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オーディオデータに含まれる情報

本来、音というものは目で見ることはできませんが、技術の発達によりかなり早い段階から間接的にその内容を視覚的にとらえることができるようになりました。

せっかくなので、オーディオデータに含まれる情報について、画像を添えて解説してみようと思います。

音の大きさ&タイミングを視覚的にとらえるための情報、「波形」

おおざっぱに言ってしまえば、録音したものを再生するというのは、スピーカーのコーンを録音した時の空気と同じように振動させているわけなんですね。なので、「こんな風に振動するように電気信号を送りますよ」というのをグラフ化してしまえばいいわけです。

画像A
波形
(画像クリックで拡大)

時間軸をズームインしてみるとこんな感じ。
画像B 
波形拡大図

このようなグラフを、DTMでは波形と呼びます。
波形は音量とタイミングを視覚的にとらえるのが得意な表示方法です。オーディオ編集では特に重要な情報のため、編集画面では大抵この波形グラフが用いられます。

グラフの縦軸=音量

波形の縦軸の太さは音量を表しています。
画像Aをご覧ください。「-InfdB」と書かれている軸を中心に、飛び出し方向と引っ込み方向両方へ、だいたい同じような形で波が膨らんでいますね。この”だいたい同じ膨らみ”の上の頂点と下の頂点が離れている部分ほど大きな音が鳴ります。

この”だいたい同じ”というのがくせ者で、時として「片側には大きく振れてるけど、反対側はそうでもない」という場合もあります。こういった場合でも「膨らみの上の頂点から下の頂点までの距離が音量」ということには変わりありません。ですので、実際聴いてみると波形の見かけより音量が小さかったりします。

グラフの横軸=音程

横軸は音程で、同じ時間内により多く振動が繰り返されるほど高い音程、ということを表しています。…なのですが、細かくいうとこのグラフはいろんな音の振動を合算したものなので、ぶっちゃけ波形から音程を読み取ることは難しいですね(笑)
そもそもCD音質で1秒間に44,100往復までの振動を記録できるので、実は画像Bでも全然拡大しきれておらず、仮にもっともっと拡大すると今度は全体がわかりづらい!

そこで、音程については波形をコンピュータに分析しなおさせて、別の方法で表示してもらう方法があります。

音程と音量を視覚的にとらえる「スペクトラムアナライザー」

音程分析用表示方法でもっともメジャーであろう、スペクトラムアナライザー。下の画像のような曲線が、再生した音声に合わせてウニョウニョ動く、よく見かけるアレです。

スペクトラムアナライザ 
画像Bのカーソル位置の状況。

縦軸は音量、横軸は周波数=音程を表しています。時間軸の概念を取り払っているので、分析には再生しながらグラフの動きをリアルタイムで観察する必要がありますが、音程についてかなり細かいところまで情報を得ることができますね。

こうしてみると「いろんな音程の音が同時にたくさん鳴っていますよ」というのが見て取れるのはおわかりいただけると思います。

音量、音程、タイミングの全体像を把握できるスペクトログラム

音量・音程・タイミングの3つを同時に表示するグラフもあります。スペクトログラムがそれで、場合によってはヒストグラムと呼ばれることもあるようです。

スペクトログラム
スペクトログラム。縦軸は音程、横軸は時間軸。音量は色で表示され、上記画像の場合では
【小】青>緑>黄>赤【大】となっている。

より高精細な情報分析は難しいかもしれませんが、「どのタイミングでどの音程がどの程度の音量で鳴っていて、それぞれどのように分布されているか」という全体像の把握なら十分に可能ですね。

オーディオデータに含まれる情報

前述した内容を含め簡単にまとめると、録音によって記録できる情報は以下のとおりです。

  • 音の種類
  • 音量
  • 音程
  • 時間(長さ、タイミング)
  • 音の数はいくつでも

音の種類、というのは厳密にいうと矩形波とかサイン波などの音の元素のことですが、いかがでしょう?たったこれだけ、少ないですよね。

ところが、たったこれだけの情報によって、実に様々な現象が構築されているのです。

例えばあるひとつの楽器のひとつの発音のその音色は、「どれくらいの音量・音程で何種類の音が重なっているか」といった複合要素で決まります。ひとつのオーディオデータに記録できる音の数に制限はないので、そんな複雑な楽器の音だって何台でも同時に収録することができます。

また、例えば収録したときのマイクから音源までの距離というのは、これも複合要素で、「音量」「壁などに反射して微妙に遅れてくる音」などといったいくつかの条件によって決まります。

ただし、「音の方向」という要素は、ひとつのオーディオファイルには収録することができません。音の方向の収録には2つ以上のオーディオファイルが、再生にはその数に対応したぶんだけのスピーカーが必要です。

音の定位と多チャンネルComing someday)
音の空間(距離と定位の併用)(Coming someday)

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