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アナログシンセの声帯、オシレータとは?各波形の特徴とサウンドの違いを検証!

こんにちは、作曲家・稲毛謙介(@Ken_Inage)です。

今日は、シンセサイザーを構成する4つの機能のうち、「オシレータ」に関する詳しい解説をお届けしていきます。

  • オシレータとは?
  • 周波数、振幅、位相
  • アナログシンセの代表的なオシレータ
  • 各オシレーターの特徴

などなど、シンセを使って音作りする上で絶対に欠かすことのできない知識をお届けしていきます。

【シンセサイザーを構成する4つの機能の概要はこちら】

 

オシレータの基本

オシレータの基本

オシレータとは?

前回の記事でもお伝えしたとおり、オシレータとは、発振器のことです。

オシレータは、まさにシンセの音色の根源となる装置。

オシレータ無くしてシンセは音を出すことができません。

人間の体で例えるならば、声帯に該当する部分といえます。

声帯がないと声が出せないのと同様に、シンセもオシレーター無くして音を出すことができないというわけです。

周波数、振幅、位相

オシレータに関する詳しいお話をする前に、波形を構成する3つの要素についてご説明しておきます。

オシレータが発振する波形はもちろん、この世のあらゆる波形は、

  • 周波数
  • 振幅
  • 位相

という3つの要素で構成されています。

■周波数(Frequency)

音楽家のみなさんにはもはや説明不要かと思いますが、周波数とは「音の高さ(音程)」に関わる要素です。

1秒間に何回の周期で振動するかで、周波数が決定します。

単位はおなじみ「Hz(ヘルツ)」ですね。

例)1秒間に440回の周期で繰り返す波形は440Hzと表します。(実音でA4の音)

周波数の数字が大きくなるほど音は高くなり、小さくなるほど音が低くなります。

■振幅(Amplitude)

振幅は、「音の大きさ(音量)」に関わる要素です。

波形が上下にどのぐらいの振れ幅で行き来するかで、振幅の値が決定します。

単位はこちらもおなじみ「dB(デシベル)」で表します。

振幅が大きくなるほど音量が大きくなり、逆に小さくなれば音量も減少します。

■位相(Phase)

位相は、波形のスタート位置」を決定する要素です。

単位は「度(=角度)」で表します。

位相は波形の開始位置を決めるものなので、位相が変化しても、その音単体では影響は感じとれません。

しかし、他の音と同時に鳴らすことで如実に影響が出始めます。

例えば上図の場合、位相0度(正相)と180度(逆相)の波形を同時に鳴らすと打ち消しあって音が消えてしまいますので、真ん中の90度のサイン波の音だけが聞こえてくることになります。

このように、位相がずれることで思わぬ音の変化が起こることもありますので、注意しておきましょう。

 

さまざまなオシレータの種類

さまざまなオシレータの種類

ここからは、アナログシンセで使用する各種オシレータの種類を解説していきます。

それぞれのオシレータが発信する音の特徴を正しく理解することは、シンセの音作りをマスターする上での第一歩。

しっかり覚えていきましょう!

アナログシンセの代表的なオシレータ

アナログシンセの代表的なオシレータは以下の4つです。

  • サイン波(Sine Wave)
  • ノコギリ波(Sawtooth Wave)
  • 矩形波(Square Wave)
  • 三角波(Triangle Wave)

オシレータの種類を覚える上で最も重要なのは、音に含まれる音成分です。

波形の形だけでなく、音色(≒周波数特性)もしっかり覚えていきましょう!

■サイン波(Sin Wave)

サイン波は、三角関数のSinで表すことのできる波形です。

基音以外の倍音成分を一切含まないという、非常にいさぎよい周波数特性をしています。

倍音を全く含まないため、その音色は丸く柔らか。

また、様々な音響機器の測定にも使用される、基準となる波形でもあります。

サイン波の周波数特性(基音のみ)

■ノコギリ波(Sawtooth Wave)

その名の通りノコギリの歯のような形をした波形です。

ノコギリ波の最大の特徴は、すべての整数倍音を豊富に含むという点にあります。

例)基音が100Hzだとするならば、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz・・・・・・といった具合に、基音の整数倍の周波数すべてを含む。

明るく力強い音が出るので、シンセブラスやトランスリードなど、パワフルな音作りには欠かせない波形です。

ノコギリ派の周波数特性(全ての整数倍音を含む)

■矩形波(Square Wave)

その名の通り矩形(=四角い形)をした波形です。

矩形波の音色的な特徴は、奇数倍音のみを豊富に含むという点です。

例)基音が100Hzだとするならば、300Hz、500Hz、700Hz・・・・・・といった具合に、基音の奇数倍の周波数のみが含まれる。

独特の機械的且つポップな音がでる波形で、いわゆる8ビットサウンドのピコピコはこの音。

矩形波の周波数特性(奇数倍音のみを含む)

■三角波(Triangle Wave)

その名の通り三角の形をした波形です。

実はこの三角波、周波数特性は矩形波と同じく奇数倍音のみを含む波形です。

では、矩形波と何が違うかというと、倍音の音量(振幅)です。

より高次の倍音ほどエネルギーが弱まっていくので、サイン波に似た柔らかい音色が出ます。

こちらも8ビットサウンドでよく使われる音色ですね。

三角波の周波数特性(奇数倍音のみ。矩形波より高周波が弱い。)

特殊なオシレータ

アナログシンセでは、先ほどご紹介した4つの基本波形以外にも、ちょっと変わった波形を鳴らすこともできます。

それぞれ解説していきましょう。

■パルス波(Pulse Wave)

パルス波は矩形波同様四角い形をした波形です。

パルス幅(pulse width)と呼ばれる周期の幅を変更することで、含まれる倍音成分が変化するという面白い特徴を持っています。

実は矩形波もパルス波の一種で、パルス幅が50%(左右対称のもの)のことを指します。

※矩形波はパルス波の一形態ということ。

普通の矩形波は奇数倍音しか含みませんが、パルス幅を調整することで偶数倍音も生成することができるので、幅広い音作りが可能になります。

パルス幅を動かして音色を変える様子

■ノイズ(Noise)

アナログシンセでは、ノイズを生成することもできます。

ノイズというと広義では雑音全般のことを指す言葉ですが、音響学的には「周波数」「振幅」「位相」が完全にランダムな波形のことを指します。

一聴するとただの雑音(いわゆる砂嵐の音)にしか聞こえませんが、シンセの音作りにはとっても大事な波形。

スネアドラム等の打楽器や、効果音の生成には欠かすことのできない存在です。

ノイズ(ホワイトノイズの)周波数特性

 

まとめ

というわけで、シンセサイザーを構成する4つの機能のうち、オシレータについて詳しく解説しました。

記事中でも申し上げたとおり、オシレータの特徴やその音色を理解することは、シンセの音作りをマスターする上で非常に重要な第一歩となります。

それぞれの波形の音を繰り返し繰り返し聴きながら、その音色の特徴、クセを体で覚えていってくださいね!

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