ヒトの可聴域は一般的に20 Hz~20,000 Hzと考えられています。しかし、個人差や年齢によって可聴域が変わることがあります。また、音の速度は温度の影響を受けるため、一般的には摂氏20度付近での約343 m/sが使われます。デシベル(dB)は音響強度などの比を対数で表す単位で、CDのサンプリング周波数44.1 kHzでは理論上22.05 kHzまでの周波数が再現可能です。音楽理論における完全五度の振動数比は3:2で、倍音の第2倍音と第3倍音はそれぞれ基音の2倍と3倍の周波数になります。室内音響では、音圧が60 dB減衰するまでの時間を示すRT60が重要な指標です。また、FFTは時間領域信号を周波数領域に分解してスペクトル解析するのに用いられ、MIDIではノート番号(0~127)が音の高さを表します。国際標準ピッチのA4は440 Hzとされています。
Q1 : 音声や音楽信号の周波数成分を求めるために用いられる高速フーリエ変換（FFT）の主な用途はどれか？
FFT（高速フーリエ変換）は、離散時間信号を周波数成分に変換してスペクトルを得るためのアルゴリズムで、音声や音楽の周波数解析、ピーク検出、フィルタ設計、スペクトログラム作成などに広く用いられます。時間領域で得られた波形を周波数領域でどの周波数成分がどれだけ含まれるかを可視化・解析する点が主目的であり、圧縮や増幅、音速測定そのものがFFTの直接的な用途ではありません。
Q2 : MIDIメッセージで音の高さ（ピッチ）を表す主なパラメータはどれか？
MIDIは音そのものの波形を送るのではなく、演奏情報を送るプロトコルで、ピッチ（音の高さ）は「ノート番号」（0〜127の整数）で表現されます。ベロシティは鍵の押しの強さ（音の強弱）、チャンネルは楽器の割当てや奏法制御、サンプリング周波数はPCMデータに関する概念でMIDIメッセージそのものの基本要素ではありません。ノート番号によりどの音高を発音するかが指示されます。
Q3 : 国際的に標準ピッチとして広く採用されているA4（ラの音）の周波数はいくつとされるか？
現代の国際標準ピッチとして広く採用されているA4の周波数は440 Hzです。20世紀中盤に標準化が進み、現在ではコンサートピッチや楽器調律の基準として一般に用いられています。歴史的には異なる標準（例えば432 Hzや他の値）も使われてきましたが、ISOなどの標準や多くの演奏現場では440 Hzが事実上の標準となっています。
Q4 : CDのサンプリング周波数が44.1 kHzのとき、理論上再現可能な最大周波数（ナイキスト周波数）はどれか？
標本化定理（ナイキストの定理）により、サンプリング周波数fsで理論的に再現可能な最高周波数はfs/2、すなわちナイキスト周波数です。CDの標本化周波数44.1 kHzではナイキスト周波数は22.05 kHzとなり、これを超える周波数成分があると折り返し（エイリアシング）を引き起こすため、実際の録音や再生ではアンチエイリアスフィルタ等で上限付近の成分を抑えます。
Q5 : 音楽の完全五度（パーフェクト・フィフス）の振動数比は一般にどれか？
純正律や倍音列での完全五度は周波数比が3:2です。下の音に対して上の音が3/2倍の周波数を持つ関係で、非常に安定した和音関係（調和）を作ります。4:3は完全四度、5:4は長三度、2:1は八度（オクターブ）に相当します。音楽理論や調律法によって微小な差はありますが、比としての3:2が完全五度の基本的な定義です。
Q6 : 倍音（ハーモニクス）に関する次の記述のうち正しいものはどれか？（基音の2倍、3倍はそれぞれ何次か）
倍音（ハーモニクス）は基音（第1倍音）を1倍とし、その整数倍の成分を第n倍音と呼びます。したがって基音の2倍の周波数は第2倍音、3倍は第3倍音です。用語の混同で「第1倍音＝基音」や「第1の倍音＝第2倍音（第一上奏）」と表現されることがありますが、標準的には上記のように整数倍で番号付けされます。
Q7 : 室内音響でよく使われる残響時間RT60とは何を表す指標か？
RT60（残響時間）は、ある音源が停止した後に室内の音圧レベルが60 dB（デシベル）減衰するまでに要する時間で、部屋の「響きの長さ」を示す主要な指標です。多くの用途では音楽やスピーチの可聴性を評価するためにRT60の周波数依存性を測り、適切な値（例えば会話では短め、コンサートホールでは長め）が設計されます。吸音や拡散によってRT60は変わります。
Q8 : 空気中での音速は、摂氏20度付近でおおよそ何m/sか？
標準的な条件（空気中、摂氏20℃付近）での音速は約343 m/sです。音速は気温の影響を強く受け、温度が上がると速くなり、下がると遅くなります。気圧や湿度の影響は温度に比べて小さいため、日常的な計算では温度依存性からおおよそ343 m/sを用います。330 m/sはより低温時の近似、400 m/sは遥かに高い値で現実的ではありません。
Q9 : デシベル（dB）は何を対数で表す単位か？
デシベルは基本的に二つの量の比（比率）を対数で表す単位で、特に音響では音の強度（音圧の二乗に比例するエネルギー・電力）などの比を表すのに用いられます。力率や電力比には10×log10、振幅比（音圧や電圧など）を扱う場合は20×log10を使うなどの取り扱いの違いがあります。したがって「振幅そのものの線形値」を直接表すものではなく、比率（特にパワー・強度比）を対数で表現する点が本質です。
Q10 : ヒトの可聴域は一般的にどの周波数範囲とされるか？
一般的にヒトの可聴域は約20 Hzから約20,000 Hzとされます。ただし個人差や年齢による高域の低下（特に高齢者では上限が低くなる）があり、若年者でも低域は20 Hzよりやや下まで聞こえる場合があります。0 Hzは直流成分で音とは呼びませんし、100 Hz以上や15,000 Hz上限とする選択肢は一部の状況では当てはまることもありますが、“一般的”な目安としては20 Hz〜20 kHzが広く用いられています。
まとめ
いかがでしたか？ 今回は音クイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回は音クイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
