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音響学において、うなりとは、わずかに周波数の異なる2つの音の間の干渉パターンであり、音量の周期的な変化として知覚され、その変化率は2つの周波数の差に等しい。
持続音を発することができる調律器具を使えば、うなりを容易に認識できます。2つの音をユニゾンに調律すると、独特な効果が現れます。2つの音のピッチが近いが同一ではない場合、周波数の差によってうなりが発生します。音量はトレモロのように変化し、音は交互に建設的干渉と破壊的干渉を繰り返します。2つの音が徐々にユニゾンに近づくにつれて、うなりは遅くなり、知覚できないほど遅くなることがあります。2つの音が離れるにつれて、うなりの周波数が人間の音高知覚の範囲に近づき始め、[ 1 ]うなりは音符のように聞こえ始め、合成音が生成されます。
この現象は音響学や音楽の分野で最もよく知られているが、あらゆる線形システムで見られる可能性がある。
「重ね合わせの法則によれば、同時に鳴る2つの音は非常に単純な方法で重ね合わされます。それは、それらの振幅を足し合わせることです。」[ 2 ]
2本の弦の音の合計に対応する関数を示すグラフを描くと、最大値と最小値は（純音を演奏するときのように）一定ではなく、時間とともに変化することがわかります。2つの波がほぼ180度位相がずれている場合、一方の波の最大値が他方の波の最小値を打ち消し合いますが、ほぼ同位相の場合、最大値が加算され、知覚される音量が高くなります。
（和積三角関数恒等式を用いて）2つの単位振幅正弦波の和は、周波数f 1 + f 2 / 2の搬送波で表され、その振幅は周波数f 1 - f 2 / 2の包絡線波によって変調されることが証明できる。 [ 3 ]
変調パターンのバーストは交互に反転されるため、各ピークは谷に置き換えられ、その逆も同様です。エンベロープは変調コサインの2倍の周波数を持つと知覚されるため、可聴ビート周波数（可聴範囲内の場合）は次のようになります。[ 4 ]
「モノラルビートとは、特定のパターンで点滅する単一の音のみのことです。バイノーラルビートのように2つの音ではなく、1つの音だけなので、脳ははるかに簡単に順応でき、別々の音のバランスを取る必要がありません。」
モノラルビートは、人間の耳に届く前に一つの音に結合されるのに対し、バイノーラルビートでは、脳自体によって部分的に形成される。
これは、モノラルビートはヘッドホンでもスピーカーでも効果的に使用できることを意味します。また、両耳のない人でも聴いてその恩恵を受けることができることを意味します。」 - エボニー・アラード[ 5 ]
両耳性ビートとは、周波数の異なる2つの正弦波を左右の耳にそれぞれ別々に提示した際に生じる聴覚的な錯覚である。
例えば、被験者の右耳に 530Hzの純音 を提示し、同時に左耳に520Hzの純音を提示した場合、被験者は 2つの音が片耳に提示された場合と同様に10Hzのうなり音を聞くことになるが、そのうなり音には横方向の動きも含まれる。
両耳ビートの知覚は、中脳の下丘と脳幹の上オリーブ核複合体で発生し、そこで各耳からの聴覚信号が統合され、中脳の網様体を通って視床、聴覚皮質、その他の皮質領域へと続く神経経路に沿って電気インパルスを発生させる。[ 6 ]
2023年の系統的レビューによると、認知処理の分野で主張されているいくつかの肯定的な効果を研究した研究がある。不安、気分、痛みの知覚、瞑想、リラクゼーション、心の彷徨い、創造性などの情動状態が研究されたが、手法は比較可能ではなく、結果は決定的ではないと判断された。レビューされた14の研究のうち、5つは脳波同調仮説に沿った結果を報告し、8つは矛盾する結果を報告し、1つは結果が混在していた。著者らは、結果をより効果的に比較できるように、今後の研究では研究アプローチの標準化を推奨している。[ 7 ]
音楽家は、ユニゾン、完全五度、またはその他の単純な和音間隔での調律を客観的に確認するために、干渉ビートをよく使用します。 [ 8 ]ピアノやオルガンの調律師は、特定の間隔に対して特定の数を目指してビートを数える方法を使用します。
多くのパイプオルガンには「セレスト」と呼ばれるストップがあり、これは2組のパイプをわずかに音程をずらすことで意図的にうなりを生み出し、波打つような効果を生み出す。
作曲家アルヴィン・ルシエは、干渉ビートを主な焦点とした作品を数多く作曲している。イタリアの作曲家ジャチント・シェルシは、ユニゾンの微細な振動を基盤とした作風で、干渉ビートのテクスチャ効果を幅広く探求しており、特にヴァイオリン独奏曲『Xnoybis』（1964年）や『L'âme ailée / L'âme ouverte』（1973年）などの後期の作品では、干渉ビートが顕著に用いられている（シェルシは、ヴァイオリン独奏曲を実質的に1弦の四重奏曲にするため、楽器の各弦を別々のパートとして扱い、記譜した。ヴァイオリンの異なる弦が同時に同じ音を微細な音程変化を伴って演奏することで、干渉パターンが生成される）。作曲家フィル・ニブロックの音楽は、微細な音程差によって生じるビートに完全に基づいている。[ 9 ]コンピュータエンジニアのトソ・パンコフスキーは、オンライン聴覚研究の参加者をヘッドホンと二耳分離環境（ステレオチャンネルが混合されているか完全に分離されているか）で選別するために、聴覚干渉ビートに基づく方法を発明した。[ 10 ]
アマチュア無線愛好家は、干渉ビートの数を手動で減らすことで目的の搬送波周波数に正確に同調することを「ゼロビート」または「ゼロビート」という用語で表現します[ 11 ]。これは基本的に音楽家が使用する同調プロセスと同じです。
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