倍音の計算のお供に

倍音計算アプリ

基本周波数（Hz）:

倍音の数: 10

アプリの概要

倍音計算アプリは、基本周波数を入力すると、その周波数に基づく倍音を計算し、視覚的に波形を表示するウェブアプリケーションです。さらに、各倍音の周波数に対応する音名（ドレミ表記）を表示し、純正率と平均率の音階も計算して表示します。また、選択した倍音を用いて音声を再生することも可能です。

使用方法

基本周波数の入力

基本周波数（Hz） の入力フィールドに、解析したい音の基本周波数を入力します。

デフォルト値は 440 Hz（標準的なA音）です。
例：261.63 と入力すると、中央のド（C4）の周波数となります。

入力した数値が正の数値であることを確認してください。

倍音の数の調整

倍音の数 を調整するスライダーがあります。範囲は 1 から 20 までです。

スライダーを左右に動かして、計算に含める倍音の数を設定します。
スライダーの右側に現在の倍音の数が表示されます。

倍音の数を変更すると、波形や周波数リストが自動的に更新されます。

倍音の選択

倍音のチェックボックスリスト が表示されます。

各倍音に対してチェックボックスがあり、デフォルトではすべて選択されています。

特定の倍音を含めたくない場合は、その倍音のチェックを外します。
チェックの変更に応じて、波形と周波数リストが自動的に更新されます。

波形の表示

入力した基本周波数と選択した倍音に基づいて、合成された波形がグラフとして表示されます。
波形は時間軸（横軸）に対する振幅（縦軸）を示しています。
倍音の数や選択を変更すると、波形もリアルタイムで更新されます。

周波数リストと音名の確認

周波数リスト には、選択した各倍音の周波数と対応する音名（ドレミ表記）が表示されます。
純正率の音階の周波数 と 平均率の音階の周波数 も、それぞれのリストに表示されます。

各音階に対して、周波数と対応する音名が示されています。

音声の再生

再生ボタンをクリックすると、選択した倍音を含む音声が再生されます。
音声は約1秒間再生されます。
音量や再生時間は調整されていませんので、必要に応じてデバイスの音量を調整してください。

各部分の解説

ユーザーインターフェース

基本周波数の入力フィールド：
ユーザーが解析したい音の基本周波数を入力します。
数値入力タイプで、不正な値が入力されないようになっています。
倍音の数スライダー：
倍音の数を直感的に調整できます。
スライダーの値が変わると、横に表示されている数値も更新されます。
倍音のチェックボックスリスト：
倍音ごとにチェックボックスがあり、個別にオン/オフできます。
倍音の数に応じてリストが動的に生成されます。
エラーメッセージ表示：
不正な入力（例：負の数や非数値）があった場合、エラーメッセージが表示されます。
再生ボタン：
選択した倍音を含む音声を再生します。

波形の計算と表示

波形の計算：
時間軸 t を生成し、各時刻における波形の振幅を計算します。
波形は選択された倍音の正弦波の合成によって生成されます。
各倍音 n に対して、振幅は 1/n の減衰を持ちます。
波形の表示：
D3.js を使用して波形を SVG グラフとして描画します。
波形はリアルタイムで更新され、視覚的に倍音の影響を確認できます。

音名の計算

音名の取得：
周波数から音名を計算する関数 getNoteName(frequency) を使用します。
基準音 A4（440 Hz）からの半音数を計算し、12平均律に基づいて音名を割り当てます。
音名のリストは日本語表記で、オクターブ番号も付加しています。
表示への反映：
各周波数リストで、周波数とともに対応する音名が表示されます。
例：第1倍音: 440.00 Hz (ラ4)

純正率と平均率の音階計算

純正率の音階：
純正率の比率を使用して、基本周波数から音階の周波数を計算します。
比率のリスト：[1, 16/15, 9/8, 6/5, 5/4, 4/3, 3/2, 5/3, 15/8]
平均率の音階：
12平均律に基づき、半音ごとに周波数を計算します。
計算式：基本周波数 × (2^(n/12)) （n は半音の数）
表示：
各音階の周波数と音名がリストとして表示されます。

音声再生機能

音声の生成：
Tone.js を使用して音声を生成します。
選択された倍音を含む音色を作成し、基本周波数で発音します。
音声の再生：
synth.triggerAttackRelease メソッドを使用して、音声を再生します。
再生時間は約1秒間です。
注意点：
ブラウザによっては、初回の音声再生時にユーザーの操作が必要な場合があります。

注意点

入力のバリデーション：
基本周波数には正の数値を入力してください。
倍音の数は 1 から 20 の整数で入力してください。
不正な入力があった場合、エラーメッセージが表示され、計算は行われません。
ブラウザの互換性：
最新のブラウザでの使用を推奨します。
一部の古いブラウザでは、機能が正常に動作しない可能性があります。
音声再生：
音声再生機能は、ユーザーの操作（クリック）によってのみ動作します。
音量に注意して再生してください。
モバイルデバイスでの使用：
デザインはレスポンシブ対応を考慮していますが、デバイスによって表示が崩れる場合があります。

まとめ

倍音計算アプリは、音楽や音響に興味のある方にとって、倍音の理解を深めるための有用なツールです。基本周波数を入力し、倍音を調整することで、音の成分や波形がどのように変化するかを視覚的・聴覚的に確認できます。

学習ツールとして：音楽理論や音響学の学習に役立ちます。
実験ツールとして：さまざまな周波数や倍音を試して、音の違いを体感できます。
教育現場での活用：学生や生徒に音の性質を説明する際の教材として利用できます。

ぜひ、このアプリを活用して音の世界を探求してみてください。

ご不明な点や追加のご要望がありましたら、お気軽にお知らせください。

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