サウンドアナライザーなどでピンクノイズを入力するとフラットな周波数特性が表示される理由について、音響エンジニアやオーディオ愛好者の間でよく話題になります。また、ホワイトノイズを入力してもフラットにならない原因についても理解することが重要です。この記事では、ピンクノイズとホワイトノイズの周波数特性の違いと、その理由を解説します。
ピンクノイズとホワイトノイズの基本的な違い
ホワイトノイズとピンクノイズはどちらもランダムノイズの一種ですが、周波数特性が異なります。ホワイトノイズは全ての周波数で均等なパワーを持ち、理論的には「フラット」な特性を示しますが、視覚的にフラットに表示されないことがあります。
一方、ピンクノイズは、周波数が1オクターブごとにパワーが-3dBずつ減少する特性を持っています。つまり、低い周波数ほどパワーが強く、高い周波数ほど弱くなります。このため、ピンクノイズは「パワー密度が均等に分布する」と言われます。
周波数特性グラフの理解と表示の違い
ピンクノイズがフラットに表示される理由は、サウンドアナライザーの多くが周波数軸に対して対数スケールを使用しているためです。対数スケールを使用することで、1オクターブごとにパワーが-3dB減少するピンクノイズが、視覚的に「フラット」に見えるのです。
ホワイトノイズの場合、周波数が上がるにつれてパワーは一定ですが、線形スケールで表示されると高周波数帯域のエネルギーが圧倒的に強く感じられ、視覚的にフラットには見えません。対数スケールを使用することで、ホワイトノイズもフラットに見えるようになりますが、実際には低周波数と高周波数帯で異なる視覚的な印象を受けます。
ホワイトノイズとピンクノイズのグラフに関する誤解
ホワイトノイズを入力した際にフラットな特性が表示されないのは、グラフが線形スケールで表示されることが原因です。ホワイトノイズは全ての周波数で均等なパワーを持っていますが、線形スケールでは低周波数帯域の信号が目立ち、高周波数帯域のエネルギーが圧倒されてしまいます。
これに対して、ピンクノイズは-3dB/octのローパスフィルターが適用されているため、視覚的にはよりフラットに表示されやすくなります。したがって、サウンドアナライザーの表示設定により、両者のグラフが異なる印象を与えるのです。
グラフにかかるフィルターや設定について
質問で挙げられた「+3dB/oct.のHPFがかかっている」という懸念は、サウンドアナライザーの表示設定に関連しています。多くのサウンドアナライザーは、視覚的に「平坦な」表示を提供するために、対数スケールを使用していますが、場合によっては周波数帯域の補正が行われることがあります。
例えば、サウンドアナライザーが高周波数帯域に対して補正を加えることで、ピンクノイズがフラットに表示されることがあります。これにより、実際には周波数ごとのパワーの違いが補正され、視覚的に均等に見えるようになるのです。
まとめ
ピンクノイズがフラットに表示される理由は、サウンドアナライザーが対数スケールを使用しているためです。ピンクノイズは1オクターブごとに-3dBの減衰を持ち、対数スケールではその特性がフラットに見えます。ホワイトノイズは全周波数で均等なパワーを持っているため、線形スケールではフラットに見えませんが、対数スケールで表示すればフラットに見えるようになります。
グラフの補正や設定によって、表示される周波数特性は変わるため、設定を理解し、適切なスケールを選択することが重要です。
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