音響のQ&A 1.音ってどんなもの?

皆さんこんにちは。音響のQ&Aを始めていきます。
簡単な内容から少し難しいものまで様々書いてまいりますので、書いてほしい内容などあればお気軽にリクエストしてくださいね。

そもそも音ってどんなもの?

音の性質について説明してまいります。

物理的な表現として(物理における音の説明)
音とは物体の運動あるいは振動によって発生する疎密波である。物理的な表現としては音波そのものを音と表し、低周波、超音波も、人間には聞こえないが物理的な音とする。
音は物体を取り巻く媒質(通常は空気)の圧力変化パターンとして伝達されます。変化パターンは大気の粒子(分子)が通常の状態より圧縮されている「密」になり、次に通常の状態より分子同士が離れた「疎」の状態となる。
音波は振動している物質から外側に向けて移動するが、分子は音波とともに進行せず、その場で振動し、振動を伝播する

心理的な表現としては
空気の振動が聴覚器官から脳に伝わり自覚した感覚を音ともいます。ですから人が聞こえる範囲を音と呼びます。

音にはこんな伝わり方がある

音はどんなものかお分かりいただいたかと思うので、音の伝わり方にはいろいろな種類があります。

  1. 音は反射や回折をする
    音は光と同様に、物質にぶつかると、跳ね返る(反射)漏れる(透過)吸われる(吸収)回り込む(回折)性質がある
  2. 音は距離が離れると弱まる
    物質が振動することによって発生する音は、伝播していくことでエネルギーの損失が発生するので、距離が離れると弱まってく、何もない空間で距離が二倍になると、音圧は半減する
  3. 音は共鳴する
    発音体は自分が出す音と同じ高さの音を受け止めると、自分も振動する
    管の中では定在波というものが生じ、ある一定の音は強くなる性質がある(笛や、ビン、パイプオルガンなど)
  4. 音の速さは物によって違う
    音の速さは媒質によって異なります。
    例えば空気中では毎秒約340m(一般的に言われる音速) 水中では毎秒約1500m 鉄棒では毎秒約5120m
    と媒質で音の速度が異なる一般的な音の伝わりやすさでは、固体>液体>気体の順である。

以上が音の伝わり方になります。
実際にこういった性質をもつので、物理的に発生した音と、私たちが感じた音というのは伝播してく中で反射したり、屈折したり、弱まったりしている関係で幾分か異なる場合があります。

音の要素

  1. 強さ(一般的には大きさとも)
    音の強さは物理的には音圧といい、単位はPa(パスカル)を用います。
    人が感じれる音の強さは最小の音圧は20μPa 最大は200,000,000μPaである
    なお音の強さを簡単で感覚に近い表現にできる単位として音圧レベルの単位のdBSPLがあります。
    dBSPLでは人の感じれる音の強さは0dBSPL~140dBSPLとなります。
  2. 音の高さ
    音の高さの物理量は周波数で表します。単位はHzを用います。
    周波数は一秒間に振動する回数でこれは増えるほど高い音になります。
    正弦波(純音)においては周波数に比例するが、複雑な音の高さは基本的に主観的属性であるため直接計測ができないので注意が必要です。そういった場合は正弦波と聞き比べて音の高さの測度とする

まとめ

音のことなんとなくでも理解できましたか?

今回は物理的な音に関しての説明を行ってまいりましたが、私たちが感じている音というのは振動だったんですね。
声も声帯が振動していることで音として伝わってきます。
イヤホンや、ヘッドホン、スピーカーなんかも電気信号を振動に変えて私たちに音として伝えているということです。