音波は、その振幅と周波数によって特徴付けられます。 2 つの音は、次の 3 つの異なる特徴によって区別できます。
2 つの図 a と b は音波を表します。どちらも同じ周波数と波形を持っていますが、図 a の音波の振幅は図 b の音波の振幅よりも大きくなっています。音の大きさは、振動の振幅に依存します。振幅が大きいほど大きな音になり、振幅が小さいほど小さな音になります。
例:太鼓を軽くたたくと小さい音、強くたたくと大きな音がする。
ラウドネスと波の振幅の関係:サウンドのラウドネスは、波の振幅の 2 乗に正比例します。
ラウドネス∝振幅2
測定:ラウドネスはデシベル スケールで測定されます。周波数 1 kHz で聞こえる音の最小ラウドネスは、音のゼロ レベル (デシベル (0 dB)) と見なされます。参考レベルとさせていただきます。音量が10倍になったときの音の大きさを10デシベル、100倍になったときの音の大きさを20dBといいます。ラウドネスが 1000 倍になると、そのレベルは 30 dB になります。可聴音レベルの安全限界は 0 から 80 dB です。レベル0~30dBのサウンドが癒し効果をもたらします。しかし、常に 120 dB を超える騒音レベル (通常は不快で、騒音とみなすことができます) を聞くと、頭痛やすぐに耳に害を及ぼす可能性があります。
鋭い音や甲高い音と平たい音を区別する音の特徴です。これは、1 秒あたりの振動数または周波数によって異なります。各音符には明確なピッチがあります。ピッチが高いと甲高い音、低いとフラットな音になります。同じ楽器の同じ振幅の 2 つの音は、振動の周波数が異なるとピッチが異なります。
例:ギターでは、大きくて重い弦がゆっくりと振動し、低い音またはピッチを生成します。より細い軽い弦はより速く振動し、高い音やピッチを生み出します。フルートの場合、より多くの穴を塞ぐことで低い音が得られ、振動する気柱の長さが長くなり、音のピッチが下がります。逆に、穴を多くあけると振動する気柱の長さが短くなるため、音が高くなったり甲高くなったりします。
品質とは、同じピッチと同じラウドネスの 2 つの音を区別する特性です。音の大きさや音程が同じでも、音源が異なれば音の波形は異なります。音を発する物体を識別するのに役立つ音質は、音色と呼ばれます。たとえば、バイオリンとピアノは、ピッチ、長さ、強度が似ている場合でも、音を簡単に識別して区別できます。
音叉とピアノの音の波形は、音程も振幅も同じですが、波形が異なります。
特性 | ラウドネス | ピッチ | 音色または品質 |
要素 | 振幅 | 周波数 | 波形 |
あなたが試すための実験
下の図に示すように、少量の水を入れた試験管を用意します。
試験管の口に唇を当てて空気を吹き込みます。フラットなサウンドが得られます。次に、水面からの気柱の長さが短くなるように、試験管に水をどんどん追加します。毎回空気を吹き込み、音を聞きます。
生成される音がますます甲高くなることに気付くでしょう。
推論:ピッチは気柱の長さが短くなると増加します。