부의 어느 곳에서나 동일할 것이며, 이는 수압과 같다.
공기 구 (환기됨)의 공명.
면적 A와 길이 L을 가진 목이 있는 소리 구멍을 가진 정적 부피 V0의 강성 공동의 공명 주파수는 헬름홀츠 공명 공식으로 주어진다.
여기서 formula_27는 말단 보정을 적용한 목의 등가 길이이다.
구형 공동의 경우 공명 주파수 공식은 다음과 같다.
소리 구멍만 있는 구의 경우 L=0이고 구의 표면이 플랜지 역할을 하므로
20 °C의 건조한 공기에서, d와 D가 미터 단위이고 f가 헤르츠 단위일 때, 이 식은 다음과 같이 된다.
공명을 이용한 소리로 유리 깨기.
이것은 공명의 고전적인 시연이다. 유리는 자연적인 공명을 가지고 있으며, 이는 유리가 쉽게 진동할 주파수이다. 따라서 유리는 해당 주파수의 음파에 의해 움직여져야 한다. 유리를 진동시키는 음파의 힘이 충분히 크면, 진동의 크기가 너무 커져서 유리가 깨진다. 과학 시연을 위해 안정적으로 수행하려면 연습과 유리 및 확성기의 신중한 선택이 필요하다.
음악 작곡에서.
여러 작곡가들이 공명을 작품의 주제로 삼기 시작했다. 알빈 루시에는 그의 많은 작품에서 음향 악기와 사인파 발생기를 사용하여 크고 작은 물체의 공명을 탐구했다. 제임스 테니의 Koan: Having Never Written A Note For Percussion에서는 탐탐 또는 다른 타악기에서 크레센도 및 데크레센도 형태로 부풀어 오르는 복잡한 비고조파적 부분음이 방의 공명과 상호작용한다. 폴린 올리베로스와 스튜어트 뎀스터는 워싱턴주 포트 워든에 있는 규모의 물탱크와 같이 잔향이 45초에 이르는 큰 잔향 공간에서 정기적으로 공연한다. 말 뫼 음악원 작곡 교수이자 작곡가인 켄트 올로프손의 "Terpsichord, 타악기와 사전 녹음된 소리를 위한 곡은 [음향 악기에서 발생하는] 공명이 사전 녹음된 전자 음향과 음향적 다리를 형성하고, 이는 다시 공명을 연장하며 새로운 음향 제스처로 재구성한다."
나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL)는 나노미터 스케일 패턴을 제작하는 방법이다. 저비용, 고처리량, 고해상도를 갖춘 간단한 나노리소그래피 공정이다. 임프린트 레지스트의 기계적 변형과 후속 공정을 통해 패턴을 생성한다. 임프린트 레지스트는 일반적으로 인쇄 과정에서 열 또는 자외선으로 경화되는 단량체 또는 중합체 제형이다. 레지스트와 템플릿 간의 접착은 적절한 박리를 위해 제어된다.
"나노임프린트 리소그래피"라는 용어는 1996년 스티븐 추 교수와 그의 학생들이 사이언스에 보고서를 발표하면서 과학 문헌에 처음 사용되었다. 열가소성 플라스틱의 핫 엠보싱(현재 NIL의 동의어로 간주됨)은 이미 몇 년 전부터 특허 문헌에 등장하고 있었다. 사이언스지 출판 직후, 많은 연구자들이 다양한 변형과 구현을 개발했다. 이 시점에서 나노임프린트 리소그래피는 국제 반도체 기술 로드맵(ITRS)의 32 및 22 나노미터 노드에 추가되었다.
많은 공정이 있지만 가장 중요한 공정은 다음 세 가지이다.
열가소성 나노임프린트 리소그래피.
열가소성 나노임프린트 리소그래피(T-NIL)는 스티븐 추 교수 그룹이 개발한 최초의 나노임프린트 리소그래피이다.
표준 T-NIL 공정에서는 얇은 임프린트 레지스트(열가소성 폴리머) 층이 시료 기판 위에 스핀 코팅된다. 그런 다음 미리 정의된 토폴로지 패턴이 있는 몰드가 시료와 접촉하고, 특정 압력 하에 함께 압착된다. 폴리머의 유리전이 온도 이상으로 가열되면 몰드의 패턴이 연화된 폴리머 필름에 압착된다. 냉각된 후 몰드는 시료에서 분리되고, 패턴 레지스트는 기판에 남는다. 패턴 전송 공정(일반적으로 반응성 이온 식각)을 사용하여 레지스트의 패턴을 아래쪽 기판으로 전송할 수 있다.