オーディオのピッチとは？声のトーンを変える方法

ピッチとは、音がどれだけ高く、あるいは低く聞こえるかのことで、音の基本周波数、つまり1秒間に何回振動するかで決まります。声では、声帯がピッチを決め、のどと口がトーンを形作ります。ピッチシフターはこの2つを一緒に動かすため、小さな変更は自然に聞こえ、大きな変更は不自然に聞こえます。速度を変えずに録音のキーを変えるには、ピッチ＆スピード変更ツールで数半音だけ動かしてください。

ピッチと周波数の違い

周波数は物理的な測定値で、1秒あたりの振動数をヘルツ（Hz）で表したものです。ピッチは私たちが聞き取るもので、音がどれだけ高く、あるいは低く聞こえるかを指します。周波数が高いほど高いピッチに聞こえるため、両者は結びついていますが、その関係は直線的ではありません。私たちはピッチを比率で聞いています。周波数が2倍になるたびに、同じ1オクターブの幅として聞こえます。110 Hzから220 Hzも、440 Hzから880 Hzも1オクターブですが、ヘルツの差で見れば後者は4倍あります。

音楽では、1オクターブを12の半音に分けます。標準的なチューニングでは、半音ごとに周波数が約5.9パーセント上がり、A4の音は440 Hzに固定されています。これだけで、どんな周波数にも音名を付けられます。計算は周波数→音名変換ツールが行い、手順はHzから音名へで順を追って説明しています。

声がピッチを生み出す仕組み

話したり歌ったりするとき、肺からの空気が喉頭にある声帯を振動させます。その振動の速さが声の基本周波数で、F0とも書かれます。私たちがピッチとして聞いているのは、この基本周波数です。長く重い声帯ほどゆっくり振動するため、一般に成人男性の声は女性の声より低く、子どもの声はさらに高くなります。声帯を引き締めると、ギターの弦を締めたときと同じようにピッチが上がります。この仕組みは、UNSWシドニー物理学部による声の音響学の入門解説 で説明されています。

トーンはピッチではない：フォルマント

2人が同じ音を歌っても、まったく違って聞こえることがあります。声帯が作るのは、基本周波数と、その上に連なる一連の倍音を含んだブザーのような音です。この音は、外に出るまでにのどと口を通ります。のどと口は特定の周波数で共鳴し、そこに当たる倍音を強めます。この共鳴をフォルマントと呼びます。フォルマントは声道の大きさと形で決まり、母音を「ア」や「イ」にし、ある人の声を別の人の声と違うものにしています。

重要なのは、フォルマントがピッチからほぼ独立していることです。1つの母音で音階を歌うと、基本周波数は動きますが、声道の共鳴はほぼ同じ位置にとどまります。

ピッチを変えた声が不自然に聞こえる理由

単純なピッチシフターは、基本周波数、倍音、フォルマントのすべてを同じ比率で動かします。声を1オクターブ上げると、フォルマントも2倍になり、話し手ののどと口が半分の大きさに縮んだかのようになります。耳はこれを小さな生き物の声として受け取ります。これが、よく知られたチップマンク効果です。下げた場合は、同じ声が、ありえないほど大きな頭を持つ人の声のように聞こえます。

小さな変更では、この効果はほとんど気になりません。実際の声にも、その程度の個人差があるからです。2～3半音までなら、ピッチを変えた声も同じ人の声に聞こえます。それを超えると、声の特徴が変わります。プロ向けのツールには、フォルマントを固定したままピッチを動かせるものがあります。このサイトのツールを含む単純なピッチシフターは、両方を一緒に動かします。

速度を変えずにピッチを変える方法

レコードプレーヤーやテープレコーダーでは、ピッチと速度が連動しています。速く再生すると、すべてが高くなります。デジタル処理なら、この2つを切り離せます。曲や録音を移調する手順は次のとおりです。

ピッチを変える主な目的

• 伴奏の移調：曲を自分の声に合った歌いやすいキーにします。
• サンプルの調整：プロジェクトのキーに合わせます。キーは先にBPM＆キー解析ツールで調べられます。
• 練習：速いフレーズを、音を下げずに遅くします。
• クリエイティブな効果：大きく上げ下げした声は、あえて不自然にしたものです。それを求めるスタイルもあります。遅く回したレコードのようにピッチと速度を一緒に下げたい場合は、Slowed + Reverb作成ツールを使ってください。