スペクトル

 

周波数分析とかスペクトルとか、知っている人にはなんということはない概念であるが、全く知らない人にとっては敷居が高くて敬遠してしまうであろうから、簡単に説明する。

 

この音を聞いてほしい。ブーンという電源ノイズと似たよく聞く音である。

 

擬似電源ノイズ  

 

音は一種の波で、ある時間間隔で強さが周期的に変化する。東日本であれば、100ボルト交流電源は1秒間に50回同じ形を繰り返す。これを50Hzの波形という。実際には、50の整数倍、100Hz,150Hz,200Hz,250Hz,300Hz・・・・といった波形が合成されている。この音は、下の図のようにして合成した。50Hzの波形を0.025119倍、100Hzの波形を0.001413倍というようにして、足し合わせたものが最下段の“合成”である。これを音としたものが、先程のブーンという音である。

 

 

この波形は、横軸を時間にしたものである。波形を表す方法として、振動数(50Hzとか100Hzとか)を横軸にして表す方法もある。それが下の図で、スペクトルと言っている。

 

 

この図は、各振動数の強さをdB(デシベル)単位で表したものであるが、理想的な概念的な図でもある。実際は、もっと多くの振動数成分が合成されるし、理想的な音声を発生しようとしても音声合成装置自体の限界もあるし、スペクトルの測定装置や解析ソフトにも誤差があるのでDigionSoundで分析すると、下の図になる。解析方法等は、以下のサイトがわかりやすい。

 

WebLearningPlaza 「振動による機械の状態監視と診断コース」 

振動データ」(ログイン画面が出るときは、“ログインしないで学習する“をクリック)

 

 

実際の音は、無限個の波形を合成したものである。

 

 

もっと詳細に知りたい人は、数学のフーリエ変換等を勉強する必要がある。