どうもー！Joe満(ミツル)でございますっ！
音について記事を書いておりますが、音の三大要素は覚えていますか？？
- 音量
- 音程
- 音質（音色）
以上の3つでしたねっ！！
それぞれについては、下記の記事をご覧下さい♪♪
さぁ！それでは、音の三大要素の3つ目っ！！
音質について書いていきマースっ！！
音質とは？？
音色（ねいろorオンショク）とも言いますね♪♪
少し具体的に言うと、ドー♪♪レー♪♪ミー♪♪と、メロディを奏でた時に、楽器によって聴こえ方が変わりますよね？？
それが、音質の違いってやつですっ！！
では、試しに問題を出しマース！！
次に流れる楽器音を聞いて楽器名を答えてくださいっ！！
問題①
問題②
問題③
問題④
問題⑤
問題⑥
問題⑦
問題⑧
問題⑨
問題⑩
楽器による音質の違い
調子に乗って10問も出題しちゃいました(^ω^;);););)
上の楽器の音質の違いは分かりましたか？？
答えは、もったいぶって記事の最後に書きマース！
聴いて頂いた方は、楽器の名前は分からないにしても音質の違いは分かりますよね♪♪
では、ここから本題ですっ！！
このような音質の違いはどうして生まれるのでしょうか？？
波形で見る音質の違い
以前からもお伝えしているように音ってのは「波形」で表すことができます♪♪
そして、音質の違いは「波の形」によって変化するのでしたね(´∀｀)
例えば、下記のようなものです。
少しおさらいすると・・・
- 波形の「振れ幅」は音量を表す
- 波形の「波の長さ」は音程を表す
- 波形の「波の形」は音質を表す
ということでしたよね。
近年は、音声のデジタル化が進み、パソコン上で「波形編集」と呼ばれる、目に見えないはずの「音」を、画面上で目で確認しながら加工や編集をすることができる時代となっていますﾟ+｡:.ﾟおぉ(*ﾟOﾟ *)ぉぉﾟ.:｡+ﾟ
その上で、音の三大要素が波形上、どう変化するのかってことは、知っておく必要がありますよね♪♪
そして、話は戻りまして・・・音質がどのようにして変化するのか？言い換えると、どうやって「波の形」が変わるのか？を見ていきたいと思いまっす(´∀｀)
色んな楽器の波形について
話を掘り下げる前に、楽器による波形の変化を見てみましょうっ！！
ヴァイオリンの場合
フルートの場合
人の声（アーーーー）の場合
こんな具合に、「波の形」によって、聴こえ方が随分と変化するのですね。
では、マジで本題っ！！（←前置き長っ！！(^ω^;);););)）
どうやって、「音質」の違い、言い換えると「波の形」の違いが生まれるか？を書いていきマース！
倍音構成について
音質の違いが生まれる最も大きな要因が、この「倍音構成」によって起こりますっ！！
倍音の話をする前に、まず知っておかなければならない「純音」について話しマース！
純音=正弦波=サイン波について
「純音」とは、何の混じりっけもない綺麗な放物線を描く音のことですっ！！
例として、1kHzの純音の音を聞いて下さい♪♪
こんな具合の音で、こんな具合の波形になります！
純音の別の言い方として、「正弦波」とか「サイン波」と言ったりもしますっ！！
実は、全ての音質を作り出す「素」はこの純音なのですっ！！詳しくは後ほど…(^ω^;);););)
倍音とは？？
ここでは、440Hzのラ（A）の音を例にとってお話しマース！！
倍音とは、単純に「基音となる周波数の整数倍の周波数」のことを言います！
440Hzを例に挙げましたので、この場合…
- 第1次倍音・・・440Hz（基音）
- 第2次倍音・・・880Hz（440×2）
- 第3次倍音・・・1320Hz（440×3）
- 第4次倍音・・・1760Hz（440×4）
- 以下、整数倍にて続く…
といった具合ですっ！！(´∀｀)
倍音による音質変化
これらの倍音がどれくらいの音量で加わるかによって、音質が変化するのですっ！！
下の図を見て頂くと分かりやすいですね♪♪
上の図の「理想の方形波」っていうカクカクした波形が倍音を合成した波形となります！
ちなみに基音が一番大きな音量となっており、そこに倍音が加わることにより、「基音の波の形」が変化し、音質の違いが生まれる！という流れになります♪♪
ですので、音程的には基音となる「440Hzのラ」となりますっ！！
ここで、ふと疑問がよぎる方もいるかもしれません…。
440Hzに880Hzや1320Hzの音が混ざったら和音になるんじゃね？？
私もこのような疑問を抱きましたが、ドンピシャのタイミングで基音と倍音たちが発音されると、和音には聴こえず、音質の違いとなるのですっ！！
不思議で、面白いとこですよねー♪♪
つまりは、基音に対してどの倍音がどのくらいの割合で含まれるかによって、音質が変わるんですっ！！
先に紹介した色んな楽器による波形の違いもこの倍音構成によって、波の形が変化しているのですね♪♪
レゾナンス（レゾネーション）について
音質は「倍音構成」によって変化するとお伝えしましたが、では、なんで倍音が生まれるの？って疑問も出てきますよね(^ω^;);););)
それは、レゾナンス、レゾネーション（共鳴、共振）によるところが大きいです♪♪
例えば、ヴァイオリンを弾いた時に、弦の振動が主に基音を作り出しています。
ラの音を弾けば、空気を1秒間に440回、振動させてるわけですよね。
ここで、弦も含めたボディやそれぞれのパーツも合わせて振動しています。これらの振動が倍音を生んでおり、その倍音構成が「ヴァイオリンの音質」を作り出しているんです♪♪
レゾナンスという言葉は、アナログシンセやギターアンプのツマミでも使われていますが、元々の意味は「共鳴、共振」であり、倍音の付加による音質変化を指しております(´∀｀)
いろいろな波形について
綺麗な放物線を描く、混じりっけのない音を「純音」と言いましたよね。
他にも名前のついた色んな波形があるので紹介します♪♪
これらは、シンセサイザーなどで音作りをする時に重宝されていますね。MIDI音源などは、こうした色々な波形のテンプレートを元に更に加工を加えて、電子的に生楽器の音に近付けていたりします(´∀｀)
サイン波(純音、正弦波)
全ての「音質」はこの純音が元になっております。この純音を基音として、基音の整数倍である倍音の純音が合成されて、「矩形波」や「ノコギリ波」、はたまた、いろんな楽器の音質が作られています♫
矩形波
矩形波は、クラリネットなどの音を再現するのに使われます♫
基音に対して、奇数倍の倍音により構成されています。
ノコギリ波（矩歯状波）
ノコギリ波はバイオリンの音質に近い波形ですね。
こちらは整数倍の倍音によって構成されています♫
三角波
波形について
色んな波形については、分かりやすい動画がたくさんありますので、紹介します♫
エンベロープについて
ここで、アナログシンセやMIDIの話に関わりが深い、エンベロープについて触れておきます♪♪
こちらも「音質」に深く関わる部分ですね。
エンベロープとは、音の発音から伸び、そして減衰し、消音するまでの音量変化の過程を表したものになります♪♪
下の図を見て頂けば一目瞭然だと思います(´∀｀)
例えば、ドラムなどの打楽器は音が立ち上がってすぐに減衰、消音しますよね。
ヴァイオリンなどの擦弦楽器（ストリングス）は、弓で弦を擦っている間はずっと発音して、弦を擦る力を、弛めて減衰させ、弦から弓を離すと消音しますよね♪♪
このような時間の経過による音の変化を表すものが「エンベロープ」というわけです。
これも楽器の特徴を表す重要なパラメーターとなります♪♪
フーリエ変換（展開）について
こちらのフーリエ変換は、「倍音合成」の逆と言いますか…それぞれの楽器に含まれる倍音構成を紐解き、第2次倍音はこれくらい、第3次倍音はこれくらい・・・と言った具合に、数値化（グラフ化）することを指します♪♪
見るが早し。下記の図をご覧下さい(´∀｀)♪♪
楽器音の答え♫
- 問題①・・・クラリネット
- 問題②・・・アルトサックス
- 問題③・・・フレンチホルン
- 問題④・・・トロンボーン
- 問題⑤・・・オーボエ
- 問題⑥・・・ピアノ
- 問題⑦・・・ギター
- 問題⑧・・・ハープ
- 問題⑨・・・ヴァイオリン
- 問題⑩・・・尺八
まとめ
音質については、1つの記事で完結するのは無理がありましたね…(^ω^;);););)
もう少し丁寧に書ければ良かったのですが、何となくでも「音質」について理解が深まればと思います♪♪
ちなみにギターのエフェクターやミキサーなどのイコライザーによる音質変化は、イコライザーに入力された音に対して機械的に指定した周波数の音を強調（ブースト）したり、減衰（カット）させたりして音質を変化させています♪♪
また、音質についても思い立って新たに記事を書くかもしれません。とりあえず今回のまとめをしマース！！
- 音質は音声の波の形によって変化する！
- 波の形は、倍音構成によって変化する！
- 倍音は、楽器のレゾネーションによって生まれる！
- 複雑な波形も、展開すると「純音」の集合体である！
- 時間による音量や音質の変化（エンベロープ）も音質の印象を大きく変える！
- MIDIなどは、様々な波形のテンプレートを元に、楽器音に近づけている！
以上でおわりたいと思いマッス！
この記事が皆さんにとって何かの役に立てれば嬉しいです♫
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