音色：複合音の倍音成分
1 · 予測
220 Hz の楽音は220 Hzの純粋な正弦波とは異なって聞こえ、『色』や音色があります。音波の何が実際に違うのでしょうか？
- 同じ純粋な220 Hz波を大きくしただけです。
- 基本音高が220 Hzとは異なります。
- 音は基本振動と、強さの異なる高次倍音の混合です。
2 · 準備
- rich-timbre プリセットを開いて Reset を押します。音源は特定の高次倍音を混ぜた 220 Hz の基本振動を放射します。
- 観測者の倍音スペクトル表示を有効にします。
- 各行で、指定された倍音の振幅を基本振幅に対する比として読み取ります。
3 · データ収集
| 倍音番号 n | 振動数 n·220 Hz | 振幅比（基本に対して） |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 3 | ||
| 5 |
n = 1〜5 の倍音番号（横軸）に対する振幅比（縦軸）の棒グラフを描き、表にない倍音（比は0）も含めます。
4 · 分析
- 表の各倍音の振動数を n × 220 Hz として求め、記録した振幅比をスペクトル表示と比較します。
- この音では第2・第4倍音の振幅が0で、第1・第3・第5（全て奇数）が存在します。奇数倍音だけのスペクトルは波形について何を示しますか？
5 · 発展
- クラリネットはこの音と同様に奇数倍音が支配的ですが、バイオリンには強い偶数倍音も含まれます。同じ220 Hzの基本音を演奏しても楽器が全く違って聞こえる理由を説明します。
- 音叉はほぼ純音（基本振動のみで高次倍音なし）を出します。この実験とスペクトル棒グラフがどう違うか述べます。