いきなりですが、「音」の正体をお教えします!
「音」とは… 空気の揺れ(振動) です。
ただ、揺れといっても、とてつもなく小さすぎて、肌では感じられません。
私たちの耳は、そんな小さな揺れを感知できるすぐれた器官なのです。
空気が揺れると、空気が薄い部分(疎な部分)と
空気が濃い部分(密な部分)が生まれます。
この空気の疎密構造が耳に流れ込むことで、我々は音を感知するのです。
ここで、耳元に着目してみましょう!
空気の疎密構造が耳に流れ込んでいく様子が見えますね。
このことをもっと簡単に表現するために、この様子をグラフにしてみましょう!
グラフとは、あるもの(ここでは「(耳元の)空気の疎密さ」)の変化を、
視覚的に理解するために図にしたものです。
横軸を「時間の経過」とし、縦軸を「(耳元の)空気の疎密さ」とすると、
耳に流れ込む空気は、次のようなグラフで表すことができます。
このぐにゃぐにゃとした線が「音の波形」と呼ばれるものです。
実際のピアノから得られた「音の波形」を併せて載せておきましょう!
図中の「0.1」という数字は、
音が鳴り始めて 0.1 秒後からの波形であることを表しています。
出典:西口磯春 編著,音響サイエンスシリーズ9 ピアノの音響学
このようなグラフは、みなさんも一度は見たことがあるのではないでしょうか。
なお、縦軸の「空気の疎密さ」は「音圧」と呼ばれることもあります。
さて、音が「大きい」とか「小さい」、
「高い」とか「低い」と言ったりしますが、
これらはいったい何者なのでしょうか?
実は、先ほどのグラフを使えば、簡単に説明できます。
まず「音の大きさ」ですが、大きい音はこんな形のグラフになります。
反対に、小さい音は以下のような形をしています。
つまり、波形が縦方向に伸びているほど、音は大きいのです。
次に「音の高さ」について説明します。
高い音をグラフで表すと、次のようになります。
逆に、低い音をグラフで表すと、このような形になります。
おわかりでしょうか?
波形が横方向に縮んでいるほど、音は高くなるのです。
このように、波形の縦方向と横方向のそれぞれの「伸び縮み」が
音の「大きさ」と「高さ」の正体なのです!