自然の音に近いピンクノイズで高音が低い理由は？

質問

ピンクノイズは自然の中に広くみられ、高音が低いカーブだけどパワーが周波数に反比例する雑音で、1/fゆらぎと言われたりしますが、高音が小さくなる理由が分かりますか？
音響測定に使われたり、海の波音とか、音楽でも高音が低いです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%94%E3%83%B3%E3%82%AF%E3%83%8E%E3%82%A4%E3%82%BA

回答No.8

HAL2（@HALTWO）

A No.4 HALTWO です。
御礼、有難うございます(^_^)/

＞他に音楽も自然の音も似ている理由も知りたいです。

私は Music Media の音は自然音とは大きく異なるものだと思っています。

生楽器の音を野外で直接聴く音は自然界の音 (減衰や反響の Pattern) に近いだろうと思いますが、録音して Mixing して Compact Disk 等の Music Media としたものの音は Microphone の Setting Position からして既に聴衆の位置とは似ても似つかぬ音響環境である事からしても自然音とは異なるものであり、Mixing 作業 (Post Production 処理) で更に異なる音へと変化します。

これらの処理をして私は「Music Media の音は生で聴く Real 音を超える Super Real 或いは Virtual Real の音」であり、演奏者と Media 制作 Engineer 達との Collaboration に成る「芸術作品」だと思っています。

……なので私の Audio に対する姿勢は「生の再現」ではなく、演奏者と Media 制作 Engineer 達による「作品作り」に積極的に参加して「生を超える音」を味わう事にあります。
Restaurant で食べ残した料理を包んで貰って持ち帰り、家の皿に移して温め直しても Restaurant の味には感じられないのでちょいと味を変えたり、別の組み合わせにしてみたりするようなものですね。

自然界の音って一定ではなく、それこそ地球上の全ての環境の平均みたいな想像でしか得られないような理想上では Pink Noise Pattern になるのでしょうが、実際にはあらゆる余計な音が混ざり込み、その場所、その時々で刻一刻と変化してしまう雑然としたものでしかありません。……Pink Noise Pattern で録音できる自然音を得られる場所なんて何処にもないでしょうね(^^;)。

因みに田舎では 10kHz 以上の音を彼方此方で聴けますが、都会では 10kHz 以上の音なんて皆無と言って良いほど聴けません(^^;)。
そのせいか都会で生まれ育った若者は 10kHz 以上の聴覚が劣っていたり、聴こえても不快に感じることがままあるようですね。
つまり Pink Noise が自然音と言うのはあくまでも机上理論での話です。

音楽 (Music Media) 再生音は Peak Level だけを見る限りは Pink Noise Pattern よりも高域方向の減衰が大きい Brownian Noise Pattern に近いものになっているものが多い気がします。……まぁ Listening Room で聴く Speaker からの音は高域方向の Peak が相当減衰しているものですし……。

AUDACITY Software で Peak Level が -3dB/pct の Pink Noise Pattern に近似するよう Equalizing して高域まで Flat な Headphone なり近接試聴 Speaker で聴くと高域がキンキンシャリシャリ言い出すのが判ると思います。

Loudness Normalization や Reverb Controller 及び Compressor を弄ると Peak Level の Pattern はそのままでも、音色感をしっとりとした厚みのあるものにして高域方向のキンキンシャリシャリ感を減じることができますが、それは中音量域や小音量域の周波数特性や残響特性が大きく変わった事により全体の音色感が変わったからです。

こうした調整を行った音は既に自然音とはかけ離れたものであるのですが、Music Media は多かれ少なかれこのような Post Production 処理が行われているものですので、自然音とは言い難いものになっていると言えます。

しかし、私はそれを「余計な音を削ぎ落としたり暈かしたりして伝えたい音を際立たせる事で『生を超える音』に描き出した芸術作品」だと思っていますので何ら不満を感じるものでないどころか「生以上の感動を得られるもの」と思っており、それを態々「生に近い音」にしようとするのは Claude Monet や Vincent van Gogh の絵を「絵に描かれる前の現実風景」に近付けようとするみたいな気がしてなりません(^^;)。

Audio 装置で聴く音楽は「どの音をもっと耳を欹てて (取捨選択して) 聴きたいのか」によって如何様にも音を弄って良いものだと思っているので……(^^;)。

尚、音圧と耳で感じる音量感は Speaker System の指向性によって大きく変わります。
殆どの人は単一指向性の Speaker 音での特性を想像するでしょうが、無指向性の Speaker 音では「距離と音量」との感覚がその想像と大きく異なるものになります。
Listening Room 内での音は反射音が多く混ざる事から単一指向性の想像とはまた異なるものになってしまいます。
その辺りも自然音と Music Media 再生音との違いになるでしょうね。
まぁ Stereo という疑似空間音場で聴く事自体、既に自然ではないし……。

Audioって奥が深いですね(^^;)。
素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

音楽ソフトは編集作業で中音域までフラットになっているものもありますが、多くはピンクノイズに似ています。
都会では機械騒音など中音域が目立っても田舎での音はピンクノイズに似ていると思います。

スピーカー定格入力試験用ピンクノイズ信号が高域方向の減衰が大きいブラウンノイズパターンに近いものになっているのは楽器音の周波数限度が在るからと思います。
中低音100Hz位から低域もフラットに近くなります。

耳で感じる音量は指向性、定在波、残響などで変わるのは同感です。
音が広がる面積全部の｛音力エネルギー｝を測定することは不可能なので耳に感じる｛音圧｝で評価しています。

https://www.soundhouse.co.jp/contents/column/index?post=1954
ここでは高音になるほど整数倍の＜倍音＞が多数出ているのでオクターブバンド毎倍音の本数が2倍になっている。

https://howto-it.com/speakerspectra2.html
ここの測定方法の音楽のスペクトルはピンクノイズのように高音が低下していますが、スピーカーの特性図はサインスイープ信号なのでフラットです。

同じ音力エネルギーでは高音ほど振幅が小さくなるが音圧は変わらないからサインスイープ測定のように一定フラットに出来るけど、
ホワイトノイズなどはあらゆる周波数がランダムに乱立発生する音だから、オクターブバンド毎で音力エネルギーが2倍になります。
ピンクノイズではオクターブ音ほど-3dB(1/1.4)で電力-3dB(1/2)で低下させることで音力エネルギーが一定になるので原理的に高音域カーブが右下がりになります。
ピンクノイズの定義ばかりが目立つので音楽好きな人でも理論は周知されていないようです。

音楽も自然の音も周波数が違っていても同じエネルギーで音が出ていると仮定するとピンクノイズになるはずと考えています。

補足

ピンクノイズは音のエネルギーと周波数が反比例する1/ｆのノイズで、
エネルギーが1/2(-3dB)音圧1/√2(-3dB)になるので、
20kHzは20Hzよりもエネルギー1/1000(-30dB)音圧1/30(-30dB)に減衰して音圧は高音ほど低下するが高密度になるので増幅されてオクターブバンド毎では音圧もエネルギーも一定になります。
音楽や自然の音もピンクノイズに似て、エネルギーが一定と仮定すると、音圧は周波数が高いほど減衰しているで良いですよね？