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じしゃく忍法帳

第103回「携帯電話のサウンド」の巻

-着メロをサポートするミニ磁石-

“七色の声”も見分けるFFT

 声色を変えて、あたかも複数の人間が会話しているかのように思わせる忍法があります。江戸時代には“声色屋”とか“声色づかい”などと呼ばれた芸人も現れました。いわゆる声帯模写です。

 人の声や楽器の音などは、さまざまな周波数の波が重なり合ったものです。19世紀のフランスの数学者フーリエは、どんなに複雑な波形(関数)も基本的なサイン波・コサイン波の集まりとして表わせることを数学的に明らかにしました。これをフーリエ級数展開といいます。

 実際の波形分析には膨大な計算を必要としますが、サンプリング理論そしてFFT(高速フーリエ変換)というアルゴリズムにより容易にできるようになりました。サンプリング理論とは、有限の周波数範囲内ならば、どんなアナログの信号波形も、ある間隔の抜き取り標本をつくるだけで復元できるという理論。また、FFTは標本数がNのとき、N2回の計算を必要とするところをN log N回ですませてしまうアルゴリズムです。

 これを実現したFFT装置は、プリズムが太陽光を虹の七色に分解するように、現実の波動や振動をさまざまな周波数のスペクトルとして表示します。このためスペクトルアナライザとも呼ばれます。FFT装置で調べると、その人の声の特徴が分析できます。ラジオドラマやアニメでは、一人で男役から女役、子役までこなす“七色の声”をもった声優がいます。しかし、どんなに声色を変えても、FFTをだますことはできません。人の声にはそれぞれの“声紋”があるからです。



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