音の基礎

昔から人間がいろいろ感じてきたことを音楽として表現してきたので、 理論的に作られたものではないが、エンジニアにとっては理論がわかる と理解が速いでしょう。 Wikipediaにかなり専門的な解説があります。

1. 音の高さと音名

  1. 音の高さは周波数f(Hz)に対応する。単純な音は、sin(2πft)の正弦波 (tは時間(秒))。
  2. 音楽で使う音の高さは、ドレミファソラシド、CDEFGABC、 ハニホヘトイロハ、などの「音名」で 表現するが、上のド、下のドというように、いわゆるオクターブ上下で 同じ記号を使うので、区別できない。区別するときは、A4のように数字を 付けるそうである。
  3. オクターブ: octはoctetでもつかう8を意味する(10月は例外)。 つまり、Cからはじめて上のCまで8つ上を1オクターブ上という。
  4. fと音名の標準的な対応は、A = 440Hz(ギターのチューニング)であるが、 時代により、あるいは音楽家の趣味で多少上下する。
  5. 楽器によるチューニング方法の違い。物理的振動を使う すべての楽器では、温度変化でチューニングがずれやすい。
    1. ピアノ: チューニングは簡単には変えられない。あらかじめ計画して 調律しておく。
    2. ベース、ギター等弦楽器: 自由に調節できる。高めにすると 弦の張力が強いのではりのある音がでる。
    3. 管楽器:
    4. 電子楽器: 水晶発信で微調整できる。
    5. ドラム: 手作業で調節できる。和音を出す楽器ではないので、厳密である 必要はない。(スチールドラムなどは特別)

メロディーを覚えるときはドレミがおすすめ

簡単な例で説明する。 例えば、「Do a dear a female dear(ドはドーナツのド)」という Sound of Musicのドレミの歌(替え歌)の冒頭部分は、ドーレミドミドミ だが、レコードを聞いてピアノでドの音がどの位置か調べると、 Cになっているとは限らない。 つまり、自分の声の高さにあわせてドの音を変更するのが普通である。
  1. A,B,Cの音名表記の音の周波数は、チューニングの微調整をのぞけば固定
  2. メロディーを考える/覚えるときは「C=ド」と固定しないで、 出だしの音をドと考えたほうが簡単。 (最近の学校教育では違う教え方をするそうです)

2. 普通つかう音階

弦などの固定端の振動、管楽器などの自由端の振動では自然の倍音が発生する。 偶数倍の音は、オクターブ上になるが、 奇数倍の音をいくつかのオクターブ下げて並べると ドレミファソラシの音とその間にいくつかある半音に近い音になるようです。
                             +                  
  基本振動 x-------------------------------------x (半波長)
                             +

                    +                  +                  
  倍音     x ----------------x-------------------x (半波長)
                    +                  +

     12フレットの位置(中央x)を押さえるか、軽く触れて弦を弾くと
2倍音がでる。3倍音以上も必要箇所に触れれば出せる。
ギター弦の倍音
  1. 周波数が2倍の音は高いが同じように聞こえ、ドから上のドまで 8つ音があるので、1オクターブ上と呼ぶ。
  2. 1オクターブはギターのフレットでは、12フレットの差。 すなわち、1オクターブの間に最後のドを含めず12の音がある。
  3. 周波数比が単純な整数比であるほど協和する。
  4. ハープシコードなどの昔の楽器では、周波数の整数比をつかっていた。 (キーを変えると、ブルース用ハーモニカのように楽器を替える)
  5. 現在普通に使用される「平均律」では、12音の比を、2のx/12乗 (x=0,...,12) として、どのキーでもそこそこの和音が得られるようになっている。 (半音の周波数比は2の12乗根)
  6. ピアノの鍵盤はハ長調(C長調)で弾きやすいように下図のように 配置されている。ハ長調で原則として使わない半音は黒鍵。

ド ○ レ ○ ミ ファ ○ ソ ○ ラ  ○ シ ド
0  1  2  3  4  5   6   7  8  9  10 11 12

注: ピアノのCから白鍵だけ弾くとドレミファソラシド。○は黒鍵)