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Spectrogram (スペクトログラム・声紋分析)

Spectrogram

概要

音の成分を「時間（横軸）」「周波数（縦軸）」「強さ（色）」の3次元で表示するツールです。 スペクトラムアナライザが「現在の瞬間の周波数分布」を表示するのに対し、スペクトログラムは時々刻々と変化する「音紋（声紋）」を可視化します。 音声のイントネーション分析、楽器の倍音の時間変化、鳥の鳴き声の解析、間欠的なノイズの発見など、音の「移ろい」を観察するのに最適です。

操作方法

測定の開始と停止

  • Start / Stop ボタン: 測定の開始と停止を切り替えます。
    • スタートすると、グラフの右端から新しいデータが現れ、古いデータは左へと流れていきます（ウォーターフォール表示）。

グラフの見方

  • 横軸 (Time): 時間の経過を表します。現在時刻が右端で、左に行くほど過去の音になります。
  • 縦軸 (Frequency): 周波数（音の高さ）を表します。上に行くほど高い音です。
  • 色 (Color): その瞬間の、その周波数の音の「強さ」を表します。
    • 明るい色（黄・赤など）: 強い音
    • 暗い色（青・紫・黒など）: 弱い音、または無音

右側の分布図（カラーバー）の見方

グラフの右側にあるこの縦長のバーは、「色と音量（dB）の対応表」であり、同時に表示の明るさを調整するコントローラーでもあります。

  • 色の意味: バーの上部は強い音（0dB付近）、下部は弱い音（-120dB付近）に対応する色が示されています。「グラフ上のこの色は、これくらいの音量なんだな」という凡例として使います。
  • 表示範囲の調整（コントラスト調整）:
    • 白いハンドル（三角マーク）をドラッグ: 表示する色の範囲を調整できます。
    • 全体の明るさを変えたい: バー全体を上下にドラッグ、またはマウスホイールでスクロールします。
    • コントラスト（メリハリ）を変えたい: ハンドルの幅を広げたり狭めたりします。幅を狭くすると、小さな音量差で急激に色が変わるようになり、微妙な変化が見やすくなります。

設定項目

Settings (基本設定)

  • Channel (チャンネル)

    • Left / Right / Average: 分析する音声チャンネルを選択します。

  • FFT Size (周波数分解能)

    • 分析の細かさを設定します。
    • 4096 / 8192など: 周波数が細かく見えますが、時間方向の反応が少しぼやけます。
    • 512 / 1024など: 時間的な反応（リズムなど）はシャープに見えますが、周波数は大雑把になります。
    • 通常は 2048 程度がバランス良くおすすめです。

  • Window (窓関数)

    • ノイズ分析には hann (標準) や blackman が適しています。

  • Colormap (配色)

    • グラフの色使いを変更します。
    • viridis / plasma / inferno / magma: 科学的によく使われる、明るさの変化が均等で見やすい配色です。
    • turbo: 虹色のようなカラフルな配色で、細かいレベル差を見分けるのに適しています。

  • Speed (流れる速さ)

    • グラフがスクロールするスピードを調整します。
    • Fast (Realtime): リアルタイムで流れます。短時間の変化を見るのに向いています。
    • Medium / Slow / Meteor: ゆっくり流れます。環境音のモニタリングなど、長い時間をかけて変化を観察する場合に使います（数分〜10分間の履歴を一画面に表示）。

  • Min Freq / Max Freq

    • 縦軸（周波数）の表示範囲を絞り込みます。
    • 例えば「低音だけ詳しく見たい」場合は、Max Freq を 1000 Hz などに設定します。

使用例

「声」の見える化

自分の声や話し声を分析してみましょう。

  1. Start ボタンを押します。
  2. マイクに向かって「あー」「いー」と喋ってみます。
  3. 母音によって、色の縞模様（フォルマント）の位置が変わるのが見えます。
  4. 口笛を吹くと、非常に鮮明な一本の線（純音に近い）が現れます。

異音の正体を探る

「キーン」という高周波ノイズや、「ブーン」という低いハムノイズなど、耳障りな音の成分を特定します。

  1. FFT Size を大きめ（4096 ～ 8192）に設定します。
  2. Speed を Medium 程度にします。
  3. ノイズが鳴っている時の画面を観察します。
    • ずっと横に伸びる線: ファンやモーター、電源ハムなど、定常的なノイズです。縦軸を見て周波数を特定できます。
    • 縦に走る線: 衝撃音やクリックノイズです。
    • モヤモヤした霧: 空調の風切り音（ホワイトノイズ）などです。

ハイレゾ音源の確認

再生している音楽ファイルが本当にハイレゾ（高域まで成分が含まれているか）なのか、単にアップサンプリングされたものなのかを確認できます。

  1. 音楽を再生します。
  2. Max Freq を 48000 Hz (96kHzサンプリングの場合) などに広げます。
  3. 20kHz (20000Hz) より上の領域を見ます。
  4. 20kHz以上にも色がしっかり乗っていれば、ハイレゾ成分が含まれています。20kHzでスパッと切れて真っ暗になっている場合、元はCD音質である可能性が高いです。