発振機による音が高くなったり低くなったりする理由

質問

高調波成分があるとどのように異なって聞こえるのか。正弦波のほうが低く大きい音で方形波の方が高く小さい音に聞こえたのですが・・・・。でそれが何故なんでしょうか？

回答No.2

tnt · ベストアンサー

波の基本は正弦波です。
ですから、たとえば1KHzの正弦波は
1KHzの正弦波で出来ています。

一方、1KHzの方形波は、正弦波が
幾重にも重旦されてできています。
可能ならば、1KHzの正弦波と3KHzの正弦波（ただし振幅は1KHzの１／３で1KHzと０度の位相があっているもの）の
合成波形を書いてみてください。
方形波に近い波形になると思います。
更に、5KHz、7KHz、9KHzあたりを適度に足すと
ほぼ方形波に近い波形になります。

つまり、方形波は基本となる正弦波と
その高調波（普通は奇数倍だけ）から出来ていると
いうわけです。

これが音が高く聞こえる理由です。

さて、音が小さく聞こえた理由ですが、
発信器によってこの現象は出たりでなかったりします。
方形波のレベルがどうセットされているかで違うのです。

一般的なのは半波毎の電圧平均が同じという作りですが
この時、方形波の振幅を１とすると、
正弦波は最大1.4倍まで振幅します。
インピーダンスが同じなら、正弦波の方が
瞬間的な出力は倍になるわけです。

厳密には方形波の方はずっと１の振幅を保ちますから、
平均出力は同じになる筈なのですが、
スピーカーはコイルとしての性質を持ちますから、
高い周波数成分にはうまく反応することができません。
で、音量は減ってしまうわけです。

回答No.1

sailor

同じ周波数であれば音の高さは同じですが、正弦波は高調波を含まないのに対して方形波は高調波を含んでいる為でしょう。高調波とは基本周波数の整数倍の周波数のことで、音と言うことで考えるのであれば音色を決める要素です。たとえばまったく同じ周波数（音程）の音をコントラバスとギターで出してみると、明らかにギターの音の方が高く感じます。特に奇数次（３倍・５倍・・・）の高調波成分が聴感上の問題に大きくかかわってきます。