Loading article…
物理学、音響学、電気通信において、高調波とは、周期信号の基本周波数の正の整数倍の周波数を持つ正弦波のことです。基本周波数は第1高調波とも呼ばれ、その他の高調波は高次高調波と呼ばれます。すべての高調波は基本周波数で周期性を持つため、高調波の総和もその周波数で周期性を持ちます。高調波の集合は高調波級数を形成します。
この用語は、音楽、物理学、音響学、電子電力伝送、無線技術など、さまざまな分野で使用されています。たとえば、基本周波数が一般的な交流電源周波数である50Hzの場合、最初の3つの高調波の周波数は100Hz （第2高調波）、150Hz（第3高調波）、200Hz （第4高調波）であり、これらの周波数の波の加算は50Hzで周期的になります。
1th特性モードの場合振動しない節が存在する。たとえば、第3特性モードでは、次の節が存在する。そしてどこは弦の長さです。実際、各th特性モードの場合3の倍数でない場合、これらの点には節は存在しません。これらの他の特性モードは、次の位置で振動します。そしてプレイヤーがこれらの位置のいずれかに軽く触れると、これらの他の特性モードが抑制されます。これらの他の特性モードからの音の倍音も抑制されます。結果として、th特性モード、ここで3の倍数である場合、相対的に目立つようになります。[ 1 ]
音楽において、倍音は弦楽器や管楽器で音を出す方法として用いられます。特に高音を出す際に用いられ、弦楽器では独特の音質、つまり「音色」を持つ音を出すために使われます。弦楽器では、弓で弾く倍音は「ガラスのような」純粋な音色を持ちます。弦楽器で倍音を出すには、弦を弾く（弦をはじく、弓で弾くなど）際に、弦上の特定の箇所を（完全に押さえつけるのではなく）軽く触れます。こうすることで倍音が鳴り、その音程は常に弦の基本周波数よりも高くなります。
倍音は「倍音」「部分音」「高次部分音」などと呼ばれることもあり、音楽の文脈によっては「倍音」「部分音」「部分音」といった用語がほぼ同義語として使われることもあります。しかし、より厳密に言えば、「倍音」という用語は倍音列に含まれるすべての音高（基本周波数を含む）を指し、「倍音」という用語は基本周波数より高い音高のみを指します。
自然倍音と人工倍音の両方の倍音は、シューシュー、ヒューヒューという音色特性によって、完全に停止した音程と区別されます。したがって、後者との関連で倍音を適用する際には、常に慎重に検討する必要があります。
— リチャード・ショルツ（ 1888年頃～1912年）[ 2 ]
ほとんどの音響楽器は、多くの個々の部分音（構成要素となる単純音または正弦波）を含む複雑な音を発しますが、訓練されていない人間の耳は通常、それらの部分音を別々の現象として認識しません。むしろ、音符は1つの音として認識され、その音の質や音色は、個々の部分音の相対的な強さの結果です。人間の声や弓で弾いたバイオリンの弦など、多くの音響発振器は、多かれ少なかれ周期的な複雑な音を生成し、基本周波数の整数倍にほぼ一致する部分音で構成されているため、理想的な倍音に似ており、便宜上「倍音部分音」または単に「倍音」と呼ばれます（ただし、部分音を倍音と呼ぶのは厳密には正確ではありません。前者は実際のものであり、後者は理論上のものです）。
倍音を生成する発振器は、一次元共鳴器のように振る舞い、ギターの弦や両端が開いた空気柱（現代の金属製のオーケストラ横笛など）のように、細長く伸びていることが多い。トランペットやクラリネットのように、空気柱が片側だけ開いている管楽器も、倍音に似た倍音を生成する。ただし、理論上は奇数倍音に一致する倍音しか生成しない。実際には、実際の音響楽器は、単純化された物理モデルが予測するほど完璧には振る舞わない。例えば、金属ではなく非線形弾性のある木材で作られた楽器や、真鍮やスチール弦ではなくガット弦で張られた楽器は、整数倍音にならない傾向がある。
基本周波数の整数倍ではない部分音は、非調和部分音と呼ばれます。ピアノ、ピチカートで弾く弦楽器、ビブラフォン、マリンバ、特定の純粋な音色の鐘やチャイムなど、一部の音響楽器は、調和部分音と非調和部分音の混合音を発しますが、それでも耳には明確な基本ピッチがあるように聞こえます。アンティークのシンギングボウルは、複数の調和部分音または多重音を発することで知られています。[ 3 ] [ 4 ]シンバル、ドラムヘッド、ほとんどの打楽器 などの他の発振器は、自然に非調和部分音を豊富に生成し、特定のピッチを意味しないため、他の楽器と同じようにメロディーやハーモニーとして使用することはできません。
Sethares (2004) [ 5 ] を基に、動的調性では擬似倍音の概念が導入され、各倍音の周波数が擬似純正調律の対応する音のピッチに一致するように調整され、それによって擬似倍音音色と擬似純正調律の音との協和が最大化される。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
倍音とは、複合音の中で最も低い倍音よりも高い倍音のことです。構成倍音の相対的な強さと周波数関係によって、楽器の音色が決まります。倍音と倍音という用語は似ているため、音楽の文脈ではしばしば混同して使われますが、数え方が異なるため、混乱を招く可能性があります。構成倍音が倍音列にほぼ一致する楽器の音色（ほとんどの弦楽器や管楽器など）の場合、構成倍音を「倍音」と呼ぶのも便利ですが、倍音は存在しない場合でも同じ番号が付けられるのに対し、倍音と倍音は存在する場合にのみ数えられるため、厳密には正しくありません。この表は、3種類の名称（倍音、倍音、倍音）の数え方を示しています（倍音が存在する場合）。
多くの楽器では、基本音を出さずに高音倍音を出すことができます。単純な場合（例えばリコーダー）は、音程が1オクターブ上がる効果がありますが、より複雑な場合は、他にも多くの音程の変化が得られます。場合によっては、音の音色も変化します。これは管楽器で高音を出す通常の方法の一部であり、オーバーブローイングと呼ばれます。マルチフォニックスを演奏する拡張テクニックでも倍音が出ます。弦楽器では、弦楽器奏者がハーモニクスまたはフラジオレットと呼ぶ、非常に純粋な音を出すことができ、音程が高いだけでなく、不気味な響きがあります。倍音は、ユニゾンに調律されていない弦の調律をユニゾンで確認するために使用できます。たとえば、チェロの最も高い弦の中間にある節を軽く指で押さえると、 2番目に高い弦の1/3の節 を 軽く指で押さえたときと同じ音程になります。人間の声については、倍音を用いる倍音歌唱を参照のこと。
電子的に生成される周期的な音（例えば方形波やその他の非正弦波）には、基本周波数の整数倍となる「倍音」が存在することは事実ですが、実際の楽器すべてがこの特性を持っているわけではありません。例えば、ピアノの音の高次の「倍音」は真の倍音ではなく「倍音」であり、非常に鋭い、つまり純粋な倍音列で与えられる周波数よりも高い周波数になることがあります。これは、弦楽器、金管楽器、木管楽器以外の楽器に特に当てはまります。これらの「その他の」楽器の例としては、木琴、太鼓、鐘、チャイムなどがあります。これらの楽器の倍音周波数はすべて、基本周波数と単純な整数比になるわけではありません。（基本周波数は、ある単一の周期現象における振動の集合の最長周期の逆数です。 [ 10 ]）
倍音は、弦楽器では、（１）弓との接触点を変えることによって、または（２）弦の節、またはその部分（、、（1）最初のケースでは、基本音を出す通常の場所から弓を駒に向かって進めると、古くて共鳴性の高い楽器では、倍音の全音階を連続して出すことができる。この方法を用いると、「スル・ポンティチェロ」と呼ばれる効果が得られる。（ 2 ）開放弦に指で軽く圧力をかけることで倍音を出す方がより有用である。開放弦のさまざまな節を軽く押すことで発生する倍音は、「自然倍音」と呼ばれる。…ヴァイオリニストは、弦の太さに対する長さの比率が高ければ高いほど、より多くの高調波を発生させることができることをよく知っている。
次の表は、弦楽器において弦を軽く触れることで振動時に倍音モードに強制的に移行させるストップポイントを示しています。弦の倍音（フラジオレット音）は、「フルートのような銀色の音質」を持つと表現され、オーケストレーションで使用および聴取される際に、特別な色彩または音色（音色）として非常に効果的です。[ 12 ]コントラバスは弦がはるかに長いため、他の弦楽器では第5倍音より高い自然倍音に遭遇することはまれです。[ 12 ]
楽譜によっては、人工倍音（すでに弦を止めた状態で倍音を出すことで生じる音）が求められることがある。演奏技法としては、指板上で2本の指を使う。1本目の指で弦を目的の基音まで短くし、2本目の指で適切な倍音に対応する節に触れる。
倍音は純正律体系において用いられることもあれば、その基礎となるものとして考えられることもある。作曲家アーノルド・ドライブラットは、改造したコントラバスの単弦上で、弦を叩くのと弓で弾くのとでわずかに弓の動かし方を変えることで、様々な倍音を生み出すことに成功している。作曲家ローレンス・ボールは、倍音を用いて電子的に音楽を生成する。
事態を悪化させる方法はたくさんあるが、改善する方法はほとんどない。— 学会で発表された弦楽器の音響研究に関する、技術的な説明を最小限に抑えた要約。ピアノの非調和倍音に対する聴き手の知覚について論じている。
