音色

音楽において、音色（/ ˈ t æ m b ər、ˈ t ɪ m -、ˈ t æ̃ -/ ）は、音色または音質（心理音響学から）とも呼ばれ、音符、音、または音色の知覚される音質です。音色は、合唱団の声や楽器など、異なるタイプの音響生成を区別します。また、音色により、リスナーは同じカテゴリ内の異なる楽器（例：オーボエとクラリネット、どちらも木管楽器） を区別することもできます。

簡単に言えば、音色とは、同じ音を演奏したり歌ったりした場合でも、特定の楽器や人間の声が他の楽器や声と異なる音色になる原因です。たとえば、同じ音を同じ音量で演奏したギターとピアノの音の違いです。両方の楽器は同じ音を演奏すると、お互いに同じように調律された音になり、同じ振幅レベルで演奏しても、それぞれの楽器は独自の音色ではっきりとした音になります。経験豊富なミュージシャンは、同じ基本ピッチと音量で演奏している場合でも、同じ種類の異なる楽器をさまざまな音色に基づいて区別することができます。 [^{引用が必要]}

音色の知覚を決定する音の物理的特性には、周波数スペクトルとエンベロープがあります。歌手や楽器演奏者は、異なる歌唱法や演奏法を使用することで、歌ったり演奏したりする音楽の音色を変えることができます。たとえば、バイオリニストは、異なるボウイングスタイルを使用したり、弦の異なる部分を弾いたりして、異なる音色を得ることができます（たとえば、スル・タストで演奏すると軽くて空気のような音色になり、スル・ポンティチェロで演奏すると、荒々しく均一でアグレッシブな音色になります）。エレキギターやエレキピアノでは、演奏者はエフェクトユニットやグラフィックイコライザーを使用して音色を変えることができます。

音質と音色は、音色、および「単一の楽器に起因するテクスチャ」の同義語です。ただし、テクスチャという言葉は、複数の絡み合ったメロディーラインと、従属的なコードを伴った歌えるメロディーなど、音楽の種類を指すこともあります。ヘルマン・フォン・ヘルムホルツはドイツ語のKlangfarbe ( tone color )を使用し、ジョン・ティンダルは英語の翻訳であるclangtint を提案しましたが、両方の用語はアレクサンダー・エリスに承認されませんでした。エリスは、レジスターとカラーの既存の英語の意味も否定しています。^[1]楽器の音は、その周波数構成によって決まり、明るい、暗い、暖かい、耳障りななどの言葉で説明できます。ピンクや白などのノイズの色もあります。音の視覚的表現では、音色は画像の形状に対応し、^[2]音量は明るさに対応し、ピッチはスペクトログラムの y シフトに対応します。

アメリカ音響学会（ASA）の音響用語の定義12.09では、音色について「聴覚の特性であり、リスナーが、同じように提示され、同じ音量とピッチを持つ2つの同一でない音が異なると判断できるようにするもの」と説明し、「音色は主に周波数スペクトルに依存するが、音圧や音の時間的特性にも依存する」と付け加えている。^[3]

多くの評論家が音色を構成要素に分解しようと試みてきた。例えば、JF スハウテン (1968, 42) は「音色の捉えどころのない属性」を「少なくとも 5 つの主要な音響パラメータによって決定される」と説明し、ロバート・エリクソンはそれが「現代音楽の多くの関心事にスケールされている」としている。^[4]

1. 音調とノイズのような特性の間の範囲
2. スペクトルエンベロープ
3. 上昇、持続、および減衰に関するタイムエンベロープ（ADSR は「アタック、減衰、サステイン、リリース」の略）
4. スペクトルエンベロープ（フォルマントグライド）と基本周波数（マイクロイントネーション）の両方を変更します。
5. 音の接頭辞、または音の始まり。その後に続く持続的な振動とはまったく異なります。

調性音の例としては、ピアノの鍵盤を押したときのような、一定のピッチを持つ楽音があります。ノイズのような特性を持つ音としては、ラジオを放送局に合わせていないときに発生する音に似た ホワイトノイズがあります。

エリクソンは、ショウテンの5つの属性に基づいて、主観的な経験とそれに関連する物理現象の表を示しています。^[5]

下記の心理音響学的証拠も参照してください。

楽器が発する音や音符の豊かさは、いくつかの異なる周波数の合計として説明されることがあります。最も低い周波数は基本周波数と呼ばれ、その周波数で発せられるピッチが音名として使用されますが、基本周波数が常に支配的な周波数であるとは限りません。支配的な周波数は最もよく聞こえる周波数で、常に基本周波数の倍数です。たとえば、横笛の基本周波数は基本周波数の 2 倍です。その他の重要な周波数は基本周波数の倍音と呼ばれ、倍音や部分音が含まれる場合があります。倍音は基本周波数の整数倍で、×2、×3、×4 などです。部分音はその他の倍音です。基本周波数の整数分の 1 に分数倍音がある場合もあります。ほとんどの楽器は倍音を出しますが、シンバルやその他の不定音高の楽器など、部分音や不協和音を出す楽器も多数あります。

オーケストラやコンサートバンドでチューニングされた音が演奏されると、音は 440 Hz、880 Hz、1320 Hz、1760 Hz などの組み合わせになります。オーケストラやコンサートバンドの各楽器は、これらの周波数の異なる組み合わせと、倍音や倍音を生成します。異なる周波数の音波が重なり合って結合し、これらの振幅のバランスが各楽器の特徴的な音の大きな要因となります。

ウィリアム・セサレスは、純正律と西洋の平均律 音階は、多くの西洋楽器の倍音スペクトル/音色と関連しており、これはタイのレナット（木琴のような楽器）の不協和音色が、それらが調律されている7音のほぼ平均律のペログ音階と関連しているのと似ていると書いている。同様に、バリ島の鉄琴の不協和音スペクトルは、弦楽器のレバブや声などの倍音楽器と組み合わされ、インドネシアのガムラン音楽によく見られる5音のほぼ平均律のスレンドロ音階と関連している。^[6]

音の音色は、エンベロープの以下の側面によっても大きく影響されます。アタックタイムと特性、減衰、サスティン、リリース ( ADSR エンベロープ)、トランジェント。したがって、これらはすべて、プロフェッショナルシンセサイザーの一般的なコントロールです。たとえば、ピアノやトランペットの音からアタックを取り除くと、ハンマーが弦を打つ音やトランペットのマウスピースを演奏者が唇で最初に吹き付ける音は、これらの楽器に非常に特徴的なため、音を正確に識別することが難しくなります。エンベロープは、音の全体的な振幅構造です。

18世紀から19世紀にかけて、オーケストラの演奏において楽器の音色が果たす役割はますます大きくなっていった。ベルリオーズ[7]とワーグナー[8]は、19世紀にオーケストラ の音色^の発展に^大きく貢献した。例えば、ワーグナーのオペラ『ワルキューレ』第3幕の「眠りのモチーフ」は、オーケストラの音色の範囲を通り抜ける下降する半音階を特徴としている。最初は木管楽器（フルート、続いてオーボエ）、次に弦楽器の重厚な響きとバイオリンがメロディーを運び、最後に金管楽器（フレンチホルン）が続く。

19世紀末から20世紀初頭にかけて作曲したドビュッシーは、音色の役割をさらに高めたと評価されている。「ドビュッシーの音楽は、音色を前例のない構造的地位にまで著しく高めている。すでに『牧神の午後の前奏曲』では、フルートとハープが色彩的に指示的な役割を果たしている」^{[9] 。}マーラーのオーケストレーションへのアプローチは、20世紀初頭の音楽において、差別化された音色がますます重要な役割を果たすようになったことを示している。ノーマン・デル・マーは、交響曲第6番のスケルツォ楽章 の次の一節を「繰り返されるAのディミヌエンドの延長からなる7小節のトリオへのつながり…しかし今度は、積み重ねられたオクターブの連続として上昇し、さらにAにCが加わって飛び越える。^[10]低いオクターブはその後落ち、Cだけが残り、トリオの最初のオーボエのフレーズとぴったり合う」と説明している。これらの小節で、マーラーは繰り返される音を、ホルンとピチカートの弦楽器から始まり、トランペット、クラリネット、フルート、ピッコロ、そして最後にオーボエと進み、さまざまな楽器の色彩を混ぜて通していく。

( 「 Klangfarbenmelodie 」も参照してください。)

1960 年代後半から 2000 年代にかけてのロック ミュージックでは、特定の音の音色が曲にとって重要でした。たとえば、ヘビーメタル ミュージックでは、非常に大きな音のギター アンプとスピーカー キャビネットの列を通してエレキ ギターで演奏される、増幅され、歪んだパワー コードの音響的インパクトが、このスタイルの音楽的アイデンティティの重要な部分となっています。

多くの場合、リスナーは、ピッチや音量が異なっていても、環境が異なっていても、演奏者が異なっていても、楽器を識別できます。クラリネットの場合、音響分析では、波形が不規則であるため、1 つの楽器ではなく 3 つの楽器を示唆しています。デビッド ルースは、これは「上記の楽器の音響波形には、上記の変数に対して不変である一定の強い規則性が存在するに違いない」ことを意味していると示唆しています。^{[11]しかし、ロバート エリクソンは、規則性はほとんどなく、それが私たちの「認識力と識別力」を説明するものではないと主張しています。彼は、視覚と}視覚知覚の研究から主観的恒常性の概念を借用することを提案しています。^[12]

1960年代以降、心理音響実験では音色の性質を解明しようと試みられました。方法の1つは、リスナーに2つの音を再生し、多次元尺度アルゴリズムを使用してそれらの非類似性の判断を音色空間に集約することです。このような実験から得られる最も一貫した結果は、明るさまたはスペクトルエネルギー分布^[13]とアタックのバイト、つまり速度と同期性^[14]と立ち上がり時間^[15]が重要な要素であるということです。

三刺激値の概念は色の世界に由来し、3 つの原色を混ぜて特定の色を作る方法を表しています。類推すると、音楽の三刺激値は、特定の音の倍音の混合を 3 つのセクションにグループ化して測定します。これは基本的に、場合によっては数十または数百に達する膨大な数の音の部分を 3 つの値に減らすという提案です。最初の三刺激値は最初の倍音の相対的な重みを測定します。2 番目の三刺激値は、2 番目、3 番目、4 番目の倍音を合わせた相対的な重みを測定します。3 番目の三刺激値は、残りのすべての倍音の相対的な重みを測定します。^{[16] [17] [ページが必要]}

${\displaystyle T_{1}={\frac {a_{1}}{\sum _{h=1}^{H}{a_{h}}}}\qquad T_{2}={\frac {a_{2}+a_{3}+a_{4}}{\sum _{h=1}^{H}{a_{h}}}}\qquad T_{3}={\frac {\sum _{h=5}^{H}{a_{h}}}{\sum _{h=1}^{H}{a_{h}}}}}$

ただし、このタイプの表現を検証するには、より多くの証拠、研究、アプリケーションが必要になります。

「明るさ」という用語は、視覚的な明るさと大まかに類推して、音色の議論でも使用されます。音色の研究者は、明るさを音間の知覚的に最も強い区別の一つと見なし、^[14]スペクトル重心などの尺度を使用して、音の高周波成分の量を示す指標として音響的に定式化します。

• フォルマント

• アメリカ規格協会 (1960)。アメリカ標準音響用語。ニューヨーク: アメリカ規格協会。
• Dixon Ward, W. (1965)。「心理音響学」。Aram Glorig 編著『 Audiometry: Principles and Practices 』、55 ページ。ボルチモア: Williams & Wilkins Co.。再版、Huntington, NY: RE Krieger Pub. Co.、1977 年。ISBN 0-88275-604-4。 
• Dixon Ward, W. (1970)「音楽知覚」。Jerry V. Tobias 編『現代聴覚理論の基礎』第1 巻、 ^{[ページ必要]}。ニューヨーク: Academic Press。ISBN 0-12-691901-1。 
• エリクソン、ロバート(1975)。『音楽における音響構造』バークレーおよびロサンゼルス: カリフォルニア大学出版局。ISBN 0-520-02376-5。
• マクアダムス、スティーブン、アルバート・ブレグマン (1979)。「音楽ストリームを聞く」。コンピュータミュージックジャーナル3、第 4 号 (12 月): 26–43、60。
• Schouten, JF (1968) 「音色の知覚」第6回国際音響会議報告、東京、GP-6-2、全6巻、Y. Kohasi編、^{[全文引用が必要]} 35–44、90。東京：丸善、アムステルダム：エルゼビア。