第12回　【発展編】周波数の解析

離散フーリエ変換

音声データの周波数を解析するには、離散フーリエ変換という手法を用います。

音声が波として表現できることは、第2回で説明しました。この波は、周波数成分の和で表現することができます。

左の方に、音声データの波が赤で描かれています。その後ろ側に、周波数の異なるいくつもの紫色の単純な波があります。これは、赤い音声データの波は、幾つもの紫色の単純な波の合成で表現できることを示しています。

紫色の波は単純なサイン波です。この紫色の波ひとつは、周波数(Frequency)と、その波の強さ（波の上がり下がりの大きさで、これを振幅(Amplitude)という）で表すことができます。

ですので、このA(振幅)をグラフの縦軸、f(周波数)をグラフの横軸とすれば、幾つもの紫色の波を1つのグラフで表現できます。このグラフが、先の「離散フーリエ変換の概念」の図の、右の青色のグラフです。これが離散フーリエ変換による周波数解析の結果となります。

要するに、離散フーリエ変換とは、次の1.から3.までを一飛に行う計算です。

1. 赤色の波（パソコンやCDに記録されている音声データの波で、離散デジタル信号という）を、
2. 幾つもの単純な紫色の波に分解して、
3. 各紫色の波（周波数成分）ごとの強さを表現する青色のグラフを作る。

フーリエ変換の理論によれば、どのような複雑な波も、単純な波の組み合わせへと分解できるというのです。そのため、音声信号から周波数を取り出すということが可能になっています。理屈ではそうなんだろうとは分かるのですが、実際これを計算する方法を考えた人は天才だと思います。

ちなみに、「どのような複雑な波も、単純な波の組み合わせへと分解できる」ということを、動画で理解したい方は、次の3分46秒から5分12秒までをご覧ください。複雑な波が、単純な波の合成で作られていく様子がわかります。



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第11回　【発展編】調和純正律サウンドフォントの制作過程

大まかな流れ

調和純正律サウンドフォントを作る流れは、次の通りです。

1. 元になる音声データを用意する
2. 音の周波数を解析する
3. 各音の周波数と調和純正律の周波数との間のセント値（音程）を得る
4. 各音の音高を変える
5. サウンドフォントファイルを作成する

一言でいえば、素材となる音の高さを、調和純正律の音の高さに変えた上で、それをサウンドフォントという形式に落とし込みます。

以下、流れに沿って紹介していきます。

必要なソフトウェアの用意

まず1.の前に、本記事で制作に用いているソフトウェアをまとめておきます。
Excel以外はいずれも、ありがたいことに無料です。

• Audacity - 音声編集ソフトウェア
• SoX - 音声を一括処理できるプログラム
• Polyphone Soundfont Editor - サウンドフォントファイルを作成・編集するソフトウェア
• ExcelやOpenOffice Calc など - 表計算ソフト

1. 元になる音声データを用意する

まずは、元になる音声データを用意します。これには幾つかの方法があります。

方法A. 配布されているサウンドフォントから取り出す

すでにあちこちで無料で配布されているサウンドフォントから音を取り出す方法です。これは最も手軽な方法です。シャンティ・フーラで配布している調和純正律ピアノサウンドフォントも、Keppy's Steinway Pianoというサウンドフォントに収録された音を使って制作しました。

あちこちで配布されている「SFZ形式」と呼ばれるサウンドフォントには、実際の楽器の、低音から高音までを同じ様に鳴らした音が、次のように音声ファイルの形が入っています。


なお、サウンドフォントには「SF2」という形式もあります。この場合は、Polyphoneというソフトウェアの "Wav export" という機能を使うと、上のような音声ファイル群を取り出せます。

方法B. 自分で録音する

マイクを使い、自分で楽器の音を録音する方法です。楽器といっても、例えば水を入れたグラスを叩くのでも構いません。


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第10回　【発展編】調和純正律で演奏する様々な方法

どこに手を加えるか

電子音楽の構造

電子音楽という枠を取り払って、調和純正律での演奏を実現するには、どんな方法が考えられるでしょうか？　具体的には、演奏において、どこにどのような手を加えればよいでしょうか。

例えばピアノの様な鍵盤楽器であれば、調律師に楽器を調律をしてもらいます。これは弦の部分に手を加えるということになります。バイオリンの様なフレットの無い弦楽器であれば、指を押さえる場所を変えるだけですが、「演奏時の指の位置」に手を加えているということになります。


では、電子音楽の場合は、どこに、どのような手を加えればよいでしょうか。実は手を加えることができる箇所はたくさんあります。次の図をご覧ください。


これは電子音楽において、どのように音が作られるかを簡略に示した図です。（音律を変えるのに関係のない部分を省き簡略にするため、あえて誤解を招く形にしています。詳しくは本記事末尾の付記をご覧ください。）

電子音楽で音を作る過程

図に基づいて電子音楽の音が作られる過程を説明すると、次のとおりです。



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第9回　調和純正律で曲を演奏する（３）〜補足（オクターヴと経脈、テンポの調整）

オクターヴと経脈

オクターヴで変わる経脈への作用

調和純正律は音のオクターヴ（音の高低）によって、身体への作用が異なります。次の映像をご覧ください。



第4回では、調和純正律の十二音階は「十二経脈」とよばれる、身体の気のルートに対応することを説明しました。実は、次のように、オクターヴによって作用する経脈は異なっています。

↑高音
A7 〜 G#8：
　月の十二経脈(副交感神経系)　男性なら右半身 ／ 女性なら左半身
A6 〜 G#7：
　月の十二経脈(副交感神経系)　男性なら左半身 ／ 女性なら右半身
A5 〜 G#6：
　太陽の十二経脈(交感神経系)　男性なら右半身 ／ 女性なら左半身
A4 〜 G#5：
　太陽の十二経脈(交感神経系)　男性なら左半身 ／ 女性なら右半身
↓低音

この性質を利用すると、次のように音域を選ぶことで、状況に応じた演奏を行うことができます。

交感神経系を優位にしたい状況（活動的な時間や場所）：
　A4 から G#6 の音が多く含まれるように曲を演奏する
副交感神経系を優位にしたい状況（リラックス向きの時間や場所）：
　A6 から G#8 の音が多く含まれるように曲を演奏する

※経脈への作用と適した目的の関係については、アージュナー・チャートの効果と飾り方の説明も参考になります。

例えば、2020年9月30日の竹下氏の記事では、完全にリラックスしている小動物の出す波動が、月の十二経脈を活性化することが示されました。A6以上の高い音で演奏をすれば、このような効果を、音楽を通じてもたらすことができます。

ただ、実際のところ、パソコンで鳴らした高い音を聴いてリラックスできるかというと、耳障りで安らぎどころではないというのが正直な感想です。優れたシンセサイザーや、高性能のアンプやスピーカーを用いると、どのような体感になるか興味深いところです。


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第8回　調和純正律で曲を演奏する（２）〜曲の演奏

前回「調和純正律で曲を演奏する」方法には、次の2つがあると説明しました。

　1. 自分で鍵盤を弾いて演奏する
　2. ネット上にある曲データを、編曲ソフトに読み込ませて演奏する

このうち、手順が簡単な1.の方を先に説明します。キーボードを持っていない方は、次の1.の章は読み飛ばしてください。

1. 自分で鍵盤を弾いて演奏する方法

まずはキーボードをパソコンに接続します。お使いのキーボードによって、次の2つのいずれかの方法で接続します。



そして、LMMSで前回保存したプロジェクトを開く手順を行ってください。

次に、MIDIキーボードを使用するための設定を行います。「ソングエディター」ウィンドウの Phula-SteinwayD274-HPI (次の画像の1.)をクリックしてください。下に鍵盤の付いた「インストゥルメント・エディタ」(次の画像の2.)が開きます。



上のキーボードのアイコンをクリックしてください。



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