言語聴覚士のための音響学


第４回

基本周波数・共鳴とは？

	今日のポイント
	実験４　基本周波数の測定
	進行波・定常波
	共鳴（共振）とは？
	復習テスト

１．実験４　基本周波数の測定

ところで、基本周波数ってなあに？ とりあえず以下の実験をやってみよう。 基本周波数の特徴についてはあとで詳しく説明するよ。

【本日の提出課題】（以下のフォームから送る）

①音声３をダウンロードして、Wavesurferで、日本語５母音の基本周波数を計算してみよう。
②自分の声で「あ、い、う、え、お」を平坦に発音し、マイクから録音して、定常部（各音の真ん中の一番波が安定しているところ）の基本周波数を計算してみよう。

→やり方は、純音の周波数の計算とほぼ同じ！
ただし今回は。。。前回の例より測定するサンプルの周波数が低いので。。。

として計算しよう！

音声の録音の仕方

①マイクをＰＣのマイク端子（マイクのマークがついているところ）に挿します。 ②Wavesurferを立ち上げます。 ③File→New（新規作成）の画面を出します。とりあえず、Waveformで開いておきます。 ④PCモニターの右下の音量コントロール（スピーカーのマーク）が適切であることを確認します。 （つまり、再生の音が出るか？録音がマイクからできるか？など） ⑤右上の赤いボタンが録音ボタンです。黒い四角のボタンが停止です。 三角ボタンは再生、隣の２つの長方形ボタンは一時停止です。 （→右の図を参照） ⑥録音後はFile→Save asで名前をつけて保存します。（名前はローマ字にしておくこと、拡張子はデフォルトでは.WAVになります） 注意！ 録音したファイルも、ファイルがどこにいったか分からなくならないように、ダウンロードしたファイルは、まずはデスクトップに保存しておきます。Wavesurferを使っての作業はフロッピーディスクから立ち上げて行わないこと、途中で止まってしまうことがあります。

時間に余裕があったら…… 始動部と終動部の基本周波数も測定してみよう！ 定常部と差があるだろうか？あるとしたらどんな理由からだろうか？ 生理学的立場から考えてみよう！ 人はどうやって発音してるかを考えると分かるよ。

これ作っとくとあとで便利！

Wavesurferのテンプレートの作り方 Wavesurferを使う際に、自分の調べたい分析項目の窓が一気に立ち上がると便利ですね。 次回の授業からどんどん使っていきますので、作業をすばやくするため、便利なテンプレートを作っておきましょう。 Wavesurferを立ち上げて。。。画面上で右クリックして、上から以下の順番に窓を開いていく！ 裏技？ 前の窓の下の境界、ぎりぎりのところにマウスを持っていって、右クリックしないと上に入って しまうので注意！（これはかなり職人技です。忍耐力が必要！） 間違って作ってしまったら、その窓の上で右クリックして、Delete paneで消す。 ①Create pane→Waveform（波形を表示、Time Axisという時間表示の窓もついでに出てきます） ②Create pane→Spectrogram（スペクトログラムを表示） ③Create pane→Pitch contour（ピッチ曲線を表示） ④Create pane→Transcription（ラベルファイルを表示→分節ラベリング用） それぞれの分析用ウィンドウの背景色をデフォルトは灰色ですが、白に変えておきましょう。 （その方が見やすいので。。。印刷もしやすいです） ⑥該当のウィンドウの上で右クリック、次にリストからPropertiesをクリック ⑦PaneのタブからBackground colorのChooseのボタンをところをクリック ⑧白を選択→OKで確定します。 ⑨画面上で右クリックしてSave Cofigurationで名前をつけて（もちろんローマ字で、今回はonsei_1としておくこと）、 テンプレートを保存する。 そうすると、次回、音声ファイルを開こうとする時、Choose Configurationの窓にこのテンプレート名が出て、上記 の作業をしないで一気に全部の窓を開くことが可能になる。 ⑩出来上がったら、ちゃんと開けるかどうか試してみよう！

これも知っとくとあとで便利！

Wavesurferの分析画面の印刷の仕方

Wavesurferの英語のマニュアルを見ると、Ghostscriptを使って印刷と書いてあります。でも、インストールするのも面倒ですし、学校のPCには入っていません。実際に、この方法でやってみても非常にきれいに印刷というわけではありませんので、授業では以下のようにPrint Screenでコピーする方法を使います。（こっちの方が、簡単ですし、縮小しなければずっときれいです） 【印刷の仕方】 技２！ ①印刷したいウィンドウを選択し、Alt+Print Screenでコピーする。 ②MS Wordを立ち上げ、 （ファイル→ページ設定→余白→横→OK　にしたほうが大きく貼り付けられる） コピーしたものを貼り付ける。 ③ウィンドウそのまま印刷でない場合は。。。 ペイント（スタート→すべてのプログラム→アクセサリー→ペイント）という画像ソフトで切り貼りをします。 →下（ペイントの下準備）で説明！ ④MS Wordの ファイル→印刷→プリンターの名前を選択 で印刷をします。 ついでにペイントの使い方も簡単に説明しておきます。 【ペイントの使い方】 技３！ ペイントの下準備として… ①変形 → キャンパスの色とサイズ → 幅50ピクセル、高さ50ピクセル　など キャンパスの大きさを小さくしておくと貼り付けたあと余白が残らずきれいになります。 ②Print Screenでさきほどコピーしてあった画面を　編集 → 貼り付けで貼り付けます。 大きすぎた場合は、変形 → 伸縮と傾き で適度な大きさに縮小します。 だだし、縦横の比は絶対に変えないようにします。 （今回の課題では水平方向、垂直方向とも75％くらいにするとうまくいきます） ③↓選択のボタンで画面の必要な部分だけを選択し、編集 → コピーでコピーします。 ④新規作成で新しいキャンバスを出し、そこにコピーしたものを貼り付けます。 ⑤ファイル → 名前を付けて保存 で画像を保存します。拡張子は.bmpとします。 ⑥スタート → すべてのプログラム → Wordを立ち上げ、この画像ファイルを貼り付けます。 ⑦この時点で、まだ画像が大きい場合は… ⑧右クリック → 図の書式設定 → サイズ→ 倍率で変えます。 この場合も縦横の比は絶対に変えないようにします。 ⑨ファイル → 印刷で印刷します。 （この際、プリンターの名前をきちんと確認すること）

２．進行波・定常波（定在波）

	進行波	ある方向に進んでいく波
	定常波	反射した波ともとの波（つまり進行方向だけ違う波）が影響し合って 止まったように見える波（定在波ともいう）
		こんな感じ↑（おいもさんのイメージ？） 1波長でおいもさん２つ！（笑） 動いているのが見たかったら下のデモを見よう！
		のりさんのパソコン物理(加藤徳善さん作成） 物理の授業用　電子黒板で使えるJAVAアプレット 　　　等速円運動・単振動・正弦波 　　　波の重ねあわせ 　　　定常波
		身近な定常波（実験！）
		ロープの一端をを壁に固定してもう一端をゆらしてみよう。 →残像現象で止まった波が見えるよ。
		定常波が人間の音声にどう関係あるかは次回のお楽しみ！

３．共鳴（共振）とは？

	物は全て固有振動数がある。
	いろいろな物をたたいてみよう！

	音叉を鳴らしてみよう！ 音叉はある決まった周波数の音を出すことができる。
	２個の同じ周波数の音叉を並べ、片方を鳴らしてみよう！ もう片方はどうなるか？
	→共鳴（共振）する
	また、たたいた方の音叉を止めると、もう片方の音叉（鳴らした方） はどうなるか？
	→鳴り続ける
	↓
【ポイント！】	固有振動数が同じだと共鳴（共振）する

で、振動数がちょっと違うと。。。「うなり」が起こります。

	「うなり」を聞いてみよう！
	「初音」（はつね）というソフトを使っていろいろなうなりを聞いてみよう。 （理科ネットワークからダウンロードできるよ）
	↓
	ちょっとだけ振動数の違う純音を２つ作ってみよう。
	↓
	400Hzと399Hzだと1Hzの「うなり」が聞こえる。 計算は......400Hz－399Hz=1Hzとなるよ。
	身近な「うなり活用法」 ギターとか楽器のチューニングは「うなり」の応用 音叉とまったく同じ振動数になるとうなりが消える！

ちょっと復習とまとめです！ 理科ネットワーク　JSTバーチャル科学館 　　音の実験室など、デモの沢山あって楽しく学べる。 音の正体 　　音についての簡単な説明がある。 　　一度見てみるといいよ。

４．復習テスト

	それでは、まとめのテストです！
	名前 メールアドレス 学籍番号 １．基本周波数は何と関係ある？ 声帯振動数 波形の振幅 ２．固有振動数が同じ音叉は？ 回折が起こる 共振する ３．固有振動数が僅かにずれている２つの音叉を鳴らすと？ うなりが起こる 反射が起こる ４．今日の授業の進度はどうでしたか？ もっと速くてもいい ちょうどいい速すぎた ５．今日の授業のコンピュータ操作はどうでしたか？ 簡単だった 大体大丈夫大変だった ６．「本日の提出課題」は上のフォームをコピーしてここに貼る。