コンピュータによる音の表現

2026年度更新

Transcript

1. by Naoki Kato ©Naoki Kato ©Naoki Kato Իͷදݱ Computer Science, Engineering and Literacy
2. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ίϯϐϡʔλʹ͓͚Δ৘ใͷදݱ ৘ใΛϏοτྻͰදݱ͢Δͱ ίϯϐϡʔλʹೖྗʢهԱʣ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δ ͳΜΒ͔ͷॲཧΛ͢Δ͜ͱ͕Ͱ͖Δ ͸͡Ίʹ ⽂字や絵図 映像 ⾳楽
3. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ඪຊԽ ҰఆͷִؒΛஔ͍ͯσʔλΛऔΓग़͢ ͓͖࣌ؒʹऔΓग़͢ ΞφϩάσʔλͷσΟδλϧԽ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
4. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ྔࢠԽ ཭ࢄతͳ஋ʹۙࣅ ౓ஔ͖ͷ஋ʹۙࣅ ඪຊԽ͸ۭ࣌ؒͷྔࢠԽ ΞφϩάσʔλͷσΟδλϧԽ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
5. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ූ߸Խ ཭ࢄతͳ஋ʹίʔυʢϏοτྻʣΛׂ౰ ౓Λɼ౓Λ ΞφϩάσʔλͷσΟδλϧԽ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 000 010 100 110 101 011 001 111 011 011 101 110 110 101 011 011・・・
6. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ԻΛσδλϧه࿥ͯ͠࠶ੜͯ͠ΈΔ ʮ࿥ԻΞϓϦʯΛ։͘ ʮ࿥ԻϘλϯʯˠʻେ͖͘஻Δʼˠ ʮఀࢭϘλϯʯˠʮอଘʯ ʮԻ৘ใදࣔΞϓϦʯΛ։͘ อଘͨ͠ϑΝΠϧΛ։͘ ʮ࠶ੜʯ ʮόΠφϦΤσΟλʯΛ։͘ อଘͨ͠ϑΝΠϧΛ։͘ ԋश
7. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Ի͸ Իͷجຊ
8. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Ի͸ۭؾͷৼಈ೾ Իͷجຊ 波長：0.01秒 ＝ 周波数：100Hz 時間
9. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ԻΛײ͡Δௌ֮ͱ͸ Իͷجຊ 空気の振動 ⿎膜 ((((((((((((((((((((((((((((((( 蝸⽜ リンパ液が振動 基底膜 周波数によって 振動する場所が変わる 有⽑細胞から内⽿神経へ
10. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Ի͸ۭؾͷৼಈ೾ प೾਺ͷҧ͍ΛԻͷߴ௿ͷҧ͍ͱͯ͠ೝࣝ͢Δ Իͷجຊ 波長：0.01秒 ド レ 時間 ＝ 周波数：100Hz
11. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Իͷ৘ใΛݟͯ ؾ͕͍ͭͨ͜ͱΛॻ͖ཹΊΑ͏ ʮਖ਼ݭ೾)[ʯʮਖ਼ݭ೾)[ʯ ʮϐΞϊͷιʯʮϐΞϊͷ(ίʔυʯ Λμ΢ϯϩʔυ ʮԻ৘ใදࣔʯΛ։͘ μ΢ϯϩʔυͨ͠ϑΝΠϧΛ։͘ ˠʮ࠶ੜʯ ԋश प೾਺͝ͱͷڧ͞ Իͷ೾ܗ
12. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ΦΫλʔϒ प೾਺͕ഒʹͳΔͱɼΦΫλʔϒ্ Իͷجຊ
13. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λௌ͍ͯΈΑ͏ ʮਖ਼ݭ೾)[ʯ ʮਖ਼ݭ೾)[ʯ ԋश
14. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ࣮ࡍͷԻʢԻ৭ʣ جຊͷप೾਺ʹՃ͑ɼഒͷप೾਺ɼࡾഒͷप೾਺ɼ ͳͲͷԻ͕·ͬͨ͟΋ͷ Իͷجຊ
15. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾ΛॏͶͯௌ͍ͯΈΑ͏ ʮਖ਼ݭ೾߹੒ΞϓϦʯΛ։͘ ̏ͭͷԻݯͷप೾਺΍ύϫʔΛมߋͯ͠ΈΔ ԋश
16. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ࣮ࡍͷԻʢԻ৭ʣ ԻͷڧऑʢϏϒϥʔτʣ΋Ի৭ͱͯ͠ײ͡Δ Իͷجຊ ＋ ポーン
17. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ϐΞϊͷԻΛௌ͍ͯΈΑ͏ ʮϐΞϊͷιʯ ʮϐΞϊͷ(ίʔυʯ ԋश ɾɾɾ
18. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ԻͷαϯϓϦϯάʢඪຊԽʣ ҰఆपظʢඪຊԽपظʣ͝ͱͷ೾ͷڧ͞Λه࿥ αϯϓϦϯάϨʔτ ʹ̍ʗඪຊԽपظ ʹඪຊԽप೾਺ ԻͷσΟδλϧදݱ
19. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Իͷڧ͞ͷྔࢠԽͱූ߸Խ ೾ʢԻʣͷڧ͞Λஈ֊తදݱʢྔࢠԽʣ͠ɼ ৽͍͠஋ʢίʔυʣΛ༩͑Δʢූ߸Խʣ ԻͷσΟδλϧදݱ 強さ 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
20. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λ࠶ݱ͢ΔͨΊʹ͸ʁ ݩͷपظͷपظͰऔΔͱ ͦͷ఺Λ௨Δਖ਼ݭ೾ʹ໭ͤΔ αϯϓϦϯάఆཧ ͨͩ͠ ΑΓ୹೾௕ʢߴप೾ʣͷਖ਼ݭ೾͸ ͍͘ΒͰ΋ߟ͑ΒΕΔͷͰແࢹ
21. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λ࠶ݱ͢ΔͨΊʹ͸ʁ αϯϓϦϯά఺Λ௨Δਖ਼ݭ೾Λ࡞Δ͕ɼ ೾௕ͷ୹͍ߴप೾ͷਖ਼ݭ೾͸͍͘ΒͰ΋࡞ΕΔͷͰ ΋ͬͱ΋௕೾௕ʢ௿प೾ʣΛબ୒͢Δ αϯϓϦϯάఆཧ v 0 標 本 化 周 波 数 ΑΓେ͖͍੒෼ ͸ࣺͯΔ
22. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λ࠶ݱ͢ΔͨΊʹ͸ʁ Ͱ͸पظʹԿճͱΕ͹࠶ݱՄೳͩΖ͏͔ ճʁճʁճʁճʁճʁճʁ αϯϓϦϯάఆཧ
23. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λ࠶ݱ͢ΔͨΊʹ͸ʁ ࣮ݧ
24. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λ࠶ݱ͢ΔͨΊʹ͸ʁ αϯϓϦϯάఆཧ ճ ճ ճະຬ ճະຬ
25. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ਖ਼ݭ೾Λ࠶ݱ͢ΔͨΊʹ͸ʁ पظʹճҎԼͩͱͲ͏ͳΔʁ αϯϓϦϯάఆཧ v 0 標 本 化 周 波 数 折 り 返 し 成 分 ݩͷप೾਺ ΑΓ΋ ௕೾௕ʢ୹प೾ʣͷ ਖ਼ݭ೾͕࡞Εͯ ͠·͏
26. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato αϯϓϦϯάఆཧͱ͸ ࠷ߴप೾਺
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    ഒΑΓେ͖ͳप೾਺Ͱ ʢճΑΓଟ͘ʣαϯϓϦϯά ͢΂ͯͷप೾਺ͷਖ਼ݭ೾͕஧࣮ʹ࠶ݱ ݩͷ೾΋஧࣮ʹ࠶ݱ αϯϓϦϯάఆཧ 周波数 f 周波数 f’ 周波数 f’’
27. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ΤΠϦΞγϯά ºG``
    ҎԼͰαϯϓϦϯά͢Δͱ αϯϓϦϯάఆཧ f f’ f’’ v 0 標 本 化 周 波 数 元にはない低い⾳が⼊り込む
28. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ΞϯνΤΠϦΞγϯά पظHͰαϯϓϦϯά͢Δͱ͖͸
    H
    Ҏ্ΛΧοτ αϯϓϦϯάఆཧ f f’ f’’ v 0 標 本 化 周 波 数 元にはない低い⾳が⼊らないように ただし⾼い⾳は消える
29. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato αϯϓϦϯάͨ͠σʔλͷαΠζ αϯϓϦϯάप೾਺ɿL)[ ྔࢠԽϏοτɿCJU νϟϯωϧ਺ɿνϟϯωϧʢεςϨΦʣ ඵؒʹ͖ͭ
    ºº
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30. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato σʔλѹॖ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷσʔλྔ͸๲େ σʔλѹॖ͕ॏཁͱͳΔ Մٯѹॖ ׬શʹݩʹ໭ͤΔ͕ɼѹॖ཰͸௿͍ ͋ΒΏΔछྨͷσʔλʹద༻ ඇՄٯѹॖ ݩʹ໭͢͜ͱ͸Ͱ͖ͳ͍͕ɼѹॖ཰͕ߴ͍ σʔλͷछྨ͝ͱʹҟͳΔख๏ ϚϧνϝσΟΞσʔλͰ͸ɼ ඇՄٯѹॖ Մٯѹॖͷॱʹߦ͏͜ͱ͕ଟ͍ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ
31. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Մٯѹॖ ϥϯϨϯάεූ߸ ܁Γฦ͠ͷແବΛ͸Ϳ͘ -;8ѹॖ ࣙॻΛ༻͍ͨѹॖ๏ ύλϯʢ୯ޠʣʹରͯ͠ූ߸Λ༩͑Δ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ AAABBCCCCCAC A3B2C5A1C1
32. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Մٯѹॖ ϋϑϚϯූ߸ ग़ݱ֬཰ʹج͍ͮͯ࠷దͳූ߸Λ༩͑Δ จࣈදݱ͢Δʹ͸
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    CJU ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ AAAAABBCABDDDEEAABDDE 個数 字 1 C 3 E 4 B 5 D 8 A 4 13 8 0 1 0 0 1 1 1 0 C 0011 E 1011 B 111 D 01 A 0
33. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Իσʔλʹ͓͚ΔಠಛͳඇՄٯѹॖٕज़ աগՄௌݶք ฉ͑͜ͳ͍ԻΛແࢹ ϚεΩϯά Ϩϕϧͷߴ͍प೾਺ͷपΓͷप೾਺Λແࢹ Ϩϕϧͷߴ͍ԻͷલޙΛແࢹ
    
    
    
    
    
    
    
    ͳͲͳͲ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ
34. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ϚεΩϯάݱ৅ʢ੩తεϖΫτϧϚεΩϯάʣ ฉ͑͜ΔԻͷେ͖͞ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ 強度⽐ 106倍 1012倍 0 60 120 強度(dB) 1018倍 180 0 20 100 1k 10k 可聴限界 可聴閾 ささやき 会話 叫び声 雷鳴 痛覚閾
35. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ϚεΩϯάݱ৅ʢಈతεϖΫτϧϚεΩϯάʣ प೾਺͕͍ۙԻ͕͸͍ͬͯ͘Δͱ ௿Իͷৼಈ͕ߴԻͷৼಈʹ͔ͿΔ ߴԻ͕ฉ͑͜ͳ͍ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ ⾼い⾳で振動 低い⾳で振動 蝸⽜の⼊り⼝側 10kHzだとこのように振動 100Hzだとこのように振動 基底膜 強さ
36. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ϚεΩϯάݱ৅ʢςϯϙϥϧϚεΩϯάʣ େ͖ͳԻ͕ೖͬͯ͘Δͱ Ի͕ফ͑ͯ΋͠͹Β͘ৼಈʢࡉ๔΋׆ੑԽͨ͠··ʣ খ͞ΊͷԻ͕ೖ͖ͬͯͯ΋͏·͘ฉ͑͜ͳ͍ ϚϧνϝσΟΞσʔλͷαΠζ 強さ 次の⾳ ) ) ))) ) ) ) ))) )
37. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ϑΝΠϧܗࣜͱίʔσοΫ ίʔσοΫ Իσʔλͷූ߸Խɾෳ߹Խํࣜ ϑΝΠϧܗࣜʢίϯςφʣ ූ߸Խͨ͠ԻσʔλΛ֨ೲ͢ΔϑΝΠϧͷܗࣜ ԻͷσʔλϑΝΠϧ コンテナ コーデック（圧縮形式） WAV PCM（⾮圧縮）, ADPCM, WMA, MP3, など AIFF 標準AIFF（⾮圧縮） MPEG MPEG Audio Layer Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ MP4 AAC, MP3, Apple Lossless MP3 MP3
38. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ඪ४తϑΝΠϧϑΥʔϚοτ 8"7ɿ8JOEPXT
    7JTUB
    ·Ͱඪ४ͷԻ੠ه࿥༻ 8"7ίϯςφʹඇѹॖͷ-1$.σʔλΛ֨ೲ 8." "4'ίϯςφʹ8."ίʔσοΫΛ֨ೲ "*''ɿ.BDඪ४ͷԻ੠ه࿥༻ "*''ίϯςφʹඇѹॖͷ-1$.σʔλΛ֨ೲ ԻͷσʔλϑΝΠϧ
39. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Α͘࢖ΘΕΔϑΝΠϧϑΥʔϚοτ .1ɿ.1&(
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40. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato Α͘࢖ΘΕΔϑΝΠϧϑΥʔϚοτ 3FBM"VEJP ༷ʑͳίʔσοΫΛ૊߹ͤͯ֨ೲ ετϦʔϛϯάʹରԠ "QQMF
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    ίʔσοΫ NBɿ.1ίϯςφʹ֨ೲ NPWɿ.07ίϯςφʹ֨ೲʢ2VJDL5JNFʣ '-"$ίʔσοΫ GMBɿ'-"$ίϯςφʹ֨ೲ PHHɿ0HHίϯςφʹ֨ೲ ԻͷσʔλϑΝΠϧ
41. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ʮ8"7ϑΝΠϧʯΛμ΢ϯϩʔυ͢Δ ʮΦʔσΟΦίϯόʔλʯΛ։͘ μ΢ϯϩʔυͨ͠ϑΝΠϧΛ։͘ .1ʢඪ४ʣʹม׵͠อଘ͢Δ .1ʢΤίϊϛʔʣʹม׵͠อଘ͢Δ ."ʢߴ඼࣭ʣʹม׵͠อଘ͢Δ อଘͨ͠ϑΝΠϧͷαΠζΛԻ࣭Λൺֱ͢Δ ʮԻ৘ใදࣔΞϓϦʯΛ։͘ อଘͨ͠ϑΝΠϧΛ։͍ͯʮ࠶ੜʯ ԋश
42. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ͓͠·͍ Իͷදݱ