うなり
近い2つの周波数を重ねると |f₁−f₂| 回/秒の「うなり」が生まれる ── 合成波と振幅の包絡線で体感します。
440 Hz
446 Hz
f₁
—
f₂
—
うなり f_b = |f₁−f₂|
—
うなりの周期
—
スペクトル(2つの音の周波数)
合成波
包絡線
f₁
f₂
高さがわずかに違う2つの音を同時に鳴らすと、音の大きさが「ワーン…ワーン…」と周期的に強くなったり弱くなったりします。これがうなりです。
2つの波
f₂ を f₁ に近づけると差が小さくなり、うなりはどんどんゆっくりになって、ぴったり一致すると消えます。これは楽器のチューニングに使われる原理です。
2つの波
sin(2πf₁t) と sin(2πf₂t) を足すと、平均の周波数 (f₁+f₂)/2 で速く振動する波が、差の半分 |f₁−f₂|/2 でゆっくり変化する包絡線に包まれた形になります。1秒あたりに音が大きくなる回数(うなりの数)は f_b = |f₁−f₂| です。f₂ を f₁ に近づけると差が小さくなり、うなりはどんどんゆっくりになって、ぴったり一致すると消えます。これは楽器のチューニングに使われる原理です。
いま何が起きている?
ここがポイント
- うなりの数 f_b = |f₁−f₂| ── 1秒あたりに音が大きくなる回数は、2つの周波数の差そのもの。
- 合成波は「速い振動(平均周波数)」×「ゆっくりした包絡線(差の半分)」の積で表せる。
- 音が最大になる回数は包絡線の山の数。包絡線は |f₁−f₂|/2 で振動するが、山は1周期に2回できるので結局 |f₁−f₂| 回/秒。
- f₂ を f₁ に近づけるほどうなりは遅くなり、一致すると消える ── 楽器の調律(チューニング)の原理。