sound.overtones · 入門 · 約7分DRAFT

音色の正体

同じ高さの音なのに、楽器によって違って聴こえるのはなぜでしょう？

音の高さは振動の回数、大きさは振動の幅でしたね。でも、同じ高さ・同じ大きさのドでも、ピアノと笛は違って聴こえます。その違いの正体を、1つの「ブー」という音の中から探してみましょう。

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学ぶ

「ブー」という音を鳴らしてみましょう。

高さ: 1秒に220回（220 Hz）

中に何が入っているかは、あとで開けます。

予想

いま鳴っている「ブー」。この中では、いくつの音が鳴っていると思いますか？

10秒以内に、直感で選んでみましょう（残り 10秒）。

1本の棒が、中に隠れている音1つです。下のボタンを左から順にタップして、1本ずつ取り出してみましょう。

高さ: 1秒に220回（220 Hz）

上の予想を選ぶと、中を開けます。

棒の並びを変えると、どんな音になるでしょう。A・B・C を押して、上の高さの表示も見ていてください。

高さ: 1秒に220回（220 Hz）

上の予想を選ぶと、中を開けます。

気づき

1つに聴こえる音の中には、2倍・3倍・4倍…の高さの音が隠れていました。その混ぜ方が変わると、高さはそのままで、別の楽器のように聴こえます。

いちばん低い1倍の音を基音、2倍・3倍…の音を倍音と呼びます。高さは基音で決まり、倍音の混ざり方で決まる音の質感を音色と呼びます。

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まとめ

わかったこと

1つに聴こえる音の中に、高い音がいくつも隠れている
隠れた音は、いちばん低い音の2倍・3倍・4倍…の回数
高い倍音が多いほど鋭く、少ないほど丸く聴こえる
混ぜ方を変えても、高さは基音で決まるので変わらない

用語

基音fundamental: いちばん低い周波数の成分。音の高さを決める
倍音overtone / harmonic: 基音の整数倍の周波数の成分
音色timbre: 同じ高さ・大きさでも楽器や声を区別させる、音の質感

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応用

楽器ごとに、倍音の混ぜ方が違う

同じ高さのドでもピアノと笛が違って聴こえるのは、中に隠れている倍音の混ぜ方が違うからです。
実際の楽器は、音の始まり方・消え方でも聴き分けられます。 → sound.envelope

シンセの基本の波形は、倍音の混ぜ方の違い

学ぶで押した A・B・C は、シンセの基本の波形でした。シンセで波形を選ぶのは、倍音の入り方を選ぶことです。 → play.synth

パッド A · sine wave正弦波（サイン波）

入っている音: 基音だけ
聴こえ方: 丸く、笛のように素朴

パッド B · sawtooth waveノコギリ波

入っている音: 1倍・2倍・3倍…の全部。高い音ほど小さい（2倍は半分、3倍は3分の1…）
聴こえ方: 明るく、ブザーのように鋭い

パッド C · square wave矩形波

入っている音: 奇数倍（1・3・5・7倍…）だけ。高い音ほど小さい
聴こえ方: 中が空いたような、少しこもった音

棒の図は「スペクトラム」と呼ぶ

どの高さの音が、どのくらいの大きさで入っているかを並べた図をスペクトラムと呼びます。DTM のアナライザーで見る図も、同じ考え方です。

倍音の数え方は資料で違う。このサイトでは「2倍の音」と倍率で書く

基音を「第1倍音」と数える流儀と、基音の次を「第1倍音」と数える流儀があります。英語の harmonic は基音を1番目と数え、overtone は基音の次から数えます。
このサイトでは、まちがえないように「2倍の音」「3倍の音」のように倍率で書きます。

初級〜もっと詳しく

複雑な波も、いろいろな周波数の正弦波の足し算で表せます（フーリエの考え方）。棒のつまみは、その足し算を目で見る仕組みです。 → play.synth
倍音どうしの関係: 2倍は基音の1オクターブ上（同じ名前の音）、3倍はその上の完全5度、4倍は2オクターブ上、5倍はその上の長3度に近い音です。音程の名前や、5倍がピアノの鍵盤の長3度より少し低いことは、あとのトピックで扱います。 → pitch.intervals → sound.temperament
三角波は奇数倍だけで、n倍の大きさが 1/n² なので、正弦波に近い柔らかい音です。
声の母音の違い（「あ」と「い」）は、口や喉の形で特定の周波数帯が強まること（フォルマント）によります。
実際の楽器の倍音は、整数倍からわずかにずれることもあります。ピアノの弦は硬いため、高い倍音が少し高くなります（非調和性）。

中級〜もっと詳しく

1倍の棒を0にしても、高さが変わらないことがあります。2倍・3倍・4倍…が残っていれば、耳は消えた基音の高さを聴きます（ミッシング・ファンダメンタル）。 → sound.psychoacoustics

スイッチを入れると、1倍の棒も0まで下げられます。B を押してから1倍だけ下げて、高さが変わるか聴いてみましょう。

高さ: 1秒に220回（220 Hz）

×1

×2

×3

×4

×5

×6

×7

×8

今は、最初の「ブー」と同じ形です。
棒の頭の丸を上下に動かせます。離すと鳴ります。

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チェック

隠れた音を探す · 1 / 6

隠れた音を探す · 2 / 6

棒の図を見る · 3 / 6

聴き比べ · 4 / 6

聴き比べ · 5 / 6

聴いて選ぶ · 6 / 6

このトピックのつぎ

楽器の基礎

カラオケで歌が消えても、曲が続くのはなぜでしょう？

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