【音楽基礎】音とは?音の高さとは?音量とは?

音とは?サムネイル 音楽 基礎講座
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こんにちは、岩崎将史です。

今回は「音」についての超絶基本です。

ほとんどの人
ほとんどの人

っんなことぁ、知っとるわ!

って人がほとんどだと思いますが、1年生向け講座だと思ってください。
小・中・高・大学とどの1年生かは、その人の歩んできた人生によると思います。

義務教育で絶対にやっているハズなことなのですが、大学の講義でも1年次には説明しないといけないので(みんな忘れてるだけだとおもうが…)、初心者向けになるだけ分かりやすく。

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音とは?⬅︎物質の振動による空気の疎密(揺れ)

音とは

物を叩いたりひっぱたりすると、物は振動します。
目に見えなくても振動してます。

そうすると空気が揺れます
空気の密度が薄いところと濃いところができます。
その密度の違いを疎密といいます。
空気は目で見えないですが、もし見えるとしたら波紋のようになります。

波紋をイメージしよう

音は波紋

水で考えるとイメージしやすいです。
空気を水と思ってください。
水中に物を放り込んだり動かしたりすると、水の波紋ができます。

水の場合は密度を濃くなると上側が空気のため逃げ場があるので盛り上がります。
その盛り上がりが(逆もですが)波紋として目で見えます。

波紋は平面だが、実際の疎密は立体(球)

波紋は水と空気の接点部分でしかみえないので、平面に感じますが実際は立体です。
になっています。

立方体に満タンに充填された閉ざされた空間であれば、疎密はできますが波紋はみえません

空気も一緒です。
目で見ることはできませんが、波紋のように動いています。
3Dで立体的に拡がっていきます。

人間の脳に到達して初めて「音」と認識する

人間は空気の波を耳、鼓膜を筆頭に体全体で受けます。
そうするとその波が電気信号に代わり神経を伝って脳に到達します。
そのようにして人間は空気の波を「音」として認識します。

岩崎
岩崎

将来のオーディオは空気を振動させないかも〜

今は録音物や通話などはスピーカーを電気的に振動させ空気を揺らすことによって人間に伝えています。近い将来、そのような無駄は省いて直接、人間の神経に電機信号として伝えるという風になるかもしれません。

そうするとスピーカーと人間の間の不確定要素が一切なくなり完全に元の音声データを100%劣化なく伝えられます
真にピュアな状態と言えるのかも知れません。が、それができた時点でエンターテイメントとしての音楽は終焉だとは思います。
直接脳に感覚を伝えられるのに音野に限定する意味がなくなります。

音の高さとは?⬅︎振動周期の速度【ピッチ】

音のたかさ

「音は空気の波よ」がわかったら、次は「音の高さ」について。

岩崎
岩崎

音の高さ=音程じゃないも〜

良く音の高さ(ピッチ)が合っていないときに「音程が違う」と言う人がいます。
シチュエーションによりますが、正しくない場合もあります。

音程=2つの音の高さの差

です。
1つの音の高さが正しい位置にいるときは、「正しい音程」ではなく「正しいピッチ」「正しい音の高さ」です。

音の高さ(ピッチ)は振動周期の速さです。

ゆっくりの振動は低い音。
高い振動は高い音。

人間の耳は1秒間に20回の空気の波を受けると「音」として知覚できます。
「ウーーー」という地を這うような低い音です。

そして振動による空気の波の周期(振幅)が早くなればなるほど、高い音として認識します。

プロペラ・モーター・エンジン 回転数が上がると音の高さもあがる

周波数の速度

自転車に乗る人なら速度をあげると風切り音のピッチが高くなるのが体感でわかると思います。
扇風機も「弱」から「強」にかえると、プロペラが回転時するときの音のピッチが上がるのがわかると思います。

岩崎
岩崎

扇風機の強弱は嘘ついてるかも〜

扇風機の「弱」「強」はプロペラの回る速度を変えて、風の強さを変えています。

車を運転する人なら、エンジンの回転数をあげるとエンジン音が高くなる。
飛行機に乗る人なら、離陸時にプロペラやジェットエンジンの回転数が上がり、音のピッチが高くなるのは知っていると思います。

どんな振動(による空気の波)でも音として聴こえるの?

人間は1秒間に20回〜2万回までの振動を知覚できます。
が個人差があり1万5,000回までの振動しか認識できない人も珍しくないです。
年齢とともに上は下がってきます。

岩崎
岩崎

高齢のあなたはもっと聴こえる範囲は狭いかも〜

絶対に知っておかなければならない単位、ヘルツ(Hz)【必須】

サイン波

ここで1つ重要なワードを覚えてください。
波の周期を速度を周波数と言います。
単位はヘルツ(hz)です。

1秒間に20回の周期の波は20Hz
1秒間に100回の周期の波は100Hzです。

簡単です。

  • 人間は1秒間に20回〜2万回の空気の波を音として認識できる。
  • 人間は20Hz〜2万Hzの空気の波を音として認識できる

この2つは同じ意味です。
Hzを使って文字数が減らせました

そしてもう1つ知っておいてください。

  • 1,000Hz = 1kHz
  • 20,000Hz = 20kHz

kはキロです。
義務教育を受けた人なら、1,000g = 1kg というのは知っていると思います。
k=1,000です。

ちなみに音大生では1年生だと毎年、半分の学生は、

学生Aさん
学生Aさん

kって1,000って意味だったんですね〜。
kgという別の単位だと思ってました〜。

義務教育の闇は深いと感じます。

質問女子
質問女子

なんでわざわざKを使うの?

2,000Hz 20,000Hz 200,000Hz

分かりにくいですよね。
いちいち0の数をかぞえないと不安になります。

2kHz 20kHz 200kHz

これでスッキリしました。
“,”(カンマ)の後のゼロ3つがKです。

岩崎
岩崎

000 = k だも〜

なお余談ですが、

友人エンジニア
友人エンジニア

キロは、小文字のkでお願いします。
クリティカルな例:
1kB=1000B
1KB=1024B
という表記法もあるようです。

岩崎
岩崎

ふむふむ、なるほど。
プログラム系の方がよく見るから大文字の方が見慣れてたも〜

僕の世代でKということ、Y2K問題。

2000年問題

ナビゲーションに移動検索に移動2000年問題(にせんねんもんだい、Year 2000 problem)とは、西暦グレゴリオ暦2000年になるとコンピュータが誤作動する可能性があるとされた年問題である。Y2K問題(ワイツーケイもんだい、Y は (year) 、K はキロ (kilo。千) )、ミレニアム・バグ(millennium bug)とも呼ばれた。
西暦2000年であることをコンピュータが正常に認識できなくなるという問題が主に取り上げられるが、グレゴリオ暦における置閏法を誤解して生じる問題もある。

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
岩崎
岩崎

このときはほとんどKは大文字だったも〜

人間の可聴範囲は20Hz〜20kHz

音の高さのまとめです。

人間が音として認識できるのは、20Hz~20kHz

これの意味が理解できているなら、音の高さ(ピッチ)は理解できています。

質問女子
質問女子

なんで個人差があるのに20kHzって決まってるの?

20kHzまで認識できる(=聴こえる)というのは個人差があります。
なんで20kHzになったかというと、最低音の20Hzに対して20kHzだとキリが良くて覚えやすいよね〜程度に捉えています。

岩崎
岩崎

キリが良いからだも〜。ただし僕の想像だも〜

音の大きさとは?⬅︎振動の振り幅【音量・音圧】

音の大きさとは

音の基礎の最後は音量

ずばり振動の幅です。
振幅と言います。

弦だと振動している幅が広いほど大きい音として認識します。
空気の疎密の差が大きく(=波が大きく)なり、それを受けて鼓膜がより大きく揺れます。

動画が分かりやすいので貼っておきます。

ここまで分かれば、音の基本はOKです。

質問女子
質問女子

音域は聴こえる範囲の説明したのに、音量は説明しないの?

岩崎
岩崎

うっ、こいつ面倒くさいことをも〜

音量関係はややこしいから、このブログ記事を「へ〜」って思う人は今は気にしないでください。
軽く触れると音の圧力としてはPa(パスカル)だけど、実際にはdB(デシベル)を使います。
理由は対数だからPaだと実用上具合が悪いのです。

日常生活の騒音レベル

とりあえず単位はdBってことで、以下の表をご参考に。

dB音の大きさの目安
140ジェットエンジンの近く
130肉体的な苦痛を感じる限界
120飛行機のプロペラエンジンの直前・近くの雷鳴
110ヘリコプターの近く・自動車のクラクションの直前
100電車が通る時のガード下・自動車のクラクション聴覚機能に異常をきたす
90大声・犬の鳴き声・大声による独唱・騒々しい工場内
80地下鉄の車内(窓を開けたとき)・ピアノの音 聴力障害の限界極めてうるさい
70掃除機・騒々しい街頭・キータイプの音
60普通の会話・チャイム・時速40キロで走る自動車の内部うるさい
50エアコンの室外機・静かな事務所
40静かな住宅地・深夜の市内・図書館日常生活で望ましい範囲
30ささやき声・深夜の郊外
20ささやき・木の葉のふれあう音静か

引用元:東邦精機「騒音」

音楽に携わるなら絶対に必須な音の基本(義務教育?)

今回は、超基礎3つでした。

  1. 音とは何か?
  2. 音の高さとは?
  3. 音の大きさとは?

音響や音楽を学ぶのであれば絶対に知っておかなければならない(というか義務教育で必修だったような)ことです。

では、また。

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