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そのほかの波形の特性

周波数のほか、音波の特性には、振幅、波長、周期、および位相などがあります。

図。波形の特性。波長と振幅が表示されている。
  • 振幅: 波形の振幅は、音圧の変化を示します。これは、音圧ゼロまたは無音(図では0 dBの水平線)からの最大垂直距離で表します。言い換えると、振幅は、水平軸から波形の山の上端または波形の谷の下端までの距離です。

  • 波長: 波長は、特定の周波数の各波形サイクル間の距離です。周波数が高くなるほど、波長は短くなります。

  • 周期: 音波の周期は、1つの波形サイクル全体にかかる時間を指します。周波数が高く、早くなるほど、周期は短くなります。

  • 位相: 位相は波形間のタイミングを比較するもので、0°-360 °までの度数で表します。

    2つの波形が同時に始まる場合、それらは同相であるまたは位相がそろっていると言います。ある波形が別の波形よりも若干遅れている場合、これらの波形は位相を外れていると言います。

    注記:周期全体にわたる固有の位相差を聞き分けるのは難しいことですが、いずれかの波形の位相が時間の経過に伴って変化する場合には、変化を聞き取ることができます。これは、フランジング位相シフトなどのオーディオエフェクトでよく発生します。

    位相はずれているが、それ以外では同一の2つのサウンドを演奏する場合、一部の周波数成分(倍音)が互いに打ち消し合い、その部分が無音になることがあります。これは位相の打ち消しと呼ばれ、同じ周波数が同音量で交差する場合に発生します。

    図。0度と180度の位相が表示された、波形の位相図。

フーリエの定理と倍音

フーリエの定理によると、すべての周期波は、一定の波長と振幅を持つ複数のサイン波の和として表現でき、それらのサイン波の波長は比較的小さな比率の調和関係にあります。これを音楽的な表現で言い換えれば、特定のピッチを持った音は、基音とその倍音で構成されるサイン波の音がミックスされたものだということになります。たとえば、基本振動数(基音または最初の倍音)を「A = 220 Hz」とします。すると第2倍音は2倍の周波数(440 Hz)、第3倍音は3倍の周波数(660 Hz)となり、以降は第4倍音、第5倍音と続きます。

公開日: 2019/09/06
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