現在は、波形編集も気軽に使える時代なので、音も身近な物になっていますが、PCの場合、
■ Audacity
があるので音について触れる事ができます。ソフトを立ち上げると、
のような画面になっていますが、このツールでは、
■ マイクからの音の録音
■ オーディオ素材の編集
■ オーディオ素材のミキシング
■ 波形からの音の製作
が行えます。Audacityでは、
■ トーン
■ ノイズ
の生成が行えるので、オシロスコープで耳にしたことのあるサインカーブの波形の音と、シンセなどで使う矩形波やのこぎり波を生成できます。
波を作る場合には、メニューからトーンを選択する事になりますが、選択後には、
のようなダイアログが出ます。ここで波形のプルダウンをクリックすると、
の中から波形を選択できます。この波に形を決めた後に、周波数と振幅を決めて、再生時間を指定する事になります。
自然界の音の波形のサイン波を選択し、OKをクリックすると、
のように波形が生成されます。波形を拡大すると、
のようにきれいなサインカーブになっています。この波形を複製して、
のように残りの２つのピッチを変更します。すると、周期が変わるのですが、中学校の物理で学んだ通りで、周期が短くなると音は高くなり、周期が長くなると音が低くなります。
Audactyではスペクトルも見る事ができるので、三つを並べてみると、
のように全く違う形になっています。スペクトルだけにしてみると、
のような状態になります。この状態で再生をすると、和音のように同じ場所に音が配置されているので、重なった音が出来上がるのですが、DAWも波形編集ソフトも、トラックで重ねた音を一つの音として出力することで音を作る事ができます。
素 材の書き出し
素材の書き出しですが、
のように
【 ファイル 】 → 【 書き出し 】 → 【 WAVとして書き出し 】
を選択すると、指定されている条件で書き出しの仕様が変わります。
Audacityでは、
■ モノラル
■ ステレオ
■ マルチチャンネル
の出力ができるようになっていますが、マルチチャンネルの設定の場合、各チャンネルの音を個別のスピーカーに割り当てた状態で音が鳴るように指定できます。
この設定を変更する場合、
のように 【 編集 】 → 【 環境設定 】 を選びダイアログを出して、
の中にある 【 読み込み書き出し 】 の部分を選択します。すると、
のように
■ ステレオかモノラルにミックスダウン
■ 高度なミキシングオプションを使用
の２つから選択する事になりますが、最初の状態だと高度なミキシングオプションだったので、個別のチャンネルにトラックの音が記録されていたのですが、これを画像のようにステレオかモノラルにミックスダウンを選択すると、書き出す音源の状態が変わります、書き出しを行うと、
のように 【 モノラル音源で出力する 】 と言うアナウンスが出ますが、この理由はいたって単純で、
のよに全ての音がエンターで並んでいるのでステレオ要素がないので、モノラルでのミックスダウンになります。
ステレオの場合、パンポットによる左右への音の移動が存在する場合に、はじめて2chのステレオペアの構成になるので、そうでない状態だとモノラルになります。
音の設定を決めた後にOKをクリックすると、
のようにメタタグノ情報を記述する事ができるのですが、ここで記述した内容はOS内でファイルを管理する時にソートして使用できるので、入力しておくとファイルを管理する時に便利です。
波 形の合成
先ほどの周波数を変更した三つの波形を合成して書き出すと、
のような感じになりますが、同じ波形をコピーして加工すると、
のようになります。音が変わると波の形も変わるのですが、
のように法則性も変更する事ができます。サインカーブが基準となった音ですが、それを合成したり、加工をするとこのように波形が変わるのですが、これは、関数で考えた場合にも全く同じ結果になります。それについては、
の中でも触れていますが、高校で学習する三角関数では、基礎部分として一つの関数で考える事になりますが、中学校の段階でこの三角関数の波と全く同じ物を物理で見ています。中学校の物理では、フックの法則を学びますが、そこで出てくるばねの往復運動もコサインカーブになるので、ズレはありますが、全く同じ波形の波が生成されます。
これを三角関数のグラフであると学習するのは高校からの話になりますが、高校の物理では 【 波動 】 を学びますが、波は干渉することで高さが変わることを学びます。この法則性は簡素な矩形波でなく、三角波でも計算が複雑なサインカーブでも発生しますから、その波の合成を床関数や天井関数で作ったようなヒストグラムのような定数ではなく、推移のあるサインカーブでも同じことができます。その為、
【 三角関数も他の関数のように合成ができる 】
訳です。その特性があるので、
のように変数に係数をかけ合わせた物を加算するとすると、
のような波が出来ますし、通常の三角関数の応用で、Θを変数ｘに書き換えて、この変数ｘに係数を加えて
のようにすると、波は、
のように時間単位で周期が短くなるような面白いグラフになります。
また、
のような式にすると、
のような面白い形のグラフが出来上がります。
この内容を見ると、
の波形と
の波の変化って似たような変わり方になっていますよね、つまり、波の合成は関数で扱う事が可能で、音が生み出す波形も関数で示す事が出来るので、その合成を行った時に波形の合成と同じ状態にすることができます。この特定の周波数の音を三角関数に置き換えて示す方法も高校で学習するので、この波についても数式でコントロールできるようになります。そして、これを基礎としておくとフーリエ変換をがくしゅうしたときに、波の特性が三角関数のグラフの合成と同じ物として扱う事ができるようになります。波の状態ですが、
のようにする事もできますが、この場合、振幅が小さいので音も小さくなります。音の場合、
■ 振幅が小さい ： 音が小さい
■ 振幅が大きい ： 音が大きい
という違いがあります。スペクトルを見てみると、
のような違いがありますが、これを合成すると、
のような波形になり、ますが、これも音圧を変えると、
■ 振幅が低い ： 音が小さい
■ 振幅が高い ： 音が大きい 
のようにｽﾍﾟｸﾄﾙんの状態も変わってきます。スペクトルは周波数成分の状態を示しているのですが、この調整もミキサーを使う事で特定の周波数成分の強弱を変更できるので、
の状態の物を
のようにフラットにすると聞こえ方が変わります。
この時に、フェーダーを触ってみてどの辺りの音の成分が変わるのかを確認しつつ、音の質感をコントロールすると、バンドパスフィルターでは行えない 【 個別の周波数の状態変化 】 を与える事ができます。波形を加工すると、
のように元の音とは異なる周期で異なる波形にすることもできますが、音圧レベル（音が大きいと感じる指標での数値）が違うので、スペクトルを見ても
のように全体的に成分の分布が違っています。
ト ラック編集
配置した素材ですが、
の状態から
のように位置をズラすことができるので、音の発生タイミングを変更する事ができるので、元のオーディオ素材にSEやBGMを追加する時に頭出しをするポイントを決めておいてそこに合わせて配置したり、ずれがある場合に修正することもできますし、
波 形の編集
波形編集ソフトにこの名称が付いているのは、無音から音を作り、その波の形を変更する事ができる為です。波形については、拡大し地区と、
のような細かな点で波は生成されているので、これを移動して、
の王に変形させることもできます。こうした処理ができるので、
のようにトリミングして、
のように明らかに波が破綻した状態だと、
のようになりますが、これを修正して
のように繋ぐこともできます。これがアナログでは絶対にお行えない波形自体を編集して修正する編集方法になります。
振 幅の編集
作った音のプレビューを行うと、振幅の変化は音量のように感じるかもしれませんが、Audacityではリアルタイムに音圧の変化を与える事ができます。
のような形にしたり、
のように長さの違う同じ波形にすることも可能ですが、更に、
のようにする事で、用意した音の音圧の変化をガイドを使ってコントロールする事ができます。
ちなみに、いきなり大きな音から始まり短い時間でフェードアウトする音の特性は、打楽器の特性なので、その特性の音の波形を見ると、
のような形になりますが、こうした音の特性を生成したパルスやノイズに加えて波形を作る事もできます。
ス テレオ音源をモノラルにする
ボコーダーを使うと、
のようなステレオトラックが出来上がります。これをモノラルにする場合、
のように 【 トラック 】 のメニューから
【 ミックス 】 → 【 ステレオからモノラルトラックへ 】
を選択すると、
のようになります。ボコーダーについては、
■ ボコーダーを使う
になりますが、元のオーディオと三角波を合成すると、音を加工する事ができます。
音 圧を振り切らせて音を歪ませる
音については、訳もかからずフェーダーのレベルを上げればいい訳ではなく、音圧が振り切れてしまうと、ディストーションやオーバードライブなどのような必三系フィルターをかけたような音の壊れ方になります。とえりあえず、
ような感じで、トラックの音圧レベルを振り切らせます。
この状態で出力のレベルを置きくするとうるさすぎるので、出力のレベルを下げます。
この状態にすると、ひずみ計のフィルターをかけたように直人の変化を与える事ができます。これについては、
■ 音圧を振り切って歪みを入れた物
の動画内で行っていますが、音圧レベルが振り切れると、音自体が破綻するので、本来出すべき音とは違う物になってしまいます。こうしたごく当たり前のことも 【 発生する現象 】 として確認できるので、何が正しくて何が間違いなのか？を体感しながら確認できるようになっています。
この方法を使うと、
【 アルトリコーダーとかの音も結構凄い事になる 】
ので、録音した音がエレキサウンドのような感じの音の歪み方になるので、音を変えたいときに気軽に使える物になっています。
ちなみに、この設定で書き出すと、
のように振り切れた波形が出来上がるのですが、これに
のようにリミッターをかけると
のようになります。こうした音を作る時に
■ 量子化ビット数
■ サンプリング周波数
を高くしておくとフィルターを実行した時にも劣化がすく案くて済むのですが、マシンスペックに合った音質にしないとレイテンシはが発生して音がブツブツと切れたりノイズが乗る（ので、DAWを使って作業をする場合もそうですが、そう言った現象が出た場合、レイテンシの調整をするか、もしくは音質調整をすることになります。）のでスペック相応のオンしtの素材を使って作業をすることになります。
流石に振り切れている音に振りきれないようにリミッターを書けても振り切れた状謡になるので、
のようにミキサーのフェーダーで音圧レベルを変更すると、
のように振り切れないような状態にすることができます。トラック内の素材の音圧はマスターの状態で配置されるので、その音をフェーダ―でコントロールすることで、音圧を調整する事ができるのですが、一つの音を使って、音圧を上げる方法もあります。
これについては、
■ 音圧の変化
この動画内で、同じ音を重ねると音圧が上がる現象をそのまま動画にしているのですが、音圧レベルも上がりすぎると音が割れるので、最適な音圧の状態と言うのは決まっています。
音の状態はレベラーで見る事になりますが、ピークを越えると赤くなるので、振り切れ右で張り付かない世にする必要がありますが、通常の音を扱う場合だと、音が割れたり変質しないようにする必要があります。とりあえず、同じ波形をぶつけると振幅が増幅されるという内容は、高校の物理の波動で学ぶ内容ですが、その概念がそのまま音のミキシングの時にも当てはまるので、同じ素材を重ねるだけも音圧レベルを上げる事ができます。
ス テレオ音源
ステレオ音源と言うと、定義としては、２つのマイクで空間の音を録音してそれをステレオペアのスピーカーで鳴らすという物なのですが、これで録音すると、 【 ２本のトラック 】 ができるので、音が二つでも完結するような間違いが生まれていることがありますが、マイクは2つであっても録音する環境に存在する周波数成分はすさまじい数になっているので、音の状態を再現する場合には、 【 音の座標 】 を明確にする必要があります。ステレオ音源だと、スピーカーを置い場所から前方向にしか音は存在しないので、その場所から左右の情報を加えた視聴者の前面に存在する音場しか存在しなくなります。これはステレオ録音も同じなので、マイクの向いている方向からマイク自体の指向性の範囲でカバーできる音の範囲が記録されているだけなので、基本的に前面の音を記録する事しか出来ません。その為、前面の音をそのまま前面から出すのが、ネイティブなステレオになりますが、音楽のミキシングの場合、セオリーが全く違うので、ステレオ録音をすると、まともにミキシングが行われている音楽とは全く違う物が出来上がります。その為、ステレオスピーカーで出ている物はなんでもステレオマイクで録音されているというのはただの間違いですし、ステレオ音源が出来た当初の録音方法になります。
これは、映像についても同じですから、基本的にミキシングが前提で音は録音されており、最適な形でマスタリングされることにより音は成立しています。
ステレオ音源は平面空間での定位ができるので、左右と奥側への変化だと、ミキサーだけで対応できるので、
■ モノラル音源を重ねてステレオにした物
のようなこともできます。
ステレオ音源の場合、モノラル音源の集合体なので、音楽ソフトや映像の音の場合、色々な音が重なっています。その為、ステレオマイクで録音しただけでは似ても似つかないほどかけ離れた物しか録音できないので、まともな品質を出す場合には、まともなマスタリングを行う必要があります。
また、音も周波数成分の集合体であり、音の成分が自然界のサインカーブで構成された物だと、各周波数成分のサインカーブの和音がその場所で発生している音になるので、音はサインカーブの集積と言う事になります。ただし、オシロスコープの音のよう同一の周期で推移しているものではありませんかr、音の種類によって波形が変わるので、その音が持つ音圧の変化も存在します。
シンセで音を作る場合には、刷毛やノイズを合成し手音を作りますが、その時のトラックは３本で各トラックにはトレモロやコーラスのようなエフェクトがあるので和音やトレモロのような音階の変化を各トラックに入れて変化を追加する事ができるようになっています。シンセ音源では、これが3本ですが、Audacityではこれが無制限なので、自由度の高い音の編集ができます。
マルチチャンネルのオーディオについては、スピーカーの配置で意味合いが変わるので、サラウンドも可能ですし、周波数特性の異なるスピーカーを複数用意してステレオペアを作って音を作る方法もありますから、使い方は色々ありますが、現在は、各チャンネルに対して個別の音を出すような音の作り方も可能なので、録音と出力方法を考えて制作をすると色々な音の使い方ができるようになっています。
Audacityの場合、1音階以内のピッチシフトだと、フォルマント調整をしなくても音がケロケロすることがないので、そのまま和音にできますが、1オクターブを超えると人の声だとかなりケロケロしてきます。これがフォルマントによる補正をしていない音の破綻押し方になりますが、ボカロなどのボーカル音源の場合、音域を広くしてありますが、こうした音階による声の破綻が発生しないようにジェンダ＾フェクターによる調整が行われているので声の破綻をしないようになっています。逆に、このジェンダーファクターのパラメーターを変えると、フォルマントの調整した部部bが崩壊するので、ケロケロした声になります。
この声とディストーションやオーバードライブのような音の変化は違うので、方向性が違う声の変え方になります。歪み系のフィルターはAudacityでも実装されていますが、かかり具合が低い場合、倍音にしてから今回の方法を使うと、かなり極端に歪ませる事ができるので音を歪ませたい場合には、同じ音の重ね合わせと音圧レベルを振り切らせて音を歪ませた状態でマスターのレベルを下げて書き出すとプレビューしていた時の音の素材をそのまま書き出す事ができます。
これは、楽器でも比との声でも適応できるので、プレビューしながら音の状態を合わせていくと意図した音を作る事ができます。
声の効果だと、色々な変化がありますが、ボコーダーもその一つになりますが、元の音を綺麗に録音しておいて、それを加工するのは可能ですが、低温室な物を高音質にするのは無理があるので、音雄編集をする時には録音時に高音質なソースを用意しておく必要があります。
この解は、関数とグラフについても触れましたが、グラフについては、
の中でも触れていますが、グラフについては、
■ GeoGebra
https://www.geogebra.org/graphing?lang=ja
と言うサービスがあり、ここでは二変数関数ノグラフも書けるので、
の中で触れているようなこともできます。巻子を使うと、
のような事や、
の中で触れているようなこともできますが、音の場合だと、基本部分が三角関数で、この成分の量子化をすることで種瀬で使用するような機械的な波に変換する事になります。こうした内容も物理や数学の範疇になりますが、物理現象や物体の形状や動きについては、高校の数学の基礎分野が解っていると関連するつ式もつけやすいのですが、いろんなところに三角関数や風素数や微分が登場するので、高校の数学や物理などの知識はかなり汎用性の高いものになっています。