【科学で解明】ギターの歪みはなぜ気持ちいい？脳をハックするディストーションの正体

ちょっと補足 フーリエ解析が暴く「奇数次倍音」の秘密#

音の波形がクリッピング（入力信号が強すぎて波の頂点が潰れる現象）されると、元の音には無かった高周波成分、すなわち倍音が大量に付加されます。

特に、激しい歪みによって生じる矩形波（四角い波）は、信号処理の分野では、フーリエ解析によって「基音」とその周波数の3倍, 5倍, 7倍…という「奇数次倍音」の無限の足し合わせで構成されることが証明されています。

※フーリエ級数の一般式。矩形波は、この数式を用いてサイン波の無限の和として表現できる。

この奇数次倍音の豊富な成分が、ディストーション特有の攻撃的な質感の正体です。

これは、管楽器などが持つ偶数次倍音中心のまろやかな響きとは対照的です。

参考

オリックス・レンテック | 方形波の性質と計測上の扱い - 計測器・測定器玉手箱 | ORIX Rentec Corporation

オリックス・レンテックの企業情報のページです。会社概要、企業理念、採用情報などをご紹介します。 基礎的な知識や業界のトレンドに関する情報が満載です。

www.orixrentec.jp

究極のコンプレッション効果とラウドネスの知覚#

波形の頂点を潰すことは、最も極端で強力な「ダイナミックレンジ圧縮（コンプレッション）」です。

これにより、音量の最大値と最小値の差が著しく圧縮されます。

人間の耳が感じる「音の大きさ（ラウドネス）」は、瞬間的な最大音量（ピークレベル）よりも、むしろ平均的な音量レベル（RMSレベル）に大きく左右されます。

クリッピングによって音の粒が揃い、全体の平均音量が引き上げられることで、物理的なエネルギー以上の「音圧」として知覚されるのです。

参考

エフェクト - 圧縮

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人間の耳が最も敏感な領域#

等ラウドネス曲線（フレッチャー・マンソン曲線）が示すように、人間の耳は3kHz〜4kHzの周波数帯域の音を最も敏感に感じ取ります。

これは、赤ちゃんの泣き声や危険を知らせる警告音などが含まれる、生存に重要だった帯域の名残と考えられています。

ディストーションが生み出す豊富な高次倍音は、偶然にも、まさにこの人間の聴覚が最も敏感なエリアを直撃します。

そのため、物理的な音量以上に、心理的に非常にパワフルで迫力のある、無視できないサウンドとして私たちの脳にインプットされるのです。

この図を見ながらお気に入りの曲を聴いてみると、少し違った感想を抱くかもしれません。

参考

人の耳の周波数の感度は? 等ラウドネス曲線のやさしい解説 | 集音器の販売・貸出はルーセンテクノ

聞こえをサポートするルーセンテクノの人の耳の周波数の感度は? 等ラウドネス曲線のやさしい解説です。集音器の選び方から販売・貸出・購入後のサポートまでルーセンテクノにお任せください。

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「予測エラー」が報酬系を刺激するメカニズム#

音楽を聴くとき、脳はメロディやリズムの次の展開を無意識に予測します。

近年の脳科学では、この「予測符号化」という脳機能が注目されています。

ディストーションサウンドが生み出す、複雑で予測困難な倍音は、この脳の予測を心地よく裏切る「ポジティブな予測エラー」を引き起こします。

研究によれば、この「期待と結果のズレ（予測エラー）」こそが、脳の報酬系（快感を司る神経回路）を活性化させ、快感物質であるドーパミンの放出を促すことが分かっています。

これは、ジェットコースターのスリルや、ミステリー小説のどんでん返しをこころよく感じる脳の仕組みとも共通する、根源的なメカニズムなのです。

期待が裏切られ、新たな刺激によって脳が活性化すること自体が「快感」となるのです。

参考

「幸せホルモン（幸福物質）4つ」ドーパミン・セロトニン・オキシトシン・βエンドルフィンとは？ - 国立消化器・内視鏡クリニック

“幸せホルモン”（幸福物質）と呼ばれるドーパミン、セロトニン、オキシトシン、β-エンドルフィンの４つには、それぞれの機能や役割に加えて相互関係もあることが分かっています。ここでは、各ホルモンの特徴から、日常生活における“幸せホルモン”の捉え方や活用方法について、近年の研究報告を交えながら紹介します。

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