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森の湯トップ  English Top 第一章(男声の特質)  歌集トップ  レコーディング方法  森の音響空間
男声の特質シリーズ第(男声のサウンドスペクトラム的特質について 男声の特質ーその1; ビブラートの性質と倍数波による重層的和音と現代音階の不協和音について その2: 和声とビブラートについて 男声歌唱のオーディオ再生について 男声歌唱のレコーディングにおける留意点 歌唱発声における物理的・身体的要因-進化論的考察 音階移動速度と身体の共鳴空間および部屋の残響時間の関係 男声歌唱のレコーディングにおける留意点-その2:最大音量 男性の低音限界発声について 男性の最大声量とスペクトルの歌唱言語による違い 11 男性の身体共鳴周波数と共振支配による発声波形の量子化と声量の関係の解析   声帯振動と非声帯振動の比較と歌声 男性の超広帯域発声ーバスとテノール声区の連結 バスとテノール連結声区の声洞の物理サイズの計算)章

音程と倍数波ーその1:歌声の量子化 

その2:音階との和合性と不和合性 その3: ベートーベンのトリック-1  その4: 量子化と声量の関係 その他: 男性の超低音発声における量子数    男性の超広帯域発声ーバスとテノール声区の連結

  ここで、少し込み入った実験をしてみましょう。 まず、次の図ー1のリアルタイムスペクトラムを見てください。 この音源ファイルはここにあります。 ただし、最後の”アヒル声”については、最後のほうで説明します。 末尾の奇妙な?音は、開始のD#4を人工的に2倍にしたものです。 ところで、この原音は、どう見てもD#4ですが、加工用ソフトの指示jでは、D#5と判断され、D#5->D#6ということになっています。 これは、男声の実音階が、機械では正確には判断できない好例です。 図ー2に示したスペクトルを見ればわかるように、2倍波が1倍波より20dBすなわち10倍も高いために起こる誤動作です。 しかし なぜなら、以後の音階上昇は、機械判断でも一致しており、それとの不整合は感じないので、人間の耳にはD#4に聞こえているということです。 これがオクターブだから、まだましですが、3倍波とか7倍波とかだったら、完全に音痴扱いを受けることになりますね・・・

D#4 306Hz から一音階ずつゆっくり上昇させて、一オクターブ上のD#5に到達し、その後、逆音階でD4に戻ります。 その時の振幅データーをBに示しておきます。 (音源MP3)

図ー1  高音域での音階移動にともなう倍数波の変化と声道共鳴周波数

D#4からD#5の男声ー高音域での音階移動にともなう倍数波の変化と声道共鳴周波数とアヒル声
A: 約14秒間の7秒ずつの上昇および下降音階のリアルタイムサウンドスペクトル

B: Aの領域の振幅 (115dB SPLフルスケール)

音階の上昇は中央D#5の中央を中心にすると、上下それぞれ7秒間で枠内:
C: 人工的に倍にした開始時D#4のリアルタイムサウンドスペクトル
D: 同上 振幅データー(115dB SPL フルスケール)

図ー2 高音域音階移動サイクルにおける開始、頂点および終了点の周波数解析

(音源MP3)

男性の高音歌声D#4-D#5音階移動での胸郭および声洞共鳴と倍音構成変化の解析とアヒル声との違い

図ー1の音階移動の開始、中央、終了での音階の周波数解析をA, D#4、 B, D#5、 D、D#4の順で示しました。
 Cは、AのD#4の部分をAudacityのプラグインを用いて全体の周波数を倍としたときの解析図で、図ー1の枠で囲ったC(リアルタイムサウンドスペクトル)とD(同振幅)の音源に相当します。

  この音源ファイルを聴くことができますー>(音源MP3)

ここで、まず主要な倍数波の数を数えますと次のようになります。

     上昇音階   下降音階  
   音階  倍数波数  最大倍数波音階
  VDR1
   倍数波数  最大倍数波音階  
 D#4  9 F7 2785  9  F7 2775 
 F4  8 F#7 2960  8  F7  2716
 3  F#4  7 F#7 2897  8  G7  3166
 4  G#4  7  F#7 2988  7  F#7  2943
 5  A#4 6  F#7 2996 6  F7  2822
 6  B#4 5  F7 2730  6  G7 3105
 7  C#5 4  D#7 2503  5  F#7 3019 
 8  D#5 4  E7 2568  4 E7  2568
 D#5  9  F8  5570      

 これを見ると、音階が上がるにつてて倍数波の数が減っていきます。 これは、声道共鳴による声帯振動の量子化といえる現象です。 ここでは、主要な倍数波の一番上の音階は、F7かF#7で行き来していますが、これは、基本波の整数倍の周波数が声道共鳴範囲に当たった場合に共鳴するからです。 この値はC#5とD#5で低下しているのが目につきます。 倍数波数も4で、最小です。下降音階では、やや高めに推移し、倍数波の数もC#5とB#4では1個多いく、そのため3019-3105Hzとなっています。 これは、この倍数波の高さがほぼ数で調整されていることを意味しており、その範囲は、上昇音階では2500Hzから3000Hz, 下降音階では、2700Hzから3200Hzという感じになります。 ここで、下降音階のほうが上昇音階より200Hzも高いほうに移動しているのは、1.最高音階のD#5で声帯の緊張が高まりその状態から下降がスタートする結果、全体的に息の圧力と声帯の緊張が高まっていることと、発声開始後7秒以上が経過し息をさらに出すために胸郭全体が上がり声帯を押し上げ、その結果声道の長さが短くなったということでしょう。最後のD#4はビブラートが強く297-315Hzくらいの間を上下しているので、正確には測りにくいですが、平均すれば、306Hzとなり出発とはまあうまく一致したかなということです。9倍波のピーク位置でも10Hzしか違いませんのでそんなもんでしょう。 この息の最後の頃には空気量が不足してきて、最後の前の音階あたりから声帯の緊張が急に弱まり振動するのだろうと思っています。 実際、その前のFでは、上昇時は、声帯の緊張にともなって共鳴が上がっているけれども、降下最終段階で到達したFでは、声道共鳴が200Hzも下がっていますから、声帯がここにきて急に弛緩して下降したことを示唆しています。音階が上がるということは、倍数波の分布が変化する、すなわち和声が変化することであるというのが、基本周波数の上昇以外にも重要なことです。 

  さて、そこで、次の実験にうつります。 開始時のD#4の主要部分を切り取って、ディジタル的にピッチを2倍、すなわち、オクターブ高くしたときのスペクトルが末尾のものです。 一連の音源ファイルで、最後に聞こえるのがその加工音源です。パターンは当然ですが元のD#4と変わりませんが、基本波のピッチが2倍のD#5になって、相対的な位置が変わっています(図ー2C)。 次に上の表1の最後の欄の”X"を見てください。  当然、倍数波の数や最高周波数は実際の生のD#5とはかなり異なりますが、相対的関係は”立派な”D#4のオクターブ版です。では、この前半の実験の中央の生のD#5と同じ声かどうか、すなわち、同一人が最後のD#4から続く人工的D#5にオクターブ跳躍したように聴こえるか、もう一度聴いてみてください。 ところがなんと、全然異質のいわゆる”アヒル声”ですね。この聴覚現象は人間の音感は、基本的に絶対音感であることを示しています。 オクターブ飛びであっても単に周波数がシフトしただけではなく、倍数波の縮退(量子数)を判断しているといえます。 この音域、ならびに他の種々の音域でのオクターブ飛びの詳細は、別論を参照下さい。 こういった音階移動は、声の高さと含まれる倍数波の相対的位置ではなく、身体共鳴値を基準にした絶対的な位置、すなわち身体の物理定数として聴覚が判断しているということのひとつの証です。 この物理定数が違うと、他の動物の声と判断するわけです。これは、生物学的な観点では非常に興味ある現象で、人間(動物)の聴覚は身体の大きさとかの相対的な構造だけではなく、共鳴空間の構造、すなわち身体の構造を判断しているということです。 老若男女の判定も、声の和声構造で判断しているわけです。 新生児は、基本波がおよそ440HzのA4で、個性はほとんどなく、これが声の和声構造の出発点となるわけです。

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    1. 第1章 男声のサウンドスペクトラム的特質について
    2.  第2章 男声の特質ーその1; ビブラートの性質と倍数波による重層的和音と現代音階の不協和音について
    3. 第3章 男声の特質ーその2: 和声とビブラートについて
    4. 第4章 男声歌唱のオーディオ再生について
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