カラードノイズ完全ガイド：音の“色”を理解し、音楽制作に活かす方法
エバープレイ編集部カラードノイズとは
カラードノイズ（colored noise）は、周波数スペクトルのエネルギー分布が周波数に依存する確率的な信号の総称です。英語では "colored noise" と呼ばれ、音響や電気系、信号処理の分野で広く用いられます。色（カラー）の名称はスペクトルの傾きや特徴を比喩的に表したもので、ホワイトノイズ、ピンクノイズ、ブラウン（レッド）ノイズ、ブルーノイズ、バイオレットノイズなどが代表例です。
主な種類とスペクトル特性
各ノイズはそのパワースペクトル密度（PSD: Power Spectral Density）が周波数 f に対してどのように変化するかで定義されます。以下は音響・音楽制作でよく触れられる代表的な種類です。
- ホワイトノイズ（White noise）：全ての周波数で等しいパワー密度を持ちます。スペクトルは平坦で、電子回路や合成の基礎信号として使われます。
- ピンクノイズ（Pink noise / 1/f ノイズ）：パワーが周波数に反比例し、おおよそ1/f の関係を持ちます。オクターブごとに約‑3 dB の減衰（＝約‑10 dB / decade）となり、低域が相対的に強く聞こえます。音響測定や部屋の周波数特性を評価する際の基準信号として頻繁に使われます。
- ブラウン／レッドノイズ（Brown / Red noise）：パワーが1/f^2 の関係を持ち、オクターブあたり約‑6 dB（約‑20 dB / decade）で減衰します。非常に低域寄りの質感になります。ブラウン運動（ランダムウォーク）に由来する名称です。
- ブルーノイズ（Blue noise）：高域が強調されるもので、ピンクとは逆にパワーが周波数に比例して増加します（オクターブごとに約+3 dB）。主に画像処理やディザリングで用いられることがありますが、音響分野でも用途があります。
- バイオレットノイズ（Violet noise）：高域寄りで、ブルーよりも急峻に高域が強くなる（約+6 dB / オクターブ）タイプです。
- グレー（Equal-loudness）ノイズ：等ラウドネス曲線（人間の聴感の周波数依存性）を考慮してフィルターをかけたノイズで、聞こえ方が周波数に対して均一になるように調整されます。
スペクトル傾斜の数値化
技術的には、colored noise は PSD ∝ 1 / f^α と表現され、α（アルファ）が 0 のときホワイト（white）、1 がピンク、2 がブラウン（red）に対応します。オクターブごとの減衰量に換算すると、ピンクは約‑3 dB/オクターブ、ブラウンは約‑6 dB/オクターブという具合です。
生成方法（アナログとデジタル）
カラードノイズの生成には主に2つのアプローチがあります。ひとつはホワイトノイズを適切なフィルターで成形する方法、もうひとつはアルゴリズム的に直接目的のスペクトルを持つ信号を合成する方法です。
- フィルタリング（ホワイト→カラード）：ホワイトノイズをローパス／ハイパス／帯域フィルタやIIR/FIRフィルタで補正して所望のスペクトル傾斜にする。デジタルではIIRフィルタ（1/f 傾斜を近似するもの）やFFTで周波数ドメインに持ち込みスペクトルを乗算して逆FFTする方法が使われます。
- Voss–McCartney（ヴォス–マッカートニー）アルゴリズム：ピンクノイズを効率的に生成するための古典的手法で、複数のランダム列を二進カウンタに応じて組み合わせることで1/f特性を作り出します。計算コストが少なくリアルタイム合成向きです。
- 周波数領域シェーピング（FFTベース）：ホワイトノイズのFFTを取り、周波数ビンごとにスケーリング（例えばビン振幅を 1/f^(α/2) で乗算）してから逆FFTすることで正確なスペクトルを得られます。窓関数や位相処理に注意が必要です。
- 確率過程・ARモデル：自動回帰モデル（AR）や状態空間モデルで目的のPSDを持つ時系列を生成する方法もあり、統計的性質を細かく制御できます。
音楽制作での応用例
カラードノイズは音楽制作やサウンドデザインで多彩に使われます。以下は代表的な使われ方です。
- テクスチャと床音（ベッド）：ピンクやブラウンのノイズは低域に重心があり、パッドやアンビエンスの厚みづくりに向きます。特にピンクは人間の聴感に自然に馴染みやすいためバックグラウンドの床音として有用です。
- パーカッションやスネアの合成：ホワイトノイズをフィルタリングしてアタックを付けることでスネアやハイハットの「シズル」音を合成します。フィルタの特性を変えることで音色を細かく調整できます。
- ディザリングとノイズシェーピング：ダイナミックレンジを縮小して量子化ノイズを減らすためのディザリングでは、三角分布や白色ノイズが使われます。ノイズシェーピングでは可聴域外にノイズを移動させるために特定のカラードノイズ特性が設計されます。
- ルームEQ・スピーカー較正：ピンクノイズはRTA（リアルタイムアナライザ）での測定やスピーカーのイコライジング、音響調整の基準信号として標準的に使われます。人間の聴感に合わせて各オクターブのエネルギーが均等になるため、周波数特性評価に適しています。
- マスキングと効果音：ノイズは特定周波数帯をマスクするのに使えます（例えば不要なサウンドの隠蔽や自然環境音の再現）。
心理音響的・生理学的効果
ノイズの周波数特性は人間の聴覚に対する印象や生理的影響を左右します。ピンクノイズは低域が豊かで「暖かく」聞こえる一方、ホワイトはエッジがある「刺さる」印象を与えやすいです。また、ノイズが睡眠や集中、耳鳴り（tinnitus）対策に用いられることがあります。
例えば、音による睡眠の改善や脳波への影響を調べた研究（Auditory closed-loop stimulation の実験など）は、音刺激がスローネス波や記憶の固定に影響を与えうることを示していますが、使用される信号は必ずしも一般的なピンクノイズとは限らず、刺激のタイミングや強度が重要です。医療・治療目的での利用は専門家の指導を受けるべきです（後述の参考文献参照）。
計測・評価のポイント
制作や測定でカラードノイズを扱う際の実践的ポイント：
- レベルとラウドネス：RMSやピークだけでなく、A特性（A-weighting）など人間の聴感に合わせた評価が必要です。同じ電気的RMSでもスペクトル次第で主観的な音圧感は変わります。
- FFT解析と分解能：目的に応じた窓長や分解能を選んでスペクトルを評価します。短い窓では低周波の分解能が不足するため、低域特性を見る際は長めのFFTが有効です。
- 位相とステレオ処理：ステレオでノイズを使う場合、左右に完全に同一のノイズを置くと定位に偏りが出づらいが、音場感を出すためには左右で位相信号を変える（デコレート）ことが多いです。
実践的な使い方と注意点
ミックスやサウンドデザインでノイズを扱う際のヒント：
- ノイズは便利だが「塗り過ぎ」に注意。低音域に過剰なエネルギーを加えると他の重要な楽器（ベースやキック）をマスクする。
- ルーティング面では、EQ やフィルターで不要な帯域をカットする。たとえばピンクノイズでも超低域（20 Hz 以下）をカットして不要な低域振動を除去するのが一般的。
- ダッキングやサイドチェインで楽曲の重要要素を優先しつつノイズを残すと、空間感や厚みを保ちながらクリアなミックスを得やすい。
- ボリュームと安全性：ノイズ信号は広帯域のため長時間高レベルで聴くと聴力に悪影響を与える可能性があります。特にヘッドフォンでの長時間リスニングは避け、適切なSPLに留めること。
具体的な生成ワークフロー（簡潔）
ピンクノイズを作って曲に使う一例：
- DAW のノイズジェネレータでホワイトを生成。
- ピンクノイズ用のIIRフィルタ（または専用プラグイン）を通してスペクトルを整える。あるいはFFTで 1/f^(α/2) を乗算して逆FFT。
- 必要ならローエンドをハイパス（例 20–40 Hz）でカットし、目的に応じてローパスや峰を作る。
- ステレオ感が欲しい場合はディレイやフェーズ差、別々に生成したノイズを左右に振る。
- ミックスではサイドチェインやEQで他の楽器と干渉しないように調整する。
まとめ
カラードノイズは、そのスペクトル特性を理解することで音楽制作、音響測定、サウンドデザイン、さらには療法的な応用まで幅広く活用できます。ピンクノイズは特に音響測定やバックグラウンドとして有用であり、ホワイトは合成的なアタックやディジタル処理の基礎として役立ちます。実践ではフィルタリング、レベル管理、マスキング回避、ステレオ処理に注意し、安全で効果的に使うことが重要です。
エバープレイの中古レコード通販ショップ
エバープレイでは中古レコードのオンライン販売を行っております。
是非一度ご覧ください。
また、レコードの宅配買取も行っております。
ダンボールにレコードを詰めて宅配業者を待つだけで簡単にレコードが売れちゃいます。
是非ご利用ください。
https://everplay.jp/delivery
参考文献
- Voss, R. F. & Clarke, J. (1975). "1/f noise in music and speech". Nature 258, 317–318.
- Wikipedia: Colored noise
- Wikipedia: Pink noise
- Paul Kellet: A simple filter for pink noise (実装と理論の解説)
- CCRMA / Stanford: Voss–McCartney ピンクノイズの解説
- Wikipedia: Dither (audio) — ディザリングとノイズシェーピング
- Ngo, H.-V. V. et al. (2013). "Auditory closed-loop stimulation of the sleep slow oscillation enhances memory". Nature Neuroscience.
投稿者プロフィール
