ここに音の波形の図をいくつか貼り付けています。図をクリックすると音がでます。波形が変わると音がどのように変化するか確認して見てください。
下の図ほど音が高くなるように聞こえましたか？ 周波数はそれぞれ、
２００Hz ４００Hz
８００Hz ６００Hz
１０００Hz １２００Hz
１４００Hz １６００Hz
となっています。周波数が高くなると、波形のデコボコが多くなる、つまり波形の周期が短くなることが分かってもらえたでしょうか？ ２００Hz→４００Hzはオクターブの関係ですが、波形の周期は半分になっています。また、２００Hz→８００Hzは２オクターブの関係ですが、波形の周期は１／４になっています。
気づいた人もいると思いますが、これらの音は全て、最初の２００Hzの整数倍の周波数になっています。ここで聴いてもらった４００〜１６００Hzまでの音は全て、２００Hzの倍音の周波数という訳です。我々が日常耳にする楽器の音や人の声は、ここで聴いてもらった純音のような音色には聞こえませんね。音声や楽器音には、その音の高さを主に決定する基本周波数の純音（基本波）と、その基本波の整数倍の周波数の純音（倍音）が同時に含まれているのです。
それでは、倍音を含んだ音を実際に聴いてもらいましょう。
基本波(２００Hz)＋第２倍音（４００Hz)
基本波(２００Hz)＋第２〜４倍音
基本波(２００Hz)＋第２〜８倍音
それぞれの音の高さは２００Hzの純音の高さと同じなのに、音に含まれ る倍音の数が増えていくと音色だけが変わるように聞こえることと思います。 「うっそー、音の高さも変わるジャン」と思った人はいませんか？ その人は 音色が変わったせいで、高さも変わったように聞こえたからでしょう。実際、 音の高さが同じことは、それぞれの音の高さを、自分で鼻歌なり声を出すなり して真似して見ると分かるでしょう。このように、周期的な波形をもつ音の高 さを決定するのは基本波の周波数であり、倍音の有無や倍音の振幅の大きさが、 その音の音色を変えることが知られています。皆さんも感じたように、音に含 まれる倍音の次数が増えていくと、その音色はだんだん明るくなっていきます。
また、倍音を多く含む音ほど、その音の波形は細かくギザギザしていることも 分かるでしょう。このことから、音の波形のギザギザ具合を見る事によって、 高い周波数の音が多く含まれているかどうかを知る事ができます。これが「目 で見る周波数分析」ということですね。もっとも波形の横軸は時間ですが、こ の時間を同じにとった波形同志を比べないと、話になりませんが。
さて、倍音を多く含むかどうかは波形を見ればある程度は分かる、と言い ました。そして、高い次数の倍音を多く含む音は、明るい音色であることが分 かりました。しかし、複数の波形を見て音の音色を比較するよりも、どのよう な次数の倍音をどれだけの大きさで含んでいるか、という図があった方が、お おまかな音色の比較には都合が良いですね。
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