ギターの音の科学について

立波と周波数

ギターの弦を弾くと、立波と呼ばれる振動が生じます。ノードと呼ばれる弦のある点は全く動かず、アンチノードと呼ばれる他の点は前後に振動します。振動はネックとブリッジを通じてギターのボディに伝わり、薄く柔軟な木材が振動し、周囲の空気分子を押し合わせ、引き離して揺さぶります。これらの連続する圧縮は音波を作り出し、主にギターの穴から逃げ出し、私たちの耳に伝わります。

聞こえる音の高さは、圧縮の周波数に依存します。速く振動する弦は、近くに多くの圧縮を引き起こし、高音の音を作り出します。一方、遅い振動は低音の音を作り出します。振動する弦の周波数には、長さ、張力、密度、厚みの4つの要因が影響します。典型的なギター弦はすべて同じ長さで、似たような張力を持っていますが、厚さと密度は異なります。厚い弦は遅く振動し、低い音を作り出します。

泛音列と演奏技術

弦を弾くたびに、いくつかの立波が生じます。最初の基本波は音の高さを決定しますが、倍音と呼ばれる波もあり、その周波数は最初の波の倍数です。これらの立波はすべて結合して、豊かな音を持つ複雑な波を形成します。弦を弾く方法を変えると、どの倍音が生じるかが変わります。弦の真ん中近くを弾くと、主に基本波と奇数倍の倍音が生じ、弦の中央にアンチノードがあります。ブリッジの近くを弾くと、主に偶数倍の倍音と、よりツヤのある音が生じます。

私たちが好むコードや手の生理学に合わせて、弦の数やチューニングはカスタマイズされています。ギターの形状や材料も異なり、振動の性質や音色を変えます。2本以上の弦を同時に弾くことで、コードやその他の音響効果のような新しい波のパターンを作り出すことができます。たとえば、周波数が近い2つの音を一緒に演奏すると、振幅が上下する音波が生じ、ギタリストはそれを「ビート」と呼んでいます。

エレキギター

エレキギターは、さらに多くの演奏方法を提供してくれます。振動は依然として弦から始まりますが、ピックアップによって電気信号に変換され、スピーカーに送信されて音波を作り出します。ピックアップとスピーカーの間では、歪み、オーバードライブ、ワウワウ、ディレイ、フランジなどのエフェクトを作り出すために波をさまざまな方法で処理することができます。

結論

ギターは、立波の生成によって音を作り出し、弦の厚さ、密度、演奏技術などの要因に影響を受けます。泛音列と西洋音階は、私たちが聞く音を決定し、使用する装備は音をさらに変更することができます。私たちが娯楽のために演奏するのか、宇宙の物理学を探求するのかにかかわらず、ギター音の背後にある科学は魅力的で複雑です。