音の、三つの表情
前レッスンで、音は空気の波だと学びました。では、私たちが聞き分けている、音の様々な違い——高い音と低い音、大きい音と小さい音、ピアノとバイオリンの音の違い——は、波のどんな性質から生まれるのでしょうか。実は、音の豊かな表情は、三つの基本的な性質で説明できます。高さ・大きさ・音色です。この三つを、波の性質と結びつけて理解すると、音楽を含む音の世界が、ぐっと見通しよくなります。
高さ——振動の速さ
まず、音の高さ(高い音・低い音)です。これは、波がどれくらい速く振動するかで決まります。この「1秒間に何回振動するか」を、振動数(または周波数)と言います。
- 速く振動する(振動数が高い)→ 高い音
- ゆっくり振動する(振動数が低い)→ 低い音
楽器を思い浮かべてください。ギターやバイオリンで高い音を出すとき、弦を指で押さえて短くします。短い弦は、速く振動するので、高い音が出ます。細い弦、強く張った弦も、速く振動し、高い音になります。逆に、太く長い弦は、ゆっくり振動し、低い音になります。楽器とは、いわば「振動の速さを、自在に変える装置」なのです。音の高さの正体が振動の速さだと分かると、楽器の仕組みが見えてきます。
大きさ——振動の幅
次に、音の大きさ(大きい音・小さい音)です。これは、波がどれくらい大きく振動するか、つまり振動の幅で決まります。
- 大きく振動する(振幅が大きい)→ 大きい音
- 小さく振動する(振幅が小さい)→ 小さい音
太鼓を、強く叩けば大きい音、弱く叩けば小さい音が出ます。強く叩くと、膜が大きく振動し、空気を大きく揺らすからです。同じ高さの音でも、振動の幅を変えれば、大きさが変わる。高さ(振動の速さ)と大きさ(振動の幅)は、別々の性質なのです。だから、「高くて小さい音」も「低くて大きい音」も存在します。
音色——波の複雑な形
そして、最も面白いのが、音色です。ピアノの「ド」と、バイオリンの「ド」は、同じ高さ、同じ大きさでも、明らかに違って聞こえます。この違いが、音色です。音色は、どこから来るのでしょうか。
秘密は、波の形の複雑さにあります。これまで「振動」を単純なものとして説明してきましたが、実際の楽器の音は、そんなに単純ではありません。実際の音は、基本となる振動に、さまざまな細かい振動(倍音などと呼ばれます)が、混ざり合った、複雑な波なのです。
- 基本の振動が、音の高さを決める
- そこに、どんな細かい振動が、どんな割合で混ざるかが、楽器ごとに違う
- この「混ざり方」の違いが、波の形の違いとなり、音色の違いとして聞こえる
つまり、音色とは、波の複雑な形が生む、音の個性なのです。ピアノにはピアノの、バイオリンにはバイオリンの、独特の波の形がある。人の声も、一人ひとり音色が違うのは、この波の形が違うからです。私たちが、目を閉じていても楽器や声を聞き分けられるのは、この音色——波の形——を、聞き分けているのです。単純な波の重なりが、これほど豊かな音の世界を生む——ここに、音の科学の美しさがあります。
ニュースで使う視点
音響技術、楽器、音声認識、ノイズ対策——音に関わるニュースに触れるときは、「高さ(振動の速さ)・大きさ(振動の幅)・音色(波の形)」という三つの性質を思い出してみてください。この分解ができると、音の技術の話が、具体的に理解できるようになります。次のレッスンでは、これらの音が、どうやって「音楽」という秩序になるのか——音楽の中の数の科学を見ます。