周波数と時間の関係は、数字だけ見ると単純そうに見えます。ですが、そこに「逆相」という条件が入ると、1周期で考えるのか半周期で考えるのかで迷いやすくなります。
特にこのテーマは、周波数が分かっていても、位相のズレを時間に直せないと手が止まりがちです。波の動きを時間でどう捉えるかを整理しておくと、録音やミックスで起こる位相のズレも理解しやすくなります。
それでは、まず問題を解いてみましょう
目次
過去問｜2024年ステップⅠ 第24問
今回の問題は、サウンドレコーディング技術認定試験【2024年 ステップⅠ 第24問】をベースに、学習用として一部アレンジして出題しています。
このテーマは定番なので、考え方ごと押さえておくと応用が利きます。
問題＝答え｜暗記用ワンフレーズ
逆相になる遅れ時間＝半周期
※180度ズレ＝周期の半分
本回の学習ゴール
・逆相が半周期のズレで起こることを説明できる
・50Hzの周期を求められる
・周波数から逆相になる遅れ時間を出せる
対話講義（Q&A）｜逆相になる遅れ時間とは何か
タカミックス
先生、50Hzの波が0.01秒遅れると逆相になるって、いきなり言われると少し分かりにくいです。
まず50Hzって、どう考えればいいんですか？
サウンド先生
まずはそこから整理しよう。
50Hzというのは、1秒間に50回、波が振動するという意味だよ。
タカミックス
1秒間に50回ということは、波の山と谷のセットが50回くり返される、という感じですか？
サウンド先生
そう考えていい。
波が1回ぶん元の形に戻るまでの時間を、周期という。
50Hzでは、1秒間に50回くり返すから、1周期の時間は1秒を50で割れば求められる。
タカミックス
ということは、1÷50で0.02秒ですね。
サウンド先生
その通り。
50Hzの波は、0.02秒で1回ぶんの波を終える。
つまり、0.02秒遅れると、波はまた同じ形に戻る。
タカミックス
では、逆相というのは、0.02秒遅れた状態ではないんですね？
サウンド先生
そこが大事なポイントだね。
逆相は、同じ形に戻ることではなく、山と谷がちょうど反対になる状態のこと。
波の山だった部分が谷になり、谷だった部分が山になる状態だ。
タカミックス
でも、なぜ山と谷が反対になるのが、1周期の半分なんですか？
サウンド先生
いい質問だね。
波は、山から始まったあと、真ん中を通って谷へ向かい、そこからまた真ん中を通って次の山へ戻る。
つまり、1周期の流れは「山→谷→次の山」と考えられる。
タカミックス
山から次の山までが1周期なんですね。
サウンド先生
そう。
そして、山から次の山へ戻る途中のちょうど半分の位置に谷がある。
だから、1周期の半分だけ遅れると、元の山の位置が谷になる。
これが逆相だよ。
タカミックス
なるほど。
1周期ぶん遅れると同じ形に戻る。
でも半周期だけ遅れると、山と谷が入れ替わるわけですね。
サウンド先生
その通り。
だから、逆相になる遅れ時間は、1周期の半分で考える。
50Hzの1周期は0.02秒だから、その半分を求めればいい。
タカミックス
0.02秒÷2で、0.01秒ですね。
サウンド先生
その通り。
この問題では、まず50Hzから1周期を求める。
次に、逆相は半周期だと考える。
だから、0.02秒÷2＝0.01秒になる。
タカミックス
つまり、50Hzは1周期が0.02秒。
逆相はその半分なので、0.01秒遅れると山と谷が反対になる、ということですね。
サウンド先生
そういうこと。
つまりこう考えれば答えにたどり着ける。
50Hzは1秒間に50回振動するので、1周期は0.02秒。逆相は半周期のズレだから、0.01秒遅れると逆相になる。
詳しい解説｜なぜその答えになるのか
まず結論から言うと、50Hzの波が逆相になる遅れ時間は0.01秒です。
選択肢で言えば「1」です。
最短の解き方は次の通りです。
50Hzの周期＝1÷50＝0.02秒
逆相になる時間＝0.02秒÷2＝0.01秒
これで終わりです。
では、なぜこれで求まるのかを整理します。
周波数50Hzとは、1秒間に50回振動するという意味です。
したがって、1回ぶんの振動にかかる時間、つまり周期は
周期＝1÷周波数
周期＝1÷50
周期＝0.02秒
となります。
次に、逆相の意味です。
逆相とは、元の波に対して位相が180度ズレた状態を指します。
波1回ぶんは360度なので、その半分である180度のズレは、時間で言えば半周期に当たります。
したがって、
逆相になる遅れ時間＝周期÷2
＝0.02秒÷2
＝0.01秒
となります。
ここでの重要ポイントは、「逆相＝1周期ズレ」ではないことです。
1周期遅れると、波は元の位置に戻るので同相です。
逆相はその半分、つまり半周期遅れたときに起こります。
復習として押さえたいのは次の流れです。
周波数から周期を出す
↓
逆相は180度だから半周期と考える
↓
周期の半分を求める
この流れが頭に入っていれば、周波数の数字が変わっても対応できます。
なお、0.01秒は10ms、0.02秒は20msです。
秒とミリ秒の換算でも迷わないようにしておくと、選択肢問題で強くなります。
他の選択肢が誤りな理由
- 20ミリ秒
20msは0.02秒で、これは1周期分です。1周期遅れは同相なので、逆相ではありません。
- 100ミリ秒
100msは0.1秒です。50Hzの周期0.02秒と合いません。5周期分に当たるため、これも逆相ではなく同相です。
- 0.2秒
これは0.02秒の10倍です。10周期分の遅れなので、やはり同相です。逆相になる半周期とは一致しません。
実務・DTMへの応用
この考え方は、マイクを2本立てたときや、同じ音を少し遅らせて重ねたときの位相ズレを考える場面で役立ちます。
たとえば同じ音を二重に重ねても、タイミングがわずかにズレるだけで、ある帯域では強まり、ある帯域では弱まることがあります。これは波どうしの位相関係が変わるからです。
特に低い周波数は周期が長いので、少しの時間差でも位相への影響を具体的に考えやすいです。
また、ディレイやダブリング、マイク位置の違いによる音の変化を理解するときにも、「周波数→周期→位相のズレ」という見方ができると整理しやすくなります。
単に「なんとなく薄くなった」「なんとなく低音が減った」で終わらず、時間差が波にどう作用しているかを考えられるようになります。
結論の整理
2024年 ステップⅠ 第24問の正解
0.01秒
一言まとめ
逆相は180度ズレなので、遅れ時間は1周期ではなく半周期で求める
