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ピッチは、音を周波数関連のスケールで順序付けることができる知覚特性です。[1]または、より一般的には、ピッチは、音楽のメロディー に関連する意味で、音を「高い」または「低い」と判断することを可能にする性質です。[2]ピッチは、持続時間、音量、音色とともに、音楽の音色の 主要な聴覚属性です。[3]
ピッチは周波数として定量化されることもあるが、ピッチは純粋に客観的な物理的特性ではなく、音の主観的な心理音響学的属性である。歴史的に、ピッチとピッチ知覚の研究は心理音響学の中心的な問題であり、聴覚システムにおける音の表現、処理、知覚の理論の形成と検証に役立ってきた。[4]
感知
ピッチと周波数
ピッチとは、主に振動の周波数（可聴周波数）の知覚に基づいて、リスナーが音楽の音を音階上の相対的な位置に割り当てる聴覚感覚です。 [5]ピッチは周波数と密接に関連していますが、この2つは同じではありません。周波数は測定可能な客観的で科学的な属性です。ピッチは、個人による音波の主観的な知覚であり、直接測定することはできません。ただし、これは必ずしも人々がどの音がより高いか低いかについて同意しないことを意味するわけではありません。
音波の振動は、多くの場合、周波数で特徴付けられます。ピッチは通常、評価対象の音を純音（周期的な正弦波形の音）と比較することで、周波数（1秒あたりのサイクル数、またはヘルツ）に関連付けられ、周波数として定量化されます。複雑で非周期的な音波には、この方法によってピッチが割り当てられることがよくあります。 [6] [7] [8]
アメリカ規格協会によると、音の高さは音の聴覚的属性であり、音を低音から高音までスケールで順序付けることができます。音の高さは周波数の非常に近い代理であるため、音波が空気を振動させる速さによってほぼ完全に決定され、波の強度または振幅とはほとんど関係がありません。つまり、「高」ピッチは非常に速い振動を意味し、「低」ピッチはより遅い振動に対応します。それにもかかわらず、垂直の高さを音の高さに関連付ける慣用句は、ほとんどの言語で共有されています。[9]少なくとも英語では、これは上下を含む多くの深い概念的メタファーの1つにすぎません。音楽の高音と低音の正確な語源の歴史はまだ明らかではありません。人間は、音の周波数が増加または減少すると、音源が垂直空間でわずかに高くまたは低くなっていることを実際に認識しているという証拠があります。[9]
ほとんどの場合、音声や楽譜などの複雑な音のピッチは、周期的またはほぼ周期的な音の繰り返し率、または音波形内の同様のイベントの繰り返し間隔の逆数にほぼ対応しています。 [7] [8]
複合音のピッチは曖昧な場合があり、観察者によっては2つ以上の異なるピッチが知覚される可能性がある。[4]実際の基本周波数が物理的測定によって正確に決定できる場合でも、上側部分音、倍音などとも呼ばれる倍音のために、知覚されるピッチとは異なる場合があります。1000 Hzと1200 Hzの2つの正弦波で構成される複合音は、最大3つのピッチとして聞こえる場合があります。1つは、純音の物理的周波数から得られた1000 Hzと1200 Hzの2つのスペクトルピッチ、もう1つは波形の繰り返し率に対応する200 Hzの複合音です。このような状況では、200 Hzで知覚される音は一般に失われた基本音と呼ばれ、存在する周波数の最大公約数であることが多いです。[10]
ピッチは、特に 1,000 Hz 未満および 2,000 Hz を超える周波数では、音圧レベル (音量)にそれほど依存しません。低音のピッチは、音圧が高くなるにつれて低くなります。たとえば、非常に大きな音である 200 Hz の音は、かろうじて聞こえる音よりもピッチが半音低く聞こえます。2,000 Hz を超えると、音が大きくなるにつれてピッチが高くなります。[11]これらの結果は、S. Stevens [12]および W. Snow [13]による先駆的な研究で得られました。その後の調査、たとえば A. Cohen による調査では、ほとんどの場合、見かけ上のピッチ シフトはピッチ マッチング エラーと大きく異ならないことが示されています。平均すると、残りのシフトは Stevens の曲線の方向に従いますが、小さい (周波数で 2% 以下、つまり半音以下) ものでした。[14]
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低い音程では周波数も低くなります。C3 は中央 C の 1 オクターブ下です。周波数は中央 C (131 Hz) の半分です。(スケール: 1 平方は 1ミリ秒に相当します) -
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ピッチが高いほど周波数が高くなります。中央 C の 1オクターブ上のC5 のオシログラム。周波数は中央 C (523 Hz) の 2 倍です。
ピッチ知覚の理論
ピッチ知覚の理論は、物理的な音と聴覚システムの特定の生理機能がどのように連携してピッチの体験を生み出すかを説明しようとします。一般的に、ピッチ知覚理論は場所コーディングと時間コーディングに分けられます。場所理論では、ピッチの知覚は基底膜上の最大興奮の場所によって決まるとされています。
聴覚系の音調性を利用した場所コードは、高周波数の知覚に有効であるに違いない。なぜなら、ニューロンは活動電位を位相ロックできる速度に上限があるからである。[5]しかし、純粋に場所に基づいた理論では、低周波数と中周波数の範囲でのピッチ知覚の正確さを説明できない。さらに、一部の非ヒト霊長類は、聴覚皮質に明確な音調性マップを持っているにもかかわらず、ピッチに対する聴覚皮質反応を欠いているという証拠があり、音調性場所コードではピッチ反応に十分ではないことを示している。[15]
時間理論は、活動電位の時間的構造、主に刺激の周波数に対する活動電位の位相ロックに訴える代替案を提示する。この時間的構造が高レベルでのピッチのコード化にどのように役立つかは依然として議論されているが、処理は聴神経の活動電位の自己相関に基づいているようだ。 [16]しかし、遅延（真の自己相関に必要な操作）を実現する神経メカニズムは見つかっていないことが長い間指摘されてきた。[5]少なくとも1つのモデルは、蝸牛フィルター間の位相シフトに訴えて、ピッチ知覚の自己相関モデルを生成するために時間的遅延は不要であることを示す。[17]しかし、以前の研究では、自己相関関数に顕著なピークを持つ特定の音は、対応するピッチ知覚を引き出さないこと、[18] [19]また、自己相関関数にピークがない特定の音は、それでもピッチを引き出すことがわかっている。[20] [21] したがって、より完全なモデルにするためには、蝸牛の出力を表す信号、例えば聴神経のスパイク間隔ヒストグラムに自己相関を適用する必要がある。[19]音高知覚の理論の中には、音高には固有のオクターブの曖昧さがあり、そのため、西洋音楽の音名のようにオクターブ周辺の周期的な値であるピッチクロマと、ピッチがどのオクターブにあるかを示す曖昧な可能性のあるピッチ高に分解するのが最適であると主張するものもある。 [4]
わずかながらの違い
丁度知覚可能な差異 (jnd) (変化が知覚される閾値) は、音の周波数成分に依存する。500 Hz 未満では、jnd は正弦波で約 3 Hz、複合音で 1 Hz である。1000 Hz を超えると、正弦波のjndは約 0.6% (約 10セント) である。[22] jndは通常、2 つの音を素早く連続して再生し、リスナーにピッチに違いがあるかどうかを尋ねることによってテストされる。[11] 2 つの音を同時に再生すると、リスナーがビート周波数を識別できるため、jndは小さくなる。人間の可聴範囲で知覚できるピッチステップの総数は約 1,400 であり、平均律スケールの音符の総数は 16 Hz から 16,000 Hz で、120 である。[11]
聴覚の錯覚
音高の相対的な知覚が誤認され、聴覚錯覚が生じることがあります。トライトーン・パラドックスなど、こうした錯覚はいくつかありますが、最も有名なのはシェパード音階で、特別に形成された音の連続または離散的なシーケンスが、シーケンスが永遠に上昇または下降し続けるかのように聞こえることがあります。
定音と不定音
すべての楽器が明確な音程の音を出すわけではありません。無音程打楽器（打楽器の一種）は特定の音程を出しません。明確な音程の音または音符とは、聞き手が音程を識別できる可能性のある（または比較的容易に）音程のことです。明確な音程の音は、調和 周波数スペクトルまたはそれに近いスペクトルを持っています。 [11]
どのような楽器で音を発しても、同時に多くの振動モードが発生します。リスナーは一度に多数の周波数を聞きます。最も低い周波数の振動は基本周波数と呼ばれ、その他の周波数は倍音です。[23] 倍音は、基本周波数の整数倍の周波数を持つ重要な倍音クラスです。より高い周波数が整数倍であるかどうかにかかわらず、それらは総称して部分音と呼ばれ、全体のスペクトルを構成するさまざまな部分を指します。
不定ピッチの音または音符は、聞き手がピッチを識別することが不可能または比較的難しい音です。不定ピッチの音には倍音スペクトルがないか、または変化した倍音スペクトルがあります。この特性は不調和性と呼ばれます。
ピッチが不定の 2 つの音が、明らかに互いよりも高かったり低かったりすることは依然として可能です。たとえば、スネアドラムはバスドラムよりもピッチが高く聞こえますが、どちらもピッチが不定であるにもかかわらず、その音にはより高い周波数が含まれているためです。言い換えると、ピッチが不定の 2 つの音の相対的なピッチを大まかに識別することは可能であり、多くの場合簡単ですが、ピッチが不定の音は特定のピッチにきちんと対応していません。
ピッチ基準と標準ピッチ
ピッチ標準（コンサート ピッチとも呼ばれる）は、演奏時にグループ内の楽器が調整される従来のピッチ基準です。コンサート ピッチはアンサンブルごとに異なる場合があり、音楽の歴史を通じて大きく変化してきました。
標準ピッチは、より広く受け入れられている慣例です。中央 Cの上のA は通常 440 Hz に設定されています (多くの場合、「A = 440 Hz」または「A440」と表記されます)。ただし、442 Hz などの他の周波数も、バリエーションとしてよく使用されます。別の標準ピッチ、いわゆるバロック ピッチは、20 世紀に A = 415 Hz に設定されました。これは、移調を容易にするために、A440 よりも平均律で半音低くなっています。クラシック ピッチは、427 Hz (A415 と A440 のほぼ中間) または 430 Hz (これも A415 と A440 の間ですが、四分音よりわずかに高い) に設定できます。また、本格的な演奏を専門とするアンサンブルは、ロマン派時代のレパートリーを演奏するときに、中央 C の上の A を 432 Hz または 435 Hz に設定します。
移調楽器は、さまざまなピッチ基準から生まれました。現代では、移調楽器のパートは、声や他の楽器とは異なるキーに（さらには移調楽器同士でも）移調するのが慣例となっています。その結果、ミュージシャン同士が会話をする際に、特定のピッチをはっきりと示す方法が必要になります。
たとえば、最も一般的なタイプのクラリネットやトランペットでは、パート譜に C と書かれた音を演奏すると、バイオリンなどの移調しない楽器では B ♭と呼ばれるピッチが鳴ります(これは、これらの管楽器がかつてはバイオリンのピッチよりも 1 音低い標準ピッチで演奏されていたことを示しています)。そのピッチを一義的に表すために、ミュージシャンはそれをコンサート B ♭と呼びます。これは「バイオリンなどの移調しない楽器を演奏する人が B ♭と呼ぶピッチ」を意味します。
ピッチのラベル付け
ピッチは次のようにラベル付けされます:
- ヘルムホルツ音高記法の文字[24] [25]
- 文字と数字の組み合わせ。科学的音高記法のように、音符はC 0（16 HzのC）から上に向かってラベル付けされます。
- 周波数をヘルツ（Hz）で表す数値。1秒あたりのサイクル数。
たとえば、中央の C の上の A は、 a′、A 4、または440 Hzと表記されることがあります。標準的な西洋平均律では、ピッチの概念は「綴り」には影響されません。つまり、「G 4ダブルシャープ」という記述はA 4と同じピッチを指しますが、他の音律では、これらは異なるピッチである可能性があります。人間の音楽の音程の知覚は、基本周波数に関してほぼ対数的です。つまり、ピッチ「A220」と「A440」の間の知覚される音程は、ピッチA440とA880の間の知覚される音程と同じです。この対数的な知覚に基づいて、音楽理論家は、基本周波数の対数に基づく数値スケールを使用してピッチを表すことがあります。たとえば、広く使用されているMIDI標準を採用して、次のように基本周波数fを実数pにマッピングできます。
これにより、オクターブのサイズが 12、半音 (ピアノのキーボード上の隣接するキー間の距離) のサイズが 1、A440 に番号 69 が割り当てられる線形ピッチ空間が作成されます (音符の周波数を参照)。この空間の距離は、ミュージシャンが理解する音楽の音程に対応します。平均律の半音は 100セントに分割されます。このシステムは、標準的なピアノのキーボードにはない「微分音」を含めるほど柔軟です。たとえば、C (60) と C ♯ (61) の中間のピッチは 60.5 とラベル付けできます。
次の表は、オクターブ命名法の「ドイツ方式」に従って命名されたさまざまなオクターブの音符の周波数をヘルツ単位で示しています。
スケール
音階内の個々の音の相対的なピッチは、いくつかの調律システムのいずれかによって決定できます。西洋では、12音半音階が最も一般的な編成方法であり、平均律は現在その音階の調律に最も広く使用されている方法です。平均律では、音階の連続する2つの音の間のピッチ比は、正確に2の12乗根（約1.05946）です。平均律システム（たとえば、ヨハン・セバスチャン・バッハの時代に使用されていたもの）では、音楽の調律にさまざまな方法が使用されていました。
こうしたシステムのほとんどにおいて、オクターブの音程は音の周波数を 2 倍にします。たとえば、A440より 1 オクターブ上の音は 880 Hz です。ただし、ピアノの極端な場合のように、不協和音により最初の倍音がシャープである場合、調律師はオクターブ ストレッチに頼ります。
ピッチのその他の音楽的意味
無調音楽、十二音音楽、または音楽集合論では、「ピッチ」は特定の周波数であり、ピッチクラスは周波数のすべてのオクターブです。無調音楽とポスト調音楽の多くの分析的議論では、オクターブと異名同音の等価性のため、ピッチは整数で命名されます(たとえば、シリアルシステムでは、C ♯と D ♭ は同じピッチと見なされますが、C 4と C 5 は機能的に同じで、1オクターブ離れています)。
連続的に変化する音程ではなく、離散的な音程は、例外として「タンブリング・ストレイン」[26]や「不定音程の聖歌」[27]を除けば、事実上普遍的です。滑走音程はほとんどの文化で使用されていますが、参照または装飾する離散的な音程に関連しています。[28]
参照
- 3番目のブリッジ（均等な弦分割に基づく倍音共鳴）
- 絶対音感
- ディプラカス
- 8フィートピッチ
- ハーモニックピッチクラスプロファイル
- 純正律
- 中全音律
- 音楽と数学
- ピアノのキー周波数
- ピッチ円形度
- ピッチクラス
- ピッチ検出アルゴリズム
- 金管楽器のピッチ
- ピッチシフター
- ピッチパイプ
- 相対音感
- 母音の音階
- ボーカルと楽器の音域
参考文献
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978-0-387-23472-4本書では
、保守的なアプローチを採用し、音程と音楽のメロディーの関係に焦点を当てることにしました。以前の ASA の定義に従って、音程を「音楽のメロディーと関連した変化を伴う感覚の属性」と定義します。これは制限が厳しすぎると感じる人もいるかもしれませんが、この定義の利点は、刺激が音程を喚起するかどうかをテストするための明確な手順と、議論で考慮する必要がある刺激の範囲の明確な制限を提供することです。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ピッチ (音楽)に関連するメディアがあります。