ピッチと周波数

ピッチと周波数は、物理学や音楽で語られる概念である。周波数とは単位時間当たりの繰り返し回数で、ピッチとは音波の周波数に関連した直感的な概念です。これらの概念は、音響、音楽、波動、振動など様々な分野で活用されている。今回は、周波数と基本波とは何か、その定義、基本波と周波数の類似性、基本波と周波数の応用、最後に基本波と周波数の違いについて説明します。

周波数

周波数は、物体の周期的な運動という文脈で語られる概念であり、周波数の概念を理解するためには、周期的な運動について正しく理解することが必要である。

周期的な運動とは、一定期間ごとに繰り返される運動と考えることができる。太陽のまわりを回る惑星の自転は、周期的な運動である。地球の周りを回る人工衛星の軌道は周期的な運動であり、バランスのとれた球体の集合の運動も周期的な運動であるとしても。私たちが遭遇する周期運動の多くは、円運動、直線運動、半円運動である。周期的な運動には周波数があります。

頻度とは、その事象が「どれくらいの頻度で発生するか」ということです。簡単のため、ここでは周波数を1秒間に発生する回数とする。周期的な運動には、均質なものと非均質なものがあります。一様な運動は一様な角速度を持つことができる。振幅変調などの機能は2倍周期になることがあります。これらは他の周期関数に内包された周期関数である。周期運動の周波数の逆数が、その周期の時間となる。単純調和運動や減衰調和運動も周期的な運動である。したがって、周期的な運動の周波数は、2つの類似した事象の時間差を用いても求めることができる。単一の振り子の振動数は、小さな振動の場合、振り子の長さと重力加速度だけに依存します。

統計学でも頻度が議論される。絶対頻度とは、ある事象がある時間または単位時間に繰り返される回数のことである。

トーン

基音とは、周波数に直接関係する概念で、音の高さが高いほど、その音が振動する周波数が高くなる。

ピッチは、音波の文脈でのみ語られる特性である。ピッチは明確に定義された概念ではありません。ピッチは音波の特性ではありません。ピッチとは、このような音波によって生じる聴覚的な感覚のことである。ピッチは「高い」「低い」といった言葉で数値化するしかない。ピッチは明確に定義された量ではないので、絶対値で測定する方法はありません。

音波の中には、倍音の組み合わせであるため、複数の音色を含むものがあります。

• 周波数は非常によく定義された量ですが、ピッチはよく定義された量ではありません。

• ピッチは音波のみに見られる特性で、周波数は電磁波や機械波を含むすべての波動で議論される特性である。

• 周波数は、「振動・ビブラート」でも取り上げています。