音とは？

　音とは簡単にいえば、空気の振動です。本当のところは、振動を伝えるモノ（媒体） は空気（気体）でなくても、水（液体）やコンクリート（固体）でも良いの ですが、我々が耳を使って聞き取る音はそのほとんどが空気を媒体にして伝わるので、ここでは、音とは空気の振動、と言っておきましょう。

　振動、とは何かが変動している現象のことをいいますが、では、空気の何が変動しているのでしょうか？実は、音が伝わっている時には空気の密度が変化しているのです。

　大昔に習ったであろうサイン関数を下に示します。縦軸を空気の圧力(気圧）、横軸を時間と考えてください。音のある場所は、このように時間に伴って気圧が変動しているのです。この図のように振動の様子を時間に対しての曲線で表したものを「波形(wave form)」といいます。この波形では、気圧は大、小、大、小と２回繰り返して変動しています。変動の速さを表すのに、１秒間に何回繰り返しがあるか、という単位（Ｈｚ：ヘルツ）を用います。例えば、この図の横軸の長さが0.05秒だったとすると、1秒間に４０回振動するわけですから、４０Ｈｚの振動、ということになります。

　そんな、気圧が変化しているなんて、全く感じられない！！　という人も多いでしょうが、それは当たり前です。気圧の変動の幅は非常に小さく、変動の速さもかなり速いからです。ちなみに我々が音として聞くことのできる気圧の変動は、だいたい2X10(-7乗）〜0.2ヘクトパスカルであるとされています。通常の大気圧である１気圧は１０１３ヘクトパスカルなので、それに比べるとかなり小さい気圧の変動であるといえます。また、聞き取ることのできる気圧変動の速さはおよそ２０〜２００００Ｈｚです。

　次に音の波形をもとに、その物理的な特性を表す用語を解説します。ここにあげる用語は重要なものが多いので、しっかり覚えてください。

用語の解説

　さて、ここで新しい用語「実効音圧」と「音圧レベル」が出てきました。音 圧（瞬時音圧）とはある時間での値ですから、正と負の両方の値をとりうるこ とは上の図からも分かるはずです。しかし、時々刻々変化する値では、音の大 きさをうまく表現できないので不便です。そこで、ある一定の時間内（その時 間は測定する機器が決定します）での平均的な音圧を表すために実効音圧が使 われます。一般に「音圧」と言った場合はこの「実効音圧」を差すことが多い といえます。実効音圧でない音圧のことを特に言い表したい時には「瞬時音圧」 と言えば良いでしょう。では、「音圧レベル」とはどのような時に使うのでしょ うか？前にも言ったように、我々が聞き取ることのできる音の大きさの範囲は 音圧の単位のパスカルで表すと、もっとも大きな音は小さな音の１０万倍程度 になります。そのような広い範囲の値をそのまま使うより、対数を使って音圧 レベルに変換すれば、０〜１２０ｄＢの範囲で我々の聞こえる音の大きさを表 すことができ、この単位の方が我々の聞こえをうまく扱えるのです。また、一 般に音圧をｄＢで表現している場合は、それは音圧レベルのことを示しており、 Ｓound Ｐressure Ｌevelの頭文字をとってｄＢの後に付け、ｄＢＳＰＬなど とも表現されます。

いろいろな高さの音を聞いてみよう!!

　では実際にいろいろな周波数の音を聞いてもらいましょう。我々の聞こ える音の周波数範囲は２０〜２００００Ｈｚ程度といわれています。

• ２８Ｈｚ えっ、聞こえないって？当然でしょう。フツーこのような低い周波数の音は超高級オーディオ機器を使わないと聞くことはできません。
• ５５Ｈｚ やっぱり聞こえない？まあ、パソコンについているようなスピーカではこの程度低い周波数でも厳しいですね。 低い周波数では耳の感度もあまり高くないので聞こえにくい、ともいえます
• １１０Ｈｚ 聞こえたかな？聞こえにくい人はボリュームを上げてみて下さい。
• ２２０Ｈｚ 多分みんな聞こえるでしょう。
• ４４０Ｈｚ ピアノの中央のラの音の高さ、米式ではＡ４と呼ばれます。
• ８８０Ｈｚ
• １０００Ｈｚ ラジオの時報のポーンという音の高さです。
• ２０００Ｈｚ ちょっと耳障りではありませんか？我々の耳の感度が一番良いあたりの周波数です。
• ３５００Ｈｚ ここでお別れの人もいます。４０００Ｈｚ以上の周波数は再生できないコンピュータもあるので。

　4000〜16000HzについてはＷＡＶフォーマット(Windows)のサウンドファイ ルしか置いていません。コンピュータやWEBブラウザによっては、プラグイン ツールが必要な場合もあります。

• ４０００Ｈｚ
• ８０００Ｈｚ キーンって感じぃ？
• １６０００Ｈｚ チーっ て感じ？スピーカがチャチだとこの程度の周波数の音になると再生することが できません。また安価なサウンドボードだと端から再生できないものもありま す。お年寄りになると、このような高い周波数の音からだんだん聞こえにくくなっていきます。

　４４０Ｈｚ，８８０Ｈｚの順に聞くと音の高さがオクターブ高くなったように聞こえますか？つまり鍵盤上でいうと、真ん中のラから一つ上のラにいくと周波数は２倍になっている、ということです。このような周波数２倍の関係をオクターブの関係と呼びます。ですから、１１０Ｈｚと ２２０Ｈｚはオクターブの関係ですし、２２０Ｈｚと８８０Ｈｚは２オクターブ（周波数でいうと４倍）離れている、といいます。

いろいろな大きさの音を聞いてみよう!!

　次に、音の大きさをいろいろと変えてみましょう。周波数が異なれば、聞き取ることのできる最も小さい音の大きさも変わってきますが、最も耳の感度の良い１ｋＨｚ〜４ＫＨｚの範囲では、きくことのできる最も小さい音は０ｄＢ程度です。そして最も大きな音（これ以上大きな音だと耳を悪くする）は１２０ｄＢ程度と言われています。これから聞いてもらう音の音圧レベルは皆さんのスピーカ（アンプ）のボリュームで変わってくるので、音圧レベルが段々上昇していく５つの音を聞いてもらいます。

• １ｄＢづつ上昇します。違いが分かるかな？
• ３ｄＢづつ上昇します。
• ６ｄＢづつ上昇します。実効音圧は２倍づつ上昇します。
• １０ｄＢづつ上昇します。実効音圧は１つおきに１０倍、最初と最後で１００倍大きくなります。

　どうですか？６ｄＢつづ音圧レベルが上昇する、ということは実効音圧は2倍づつ上昇しているのですが、音の大きさの感覚は２倍づつ大きくなっていきましたか？音の大きさがある一定量づつ大きくなっていくように感じませんでしたか？このように（ちょっと無理矢理かなぁ）、我々の聴覚は、音の物理量（音圧）の変化に対してそのまま感覚が変化するのではなく、音圧の対数を取った音圧レベルに対応して音の大きさの感覚は変化しているといえます。これはなにも聴覚に限ったことではなく、触覚、視覚、味覚、嗅覚の人間の五感すべてについて、物理量の対数を取ったものに感覚の変化が対応していることが知られています。

Copyright (C) 1996 - 1998 Akira Nishimura