音色（中学理科レベル）

質問

中学の理科では、音の波形と振動数や振幅の関係（波長が短いと振動数が大きくなり高音になる、振幅が大きいと大きな音になる）というふうに習いましたが、音色については習いませんでした。ピアノの音とギターの音では、音の高さ、強さが同じでも波形に違いがあるのでしょうか。

回答No.2

sanori · ベストアンサー

たとえば、ピアノで言う、「真ん中のラ」の音の周波数は４４０Ｈｚと定められています。
しかし、本当に４４０Ｈｚの正弦波ですと、あまりにも単純な波形であるがゆえに、人間が聞いていて不快な音に聞こえます。

すなわち、ピアノのラの音というのは、単純な４４０Ｈｚの正弦波ではありません。

音色というのは、＃１さんがおっしゃるように「いろんな周期の音が混ざって」いることによって発生しますが、
特に、倍音が混ざり合っている、ということが重要です。
つまり、４４０Ｈｚのラのほかに、８８０Ｈｚ（上のラ）、１３２０Ｈｚ（その上のミ）、１７６０Ｈｚ（その上のラ）等々が混ざることによって、音色が構成されており、
楽器によって混ざり具合が異なっているということです。

文字で説明しても、あまりイメージが湧かないと思います。
いいサイトを見つけましたので、ご覧になってみてください。
http://www.nn.iij4u.or.jp/~hsat/misc/music/timbres.html

なお、
倍音だけでなく、音が出始めるときの「雑音」も、音色の重要な要素です。
例えばギターの場合ですと、弦をはじいた瞬間に雑音が出ます。
トランペットなどの金管楽器の音も、音の鳴り始めに、ちょっとしたノイズや音外れがあるので、かえって味のある音色になっています。

お礼

倍音がまざっていると高音になるような気もしますが、そうではないのですね。雑音があるとよくなるとは意外でした。ありがとうございました。

回答No.4

candle2007

ピアノとギターの波形の違いを比較したサイトを探してきました。
http://flawtips.ami.amigasa.jp/blog/050322.html

図の縦軸はいずれも振幅（音の大きさを表す）ですが、横軸は・・・
　左の図は「時間」・・・（オシロスコープで見た波形）
　右の図は「周波数」・・・（スペクトラムアナライザで見た波形）
という違いがあります。

倍音の違い（音色の要素）を見るには、本当は右の図の方がよいのですが、残念ながら
画像が小さいのでよくわかりません。（すみません）
むしろ、左の図の方が定性的にわかりやすいようです。

左の図でピアノとギターの倍音を比較してみると、ギターの方がギザギザの数が多いようです。
これは多分奇数倍の波形が多いためだと思われます。
（右の図がもっと細かく読めるとはっきりするのですが・・・）

なお、右の図からピアノはギターより、かなり高いところまで倍音が出ていることがわかります。
ピアノについては良いデータがありました。
16kHzくらいまで倍音が出ていることがわかります。
http://flawtips.ami.amigasa.jp/blog/050324.html

音色は、倍音だけでなく、立上がり（アタック）や減衰の仕方（デケイ）によっても違ってきます。
（上記の観測では立上がりや減衰の仕方はわかりません。←三次元測定が必要）

ピアノはハンマーで弦を叩きますが、ギターは指で弾きます。
ギターは単弦ですがピアノは複数の（同音）弦が張られているので
お互い共鳴します。
共鳴箱の形態も違います。
こういった違いが音色の違いの原因になると考えられます。

参考
http://www.basso-continuo.com/Musik/Dok026-j.htm

参考URL：

http://flawtips.ami.amigasa.jp/blog/050322.html

お礼

立ち上がり、げんすい、など勉強になりました。ありがとうございました。

回答No.3

angkor_h

音色は基本波と含まれる倍音の音量により変わります。
基本波；振動波形が一つの正弦波(周波数)からなる音
「ラ」であれば交渉440Hz、オクターブ上は倍の880Hz
　時刻の、ポッ、ポッ、ポッ、ポーン　⇒　「ポッ」=440Hz、「ポーン」=880Hz
　連続音は、いわゆる「きれいな澄んだ音」です。落ち着きはあるが、豊かさは感じられません。
倍音；基本波の整数倍の音。
音量；振幅の大きさ

ギターの音は同じフレットを押さえても、はじく位置や強さによって音色が変わって聞こえます。
これは、基本波と倍音の、それぞれの含まれる量(個々の音量)に差があるからです。
また、ギターの胴は共鳴箱なので、それにより、特定の音が共鳴したり残響(遅れて音が聞こえる)も混ざり合ったりで、多様で豊かで音を作り出します。

お礼

ギターは少しやりましたが、同じフレットなら同じ音と
思っていました。ありがとうございました。

回答No.1

hid_hid_hid

楽器から出る音は、反響したり振動したりして、いろんな周期の音が混ざっています。
その混ざり具合で音色が変わってくるので、楽器が違えば同じ音階でも波形はかなり違うと思います。
主音の波長は同じになるはずですけど。

音の強さは振幅の大きさですので、波形（波の形）はあまり関連はないでしょうね。　音が強いと反響のしかたが変わるので、全く同じ波形の拡大にはならないと思いますが。

お礼

ひとつの音のなかにいろんな音がまざっているとは。光と色の関係にも似てますね。ありがとうございました。