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人間は、音量以外に、高い、低いなど音の高低も感じています。音の高低を物理的に扱う単位は、周波数Hz(ヘルツ)を用います。周波数は、テレビやラジオなどの放送電波の周波数や、今、ご利用になられているパソコンの動作周波数(700MHzとか、1GHzなど)などでも利用されている周期性のある信号などを表す単位です。
周波数は、1秒間に何回繰り返されるかを基準する物理的な尺度です。人の聴覚は、音量と同様、音の高さにも指数的な感覚を持っているため、周波数以外にも他の尺度があると便利です(周波数は、回数なので直線的な増減になります)。
周波数を用いて「440Hzと880Hzの…」などとは使っていないように、音楽的な音の高低の単位としては通常利用していません。音楽では、音の高さは音程として、ドレミファソラシ(CDEFGAB,ハニホヘトイロ)など音階名が利用されていることは、学校の音楽などでよくご存知ですね。
音階は、1オクターブで1順し、オクターブごとにドレミ…となります。
1オクターブ高い音は、周波数が倍に、1オクターブ低い音は、周波数が半分の関係にあります。
オクターブは、2つの音の周波数が倍や半分の関係になり2音の和音関係としては、最も良く調和します。音楽的にも、物理的にも重要な周波数関係がオクターブの関係です。
音階名
ドレミファソラシドは、イタリア語であることはみなさん ご存知だと思います。聖ヨハネ賛歌から取られたドレミの音階名は、フランス、イタリアなどで、ABCD(アー、ベー、ツェー、デー...そんな発音ではドイツ語にならないないとつっこまないでください(^^; )のドイツ流は、ドイツ、イギリス、アメリカなどが主流のようです。
ハニホヘト...は、当然日本だけです。
現在主流の1オクターブを12の音階に均等に分ける12平均律は、厳密にはハーモニーにならないのですが転調に便利なため19世紀以降、広く使われるようになったことは、みなさんもよくご存知の通りです。
12平均律は、オクターブの2の指数関係を1/12にしますから12√2(式をキチンとテキストで表現できませんが12乗根です)で周波数を計算します。楽器などでは、1/12の半音を、さらに1/100にした1セントという単位もチューニングなどで用います。
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レベル(音量)と同様、人間の感覚での評価を行う必要があるため、音響測定や、音響的な評価でも、周波数と共に、オクターブの関係を基準とした指標を利用します。
ある目安の高さの音の2倍の周波数が1オクターブ上の音ですから、人の声や、色々な音の周波数を目安に考えるのにオクターブは便利な指標です。
このような関係から、音響測定や音響調整では、1オクターブの帯域づつに分けたオクターブバンドを多く用います。1オクターブの範囲の音量(レベル)を分けて測定、評価すると、人間の聴感上ではどのような状態かをわかりやすく評価できます。
オクターブと周波数
余談ですが、実際のピアノなどのチューニングでは、厳密には、オクターブ関係を全て、倍、倍の関係ではなく、ストレッチ・チューニングといって、高音部と低音部をわずかにずらしてチューニングされることが多いようです。スストレッチ・チューニングの方が華やかに聞こえるという心理的な理由からこのチューニングが好まれるそうです。
A4=440Hzの基準音のチューニングも441、442Hzあたりでチューニングされることが主流なのと似て面白いですね。
現在の電子楽器では、12平均率以外にも、古典などの時代に利用されていた純正律なども利用できるようになっている楽器製品が多くあります。
MIDI(Musical Instrument Digital Interface)は12平均律のキーをデータとしていますし、各音程のピッチをそれぞれ独立に変更することはできませんが(音源の機能とポリフォニックキープレッシャーを利用するくらいしかないかもしれません。マスターチューン以外に、チューンの規格が拡張されているかもしれませんので、存在したらスミマセン)、音源の機能として製品が備えている場合には、同じ演奏データで12平均律以外の純正律での演奏などを聞くことができます。
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今回は、オクターブと周波数についてでした。あまり、音圧分布測定の話題になっていませんね(^^;。次回は、オクターブバンドを踏まえて音圧レベルの測定に進みたいと思います。
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