創造的な努力とハードサイエンスはしばしば密接に関連しています。 音の物理学を理解することは、音楽の物理学と、どのように審美的に心地よい音とアレンジメントを作ることができるかを理解することにつながる可能性があります。
音波と周波数
音波は 振動 人間の耳で知覚できる媒体で。 音波の周波数は、ヘルツで測定された1秒あたりの振動数です。
音を出している物体の基本周波数は、その物体が振動する最低の固有振動数です。 この頻度の値は、オブジェクトの物理的特性によって異なります。
調和級数の周波数は、基本周波数の整数倍です。 ただし、基本波の倍数ではない周波数で倍音（定在波パターン）を持つ可能性があります。 音階は、基本周波数順に並べられた音符のセットです。
人間の声と歌
声帯であろうと楽器であろうと、特定のオブジェクトでは、定在波が特定の音を生成します。 その音の知覚は、音色に寄与する低振幅の倍音や知覚される音質など、振動の周波数に依存します。
人間は喉の気柱を振動させて音楽を作ります。 声帯の形や張りを変えることで、さまざまな声帯を作り出すことができます 振動モード と音。 熟練した歌手はこれを非常にうまく行うことを学び、声帯を形作ることができます 長い間純粋な音符であるだけでなく、音階で正確な音符をいくつか叩きます。 ピッチ。
人々が特定の音符について話すとき、彼らは特定の特定の音の周波数を指します。 周波数が高いほど高い音が作成され、周波数が低いほど低い音が作成されます。
楽器
楽器で音を出すこともできます。 パイプオルガン、木管楽器、サックス、テルミン、その他の電子楽器はすべて例であり、それぞれがさまざまな方法で音楽的な音を生成します。
木管楽器や他の同様の楽器は、 空気の振動する柱. 楽器の長さを調整したり、側面の穴を開閉したりすることで、柱の固有振動数が変化し、異なる音が出ます。
弦楽器は、楽器本体で増幅される緊張した弦に定在波を生成することによって音を生成します。 弦が振動する頻度は、弦の質量密度、長さ、張力によって異なります。
そのため、これらの楽器は弦の張力を調整することで調整でき、弦の中には他の弦より太いものもあります。 また、ギターのような楽器では、フレットで弦を押し下げることによって異なる音が作成されるのもそのためです。そうすることで、弦の長さを本質的に変えることになります。
他の機器は、振動膜の原理で動作します。 ドラムはこの典型的な例です。 ドラムヘッドは、振動する弦の2次元バージョンと考えることができます。 打たれたときに振動する周波数は、その質量密度と張力に依存しますが、2次元の膜であるため、さらに多くの可能な振動モードが存在します。
ビートとビート周波数
うなりは音波の干渉に起因する現象であり、楽器をはじめ多くの用途があります。 異なる周波数の2つの音波が干渉する場合、2つの波の間の建設的干渉と破壊的干渉の間の切り替えによって振幅が変化します。 音の大きさのこの変化は、ビートとして知られています。
ザ・ ビート周波数 2つの元の波の間の周波数の差として定義されます。 これは、2つの周波数が近いほど、うなり周波数が小さくなり（つまり、1秒あたりのうなりが少なくなる）、人間の耳で区別しやすくなることを意味します。
特定のうなり周波数は、人間の耳によって「主観的周波数」または「差周波数」として認識されます。