ハーモニクス完全ガイド：物理・楽器・演奏法から制作・調律まで

2025年12月13日 最終更新日時 : 2025年12月13日 エバープレイ編集部

ハーモニクスとは何か — 基本定義

ハーモニクス（harmonics）は、音楽と音響における基本的かつ多面的な概念で、ある基音（fundamental）に対して生じる整数倍の周波数成分、すなわち倍音（partials／overtones）のうち、基音の整数倍として理想的に並ぶ成分を指します。電子音や弦・管楽器・声など、音源が周期的に振動する場合、そのスペクトルには基音 f とその整数倍 2f, 3f, 4f… が含まれ、これがハーモニクス列（harmonic series）を形成します。

物理学的な説明（基礎）

弦や管のような共振系で生じる定常波は境界条件により特定の波長だけを許容します。弦の場合、両端が節（node）に固定されるため、許容される振動モードは基準波長の整数分の1に対応し、周波数は整数倍になります。開放管（両端開放）も同様に整数倍の倍音列を示します。一方、閉管（片側閉）では奇数倍のみが強調されるため、3f,5f…といった奇数倍音が支配的になります（現実の楽器では孔や開放条件により完全な奇数列にはならないことが多い）。

倍音（オーバートーン）とハーモニクスの違い

専門用語としては「倍音（overtone）」が基音以外のすべての高調波成分を指すのに対し、「ハーモニクス」は特に整数倍の周波数で現れる理想的な成分を指すことが多いです。つまり、全てのハーモニクスは倍音ですが、倍音が必ずしも正確な整数倍（純粋なハーモニクス）であるとは限りません（例：鉄琴や鐘、打楽器、ピアノの弦の剛性による不正確さ＝非調和性）。

楽器別のハーモニクスの特徴

  • 弦楽器（バイオリン、ギター、チェロなど）：理想的な細い弦では整数倍音列が得られ、触れる位置（節）や弓の当て方で特定の高調波を強調できます。ナチュラル・ハーモニクス（弦を軽く押さえて節を作る）と人工（フレットを押さえた状態でのハーモニクス）が演奏技法として存在します。
  • 管楽器（フルート、クラリネット、トランペット）：開放管は整数倍音を多く持ちますが、クラリネットのような一部の管は閉管に近く奇数倍音が強調されます。また、円錐管（オーボエ、ファゴット、コーンサ）と円筒管（フルート、クラリネット）で倍音分布が異なります。
  • ピアノ：弦の剛性とブリッジでの伝達により高調波がわずかに鋭く（高めに）ずれます。これを非調和性（inharmonicity）と呼び、調律（特にピアノの巻弦）やピッチ感、温度変化に影響します。
  • 打楽器・鐘・金属音：多くは非整数比の部分音（インハーモニック）を持ち、これが独特の音色や“打撃音”を生みます。例えばベルや鐘は特定の強い部分音が非調和に並び、打撃の「打ち抜き感」を生む。
  • 声（人間の発声）：声帯の周期振動と声道の共鳴により基本周波数とそのハーモニクスが生じる。フォルマントはハーモニクスの強度分布を変え、母音を識別させる。

倍音列と音楽理論（調律・和声への影響）

倍音列は和声の自然な基盤を提供します。単純な周波数比（2:1 オクターブ、3:2 完全五度、4:3 完全四度、5:4 長三度、6:5 短三度など）は倍音列の初期段で明確に現れ、これが純正調（just intonation）や和声感に直結します。対照的に平均律（equal temperament）はこれらの純正比を均等に分割するため、わずかなずれが生じますが、転調の利便性を得ます。

また、ハーモニクスに存在する7th（7/4=約968.8セント）や11th、13thのような高次倍音は、西洋音楽の伝統的調律体系では扱いにくい微妙な音程を示し、現代音楽や民族音楽、特定の和声効果の源泉になります。

演奏技法と実践的利用

  • ギターのナチュラルハーモニクス：12フレット、7フレット、5フレットなど節に相当する位置で弦に軽く触れることで特定の倍音を響かせる。音色は透き通り、ソロや効果音として頻用される。
  • ピンチ／スナップハーモニクス（ピック奏法）：ピックで弦を弾きながら指で弦をはじくか、ピックの位置をずらすことで高次倍音を強調するテクニック（エレキギターでよく使われる）。
  • バイオリン等の弦楽器の上音ハーモニクス：指で軽く触れてボウで弾く、またはボウの圧力と位置を調整して高調波を出す。倍音を重ねることで倍音的和声を作る現代的技法もある。
  • 声のハーモニクス（ホーメイ／喉歌）：基音に対して特定の高調波だけを際立たせる発声法。中央アジアやモンゴルの伝統音楽で用いられる。

録音・制作・サウンドデザインにおける応用

音作りにおいてハーモニクスは極めて重要です。音の「明るさ」「金属感」「温かさ」は高調波スペクトルの強度分布で決まります。EQやサチュレーション、エンベロープ処理で高調波を強調・削減することで望む音色を作ります。ディストーションは非線形性を導入し新たな倍音（高次ハーモニクス）を生成するため、ギターサウンドの豊かさや音像の輪郭を作るのに使われます。

測定と解析（ツール・手法）

倍音分析にはFFT（高速フーリエ変換）を用いたスペクトログラムが基本です。窓関数や解析窓の長さが周波数分解能に影響します。ソフトウェアとしてはSonic Visualiser、Audacity、Praat、MATLAB／Python（librosa, scipy）などが一般的です。測定では基音周波数の正確な推定、部分音の周波数・振幅の追跡、インハーモニシティの評価が重要です。

精神生理学的・知覚的側面

人間のピッチ知覚はハーモニック構造に強く依存します。たとえ基音が欠落しても高次倍音が整数倍の関係にあれば基音を「知覚」する（missing fundamental 現象）。また、和音の心地よさ（協和性）は部分音の周波数比と耳の臨界帯幅（critical bandwidth）の関係に依存します。近接する不協和な部分音はビートやうなりを生み、不快感を与えることがあります。

特殊ケースと注意点

  • 楽器によっては部分音が非整数比で並び、これが音色の個性を決める（鐘、打楽器、ピアノ高音部など）。
  • 実際の楽器は空気抵抗、材料の剛性、音程調整機構などの影響で理想的なハーモニクス列から外れる。
  • 電子合成ではオシレータ波形（正弦波、矩形波、鋸歯波など）を組み合わせることで任意のハーモニック構成を作れる。波形の種類はそれぞれ特有の倍音列を持つ（例：矩形波は奇数倍音中心、鋸歯波は全整数倍音を含む）。

実践的アドバイス（演奏者・エンジニア向け）

  • 弦楽器奏者は節の位置を正確に覚え、ナチュラル/人工ハーモニクスを安定して出せるよう練習する。倍音の響きを聴き分けることは音程や音色調整に有効。
  • エンジニアはスペクトログラムで倍音の分布を視覚化し、EQで不要な高調波を抑えるか強調するかを判断する。ピアノの調律や弦のテンション管理はインハーモニシティ対策に重要。
  • 作曲・編曲では倍音列由来の純正な和声音程（特に3:2や5:4）を意識すると自然な響きを得やすい。ただし実演・録音の現場では平均律や楽器固有の特性を勘案する。

まとめ

ハーモニクスは音の構造を理解するための基礎であり、楽器設計、演奏技術、録音・制作、さらに音楽理論まで広く関わります。理想的な整数倍音列は単純で強力なモデルを与えますが、現実の楽器や音響環境では非調和な要素が音色の個性を生みます。演奏者・技術者はハーモニクスの物理と知覚を理解することで、音をより精密にコントロールし表現の幅を広げられます。

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。

エバープレイオンラインショップのバナー

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

カテゴリー
用語
前の記事
ハイゲイン徹底解説：アンプ・ペダル・録音・ミックスで作る“重くて締まった”サウンドの全技術
2025年12月13日
次の記事
ミュージックビデオの進化と制作戦略：歴史・技術・マーケティング完全ガイド
2025年12月13日