「どんな音も波の足し算」

人類史上　最重要方程式ベスト10 その2

フーリエ変換は複雑な波を単純な周波数成分に分解する技術

フーリエ変換（Fourier Transform）は一見難しく感じますが、イメージさえ掴めばとても直感的で「音楽や光を分解する魔法の道具」のようなものです。中学生向けにやさしく説明します。

■ フーリエ変換って何？

一言で言うと：
どんな波でも、「いろんな高さの音の組み合わせ」に分ける方法。

分野　　使い方の例
音楽　　曲の中の音の高さ（周波数）を調べる
画像　　写真のぼかしや鮮明化（MRIやCTスキャンも）
通信　　スマホやWi-Fiの信号を分解して復元
地震　　地震波を分析して、どこが揺れたかを見る
宇宙　　星や銀河の光を分けて、何でできているか調べる

■ たとえば「音」を考えてみよう！

ギターの音やピアノの音を録音すると、波みたいな形が見えますよね？
でもその音は「いくつかの音（周波数）」がまざったものです。

フーリエ変換を使うと、
• この音には「ド（261Hz）」が何%、
• 「ミ（329Hz）」が何%、
• 「ソ（392Hz）」が何%入ってるか
というふうに、「音の成分表」みたいなものを作ることができます。

■ たとえるなら…

● フーリエ変換は「プリズム」
光 → 白いけど、プリズムに通すと「虹（赤・青・緑…）」に分かれる。
音 → ゴチャっとした音をフーリエ変換にかけると「ド・レ・ミ・ファ…」に分かれる。
つまり「混ざったものを、きれいな材料に分ける」のがフーリエ変換！

■ 中学生向けまとめ

音や光などの波を「材料（周波数）」に分ける技術
プリズムが光を虹に分けるように、フーリエ変換は波を音に分ける
身の回りの音楽・画像・スマホ・宇宙にまで使われる