ストラディバリウスの音色を求めて【第37号】

伝説のモーグ・シンセサイザーがストラディバリウスの音を作れない理由
金谷一朗(いち) 2021.08.20
誰でも

【140字まとめ】今週は「音の色」つまり音色(おんしょく)に関するストーリーです.ベルたちによる電話の発明から,モーグによる伝説のシンセサイザーの開発,そしてミュージシャン冨田勲とロケット工学の話をさせていただきます.最後に数学者フーリエと古代エジプトの関係も.

いちです,おはようございます.

シャーロック・ホームズ(左)とワトスン博士(右) (BBC)
シャーロック・ホームズ(左)とワトスン博士(右) (BBC)

お休みを頂いていた間に,新訳をまだ読んでいなかった「シャーロック・ホームズ」全集(60話)と,公式続編となる「絹の家」「モリアーティ」を一気読みしまして,いま「ホームズ・ロス」に陥っています.パスティーシュ作品へ行くか,はたまたライバル作品へ手を出すか,悩ましいところです.20代の頃は粋がってホームズを原著で読んでみましたが,あれは日本で言えば夏目漱石以前の作品を読むようなもので,あまり英語の勉強にはなりませんでした.だいたい文字からして英語版の旧仮名遣いです.やはり英語の勉強には近代的な作品が良いでしょうね.個人的にはハリー・ポッターがおすすめです.

ところでシャーロック・ホームズを通しで読むと,作者の腕がどんどん上達していくことがわかって安心します.かのワトスン博士もデビュー作では語り下手なので,徐々にクオリティを上げていけばいいのだなと思えます.このニュースレターのクオリティも徐々に上がっていくことを願っているのですが,どうでしょうか…

音の色?

さて,今週は「音の色(いろ)」の話をしてみたいと思います.

ミュージシャンによっては,音に「色」が見えるそうです.音階ではなくて,例えばバイオリンの音なら「水色」というふうに,楽器ごとに色があるそうなんです.もちろん,音階の色が見えるミュージシャンもいらっしゃいますが,今回のお話は楽器ごとの色のお話です.

僕はミュージシャンではありませんが,親友のミュージシャンのために「マニピュレータ」という仕事をしていたことがあります.電子楽器をプログラムして,希望する音を出す仕事です.彼が時々「この音をもう少し茶色くして」のように色で指示するので,僕も彼の音と色の対応関係を覚えていきました.

ところで,楽器による音の違いを「音色(おんしょく)」と言います.一般的には「音色(ねいろ)」ですが,ミュージシャンは「音色(おんしょく)」という呼び方を好みます.

音色の正体ははっきりしています.

音は空気を伝わる波のことで,音色はこの波のかたちのことです.波に様々なかたちがあるように,音色にも様々なものがあります.オーケストラで使われる弦楽器,木管楽器,金管楽器,打楽器,ピアノ,オルガンなどなど.

波の形,波の大きさ,波の長さの関係
波の形,波の大きさ,波の長さの関係

音色の他に,音には「高さ」と「大きさ」もあります.この三つをあわせて「音の三要素」と呼びます.音の高さは波の長さに,音の大きさは波の高さによってそれぞれ決まります.波のかたち,長さ,大きさで音の性質が全て決まるわけですね.この三つの関係を上の図に示しました.

グラハム・ベルと電話

音は空気を伝わる波です.

音は空気の中を伝わっていくので,途中で減衰してしまいます.大声で叫んでも,届くのはせいぜい数百メートルでしょうか.条件が良ければ1,000メートル程度は届くこともあるようなのですが,何キロメートルも先へ声を届けることはできません.

この問題を解決したのは,もちろん「電話」です.1876年,電話の特許を出願したアメリカのグラハム・ベルは,電話の一部として電気信号を音に変える「スピーカー」の特許も同時に申請しています.

この瞬間から,電気で音色を作る道が開けたのです.1876年当時,電気で複雑な波形を作ることはできず,マイクロフォンを使って人の声を電気信号に変えたものを再び音に戻す用途にしか使えませんでしたが,原理的にはこのとき,電子楽器の可能性が誕生したのです.

ところで,電話の特許を出願したのはグラハム・ベルですが,公式な発明者は別の方です.2002年,アメリカ合衆国議会は電話の発明者をイタリア人アントニオ・メウィッチであると公式に認めました.メウィッチは事実上電話を発明したにも関わらず,経済的な事情で特許を維持できなかったようです.また,ベルの発明した電話はマイクロフォンのほうの性能が不十分だったようです.アメリカの発明家トーマス・エジソンが改良型のマイクロフォンを開発しています.

19世紀も末になってくると,誰か一人の発明というよりも,複数の発明家による合作といった感じになってくるのですね.シャーロック・ホームズも19世紀末の(架空の)人物ですが,初期の通信手段は電報で,後期になると電話を使うようになります.もっとも電話でやり取りをしていたのはワトスン博士の方ですが.

話はそれますが,日本電信電話(NTT)は電信が先で電話が後ですが,NTTがお手本にしたアメリカのAT&Tは「アメリカ電話&電信(会社)」なので,電話が先で電信が後になっています.新しい情報を先に持ってくる英語文化と,新しい情報を後に置く日本語文化の違いなのかもしれませんね.本当のところはよくわかりませんが.

ロバート・モーグとシンセサイザー

電気の波形を自由に操ることが出来れば,好きな音色を作り出すことが出来ると考え,そのような装置を作った電子工学者がいます.アメリカのロバート・モーグ(Moog)博士で,彼の作った装置は「モーグ・シンセサイザー」と言います.モーグ・シンセサイザーは1964年に初めて公開されました.(*)

ロバート・モーグとモーグ・シンセサイザー
ロバート・モーグとモーグ・シンセサイザー

*1980年代の日本ではモーグ・シンセサイザーのことを「ムーグ」シンセサイザーと呼んでいたため,現在でも「ムーグ」と発音されるミュージシャンがいらっしゃいます.しかしロバート・モーグは自身の名前を「ムーグ」と発音されることを嫌っていたため,本稿では「モーグ」で統一します.なおロバート・モーグの従兄弟にあたるビル・モーグはこだわりがなかったようで,日本では「ムーグ」の名前で商売をしています.

モーグより7年も前にシンセサイザーは開発されていたのですが,製品として開発されたシンセサイザーはモーグのものが初めてです.モーグ・シンセサイザーは箪笥(たんす)のように大きく,鍵盤が付いていたのですが和音を鳴らすことができませんでした.それでも,リアルタイムに「音程」を決められるVCO(電圧制御発振器)というモジュール,リアルタイムに「音量」を決められるVCA(電圧制御増幅器)というモジュール,そして,リアルタイムに「音色」を決められるVCF(電圧制御フィルタ)という画期的なモジュールを搭載していました.

ミュージシャンがライブ中につまみを動かして音を「ぎゅいーん」と動かしている姿を見かけることがあると思いますが,そのミュージシャンはVCF(もしくはVCFの現代版)のつまみを動かしているのです.次の動画はそんな様子です.

従来の楽器は,音程と音量は制御できても,音色までは制御できなかったので,これは画期的なことでした.もちろんピアノの鍵盤を弱く叩いたときと強く叩いたときでは音色が異なりますが,それでもピアノはピアノの音です.一方のモーグ・シンセサイザーは,フルートぽい音にしたり,バイオリンぽい音にしたり,しかも演奏前はもちろんのこと,演奏中も音を変えることが出来たのです.

モーグの開発したシンセサイザーはただちに「伝説」になりました.モーグの最初のモデルは,現在でも受注生産を行っているようです.

冨田勲とロケット工学

モーグ・シンセサイザーの音に取り憑かれた音楽家がいます.シンセサイザー音楽で世界的に有名になる冨田勲です.彼は1969年,モーグ・シンセサイザーが使われたアルバム,ウェンディ(ウォルター)・カーロス「スイッチト・オン・バッハ」(1968)を聴いて,自身も購入することを決めます.彼は1971年に,モーグ・シンセサイザーを日本へ個人輸入しました.輸入当初は税関が楽器だとは信じずに,長い間留め置かれたそうです.僕自身,税関留め置きは何度も食らっていますので気持ちはわかるのですが,あれ,いつ出てくるか分からないのが辛いんですよね.

オリジナルの「スイッチト・オン・バッハ」の音源をYouTubeでは見つけられなかったのですが,モーグ・シンセサイザーの雰囲気がわかる動画を置いておきます.なんとレナード・バーンスタインがニューヨーク・フィルハーモニックにモーグ・シンセサイザーを持ち込んでバッハを演奏しています.(次の動画)

冨田はその後シンセサイザー音楽の制作に打ち込み「月の光」(1974)を完成させます.ところが「月の光」に日本のレコード会社は興味を示さず,アメリカのRCAレコードからアメリカ国内向けに発売されました.これが大ヒットとなり,日本に逆輸入されました.次の動画はそんな冨田の代表作「展覧会の絵」(1975)です.

他に「惑星」(1976)も特に有名ですね.アップル・ミュージックで検索してみたところ,ロスレス音源が聴けるようでした.是非,聴いてみて下さい.

冨田勲は膨大な数の楽曲,アルバムを制作していますが,このニュースレターでどうしても取り上げておきたいアルバムが1枚あるのです.1978年の「宇宙幻想(Cosmos)」というアルバム.注目したいのは,実は楽曲ではなくて,このアルバムに差し込まれた「解説」の方なんです.というのも,解説を書かれたのはロケット工学者の糸川英夫博士.惑星探査機「はやぶさ」が着陸した小惑星「イトカワ」の名前のもとになった糸川博士です.

もともと冨田が糸川の設計した「隼」などの戦闘機にあこがれていたこと,糸川のほうは戦後GHQによって航空工学の研究を破棄させられ,しばらくは音響工学の研究をしていたことから,二人は出会い意気投合したようです.糸川はストラディバリウスの音を再現する方法を研究していたようなのですが,その後ロケット工学の研究が解禁されたことを受けて,音響工学からは離れていきます.

さて,僕もたいがい空気を読まない方だと思っているのですが,音楽レコードの解説にシグマ記号(∑)を含む数式を書く度胸はありません.しかし,糸川英夫はやりました.彼は,バイオリンの名器「ストラディバリウス」の音が原理的にはシンセサイザーで合成できることを,数式を使って説明したのです.その数式を発明したのは,フランスの数学者ジョゼフ・フーリエ男爵です.フーリエについては,次の節でもう少し触れてみます.

糸川は1999年に亡くなるのですが,冨田は2012年のアルバム「惑星 ULTIMATE EDITION」で「木星」と「土星」の間に「イトカワとはやぶさ」という曲を新たに挿入しています.二人の間の友情を感じますね.

ところで,NHK「きょうの料理」の音楽を作曲されたのも冨田です.この曲の収録には本物のマリンバが使われているそうですが,冨田のスタジオではマリンバの音を1音階ずつサンプリングしたデータがあったそうです.道を極めるというのは途方も無いことですね.

数学者フーリエの考えたこと

ロケット工学者糸川英夫は,ストラディバリウスのバイオリンの音も,どんな音も,シンセサイザーで合成できると言いました.

モーグが作ったシンセサイザーにはそこまでの能力はありませんでしたが,後のデジタル・シンセサイザーは非常にいい線まで行っています.というより,音色は完璧に再現できるようになっています.ただし,鍵盤楽器と弦楽器の演奏方法の違いがあるため,全く同じにはなりません.

任意の音色が電気的に合成できることを数学的にはじめて証明したのは,数学者フーリエでした.フーリエは1768年3月21日にフランスで生まれています.

フランス革命の発端となるバスティーユ襲撃が1789年7月14日ですから,フーリエが21歳のときということになります.なんとフーリエは偶然にもパリに来ており,そこで革命に遭遇しています.

ロゼッタ・ストーン (Hans Hillewaert, CC BY-SA 4.0)
ロゼッタ・ストーン (Hans Hillewaert, CC BY-SA 4.0)

1798年,ナポレオンのエジプト遠征に,フーリエも同行します.レスリー・アドキンス (Lesley Adkins) とロイ・アドキンス (Roy Adkins) は著書「エジプトの鍵:ヒエログリフ解読への執着」(The Keys of Egypt: The Obsession to Decipher Egyptian Hieroglyphs) の中で,フーリエは当時11歳だったジャン・フランソワ・シャンポリオンに,エジプトで発見されたばかりの「ロゼッタ・ストーン」を見せたとしています.そして,シャンポリオンはロゼッタ・ストーンに書かれた未知の言葉を解読すると誓ったそうです.これが真実かどうかはわかりませんが,シャンポリオンはその20年後に,本当にロゼッタ・ストーンに書かれた古代エジプトの象形文字,ヒエログリフを解読しています.

フランスに戻ったフーリエは県知事をしながら「熱伝導」に関する研究を行います.熱伝導は「微分方程式」という一種の方程式で表すことが出来るのですが,この方程式は複雑すぎて,当時は解くことが出来ませんでした.フーリエは,複雑な微分方程式を単純な微分方程式の和に分解できることを発見したのです.

正弦波(赤い曲線) (BlackGriffen, Fredrik, Guanaco, Frencheigh, Riumplus, J. Finkelstein, CC BY-SA 3.0)
正弦波(赤い曲線) (BlackGriffen, Fredrik, Guanaco, Frencheigh, Riumplus, J. Finkelstein, CC BY-SA 3.0)

この発見は「任意の波」は単純な「正弦波」の重ね合わせで再現できると理解されます.正弦波とは波の形としては最も単純なもので,音にすると「ぽーっ」というふうに聞こえます.この「ぽーっ」の音程を2倍にしたもの,3倍にしたもの,4倍にしたもの…を順次重ねていくと「うぃーん」という「ノコギリ波」という波形になります.次の動画は正弦波からノコギリ波まで音を連続的に変化させたものです.

モーグ・シンセサイザーのVCFのつまみをひねると,音がこのノコギリ波から正弦波へと連続的に変化していきます.モーグ博士は,このノコギリ波と正弦波の間の無限の音色を合成できる装置を開発したわけですね.とは言え,アナログ楽器ですからばしっと設計通りに動くわけはなく,音が「みょんみょん」と飛び跳ねたりと人間的な動きもします.そこらへんもモーグの人気なのでしょう.

糸川英夫博士の書いた解説にも,フーリエの発見した原理に基づいて,どんな音でも正弦波の重ね合わせで再現出来るとあります.

しかし,モーグ・シンセサイザーではピアノの音色は出せませんし,金管楽器の音色も苦手です.ストラディバリウスの音色にも微妙に近づけません.実はこれらの音色を再現するには,元の「ぽーっ」に2倍,3倍,4倍…と足していくだけでは駄目なのです.1.1倍,1.2倍…といった「非整数次倍音」と呼ばれる成分も必要なのです.世界初の「デジタル」シンセサイザーとなったヤマハの「DX7」は非整数次倍音を発生させることが得意で,数々の名曲に使われました.

ドン・ドーシーのアルバム「バッハ・バスターズ」(1985)はDX7の音色を中心に組み立てられています.人工的に作られたハープシコードの音や金管楽器の音が聴けるでしょう.一方で,クワイア(人の声)やピアノの音はまだまだ苦手だったことがわかります.次の動画で是非ご確認下さい.

コンピュータの計算能力が向上した現在では,クワイアもピアノの音も非常にリアルに再現出来るようになっています.ここらへんはコンピュータ・グラフィックスによる映画と似ていますね.

おすすめ書籍

国産初のシンセサイザーSH‐1000,テクノを作ったマイクロ・コンポーザーMC‐8,ポリフォニック・シンセサイザーの名器Jupiter‐8など数々の電子楽器を世に送り出し,83年にはMIDI規格を発表―,世界の電子楽器界をリードしてきた先駆的メーカー,ローランドの創業者が楽器開発ビジネスの30年と音楽の未来を語る.
Amazon

今ではビデオ機器メーカとしても有名なローランドですが,もともとはシンセサイザーのメーカでした.というよりも,近代的なデジタル・シンセサイザーの基礎を築いたのがローランドと言って良いでしょう.そんな舞台裏を紹介した本でした.

おすすめTEDxパフォーマンス

マイク1本と己の体ひとつのみで観客を魅了するヒューマンビートボックスアーティスト.2014年の日本一決定戦を制したビートボックスの日本チャンピオン.中学の頃にテレビで偶然見かけたビートボックスに衝撃を受け,それをきっかけに独学で練習を始め,その後に頭角を現す.10代で世界大会のゲストショーケースや,CM出演等を経験.その他にもメディアや音楽フェス等でもパフォーマンスを行う.2015年にドイツで行われた世界大会では日本代表として出場し,アジア最高順位のベスト16まで上り詰める.「自分のビートボックスで作った楽曲でグラミー賞を獲り,世界で一番有名で金持ちな日本人になって周りの人間を幸せにすること」この夢に向かって突っ走る.
TEDxTokyo

さんざんシンセサイザーのお話をしてきてアレなのですが,人間の身体だって様々な音をシンセサイズできるということをお伝えするために,尊敬するヒューマンビートボックス・アーティストであるSh0hさんをご紹介させて下さい.

このパフォーマンスは,僕が舞台監督をさせてもらったステージでもあります.彼の声は,言葉を超えていくように感じました.

Q&A

匿名質問サイト「マシュマロ」および実名質問サイト「Quora」で質問を受け付けています.普段はツイッターでお返事を書いていますが「ニュースレター読んでます」と入れていただければ,こちらのニュースレターでより長めの回答を書かせていただきます.

今週はこちらのQ&Aから.

今まで,乗っていた飛行機が緊急着陸,または途中まで進んでいたのに他の空港に降り立った・元の空港に戻ったなど,ヒヤッとする体験をしたことがありますか?もしある方は,その時のことを詳しく教えてください.
Quora

Quoraの回答には複数書かせていただきましたが,一番ひやっとしたのは機内火災でした.

仁仙(インチョン)発バンクーバー行きのアシアナ航空便だったのですが,大阪上空で機内火災が発生しました.機体は仁仙へ引き返して緊急着陸したのですが,乗客はそのまま座っておけとアナウンスがありました.機内は若干もくもくしていたのですが…その後どうも出火した部品の交換が行われたようで,再び機内アナウンスで「再びバンクーバーを目指します」とのことでした.2度めのフライトは無事だったのですが,内心は冷や冷やでした.

こちらの匿名質問サイトで質問を受け付けています.質問をお待ちしております.

振り返り

このニュースレターでは「振り返り」動画を公開しています.今週は「花火」にまつわるお話をお送りします.

動画の音声だけを切り出してポッドキャストにもしています.

是非お楽しみください.

あとがき

先週,モデルナワクチンの2回めを接種しましたところ,人生で初めての39度台の熱を出し,その後2日間ほどは熱が残りました.先週はもともと休刊を予定していたのですが,執筆どころではなく,予定になくても休刊するところでした.

これからワクチン接種を受けられる方は,解熱剤やスポーツドリンクを用意しておくことをお強くおすすめします.接種後は握力も弱まってPETボトルの蓋を開けられない可能性もありますので,事前に蓋を緩めておいても良いと思います.

このようにワクチン接種は強い副反応が出る可能性がありますが,それでもコロナによる重症化を防ぐ効果は期待できます.接種機会が来ましたら是非受けてくださいね.

今週も最後までお読みいただきありがとうございます.メールでお読み頂いた皆様は,よろしければボタンを押して行ってくださいませ.(ボタンは匿名化されています.集計したデータはこのニュースレターの内容改善以外には用いません.)

ここに配置されたボタンは、ニュースレター上でのみ押すことができます。

では,また来週,お目にかかりましょう.

***

ニュースレター「STEAM NEWS by Ichi」

金谷一朗(いち)

TEDxSaikaiファウンダー・パイナップルコンピュータ代表・長崎大学情報データ科学部教授

Photo by Clemens van Lay on Unsplash

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