■１■人間や多くの動物は音を情報交換に用いており、また音で周囲の状況や空間構造を把握している。動物が環境を把握するための物理的情報として音を受け取る場合にこれを聴覚という。聴覚器官の聴覚細胞が音によって刺激されることにより音を感じる。陸上脊椎動物においてはこの感覚器官が耳である。
■２■音の大きさはその圧力または常用対数を用いたデシベル値で表される。
人間の可聴な最小音は約20μPaだ。音圧レベルが85dB超の音を長期間聴き続けると、耳鳴りや難聴などの聴覚障害を引き起こすことがある。130dBでは人間の聴覚が安全に耐え得る限界を越え、重篤な痛みや永続的障害の原因となりうる。
図はwikipediaより借用・調整したもの
■３■可聴帯域は耳の構造に依存する。上図は耳経路で感じられる場合の、音波が神経細胞の発火に変換されるまでを概念化した図だ。左端の青で示した音波が、赤の鼓膜で感受され、黄色の蝸牛を介して緑の有毛細胞で紫の周波数スペクトルに分解され、オレンジの神経細胞の発火として大脳へと伝えられる。
■４■改めて表現すると、耳介で集音された空気振動が鼓膜を震わせ、その振動が耳小骨を経て内耳にある基底膜の振動に変換され、さらにその振動を内有毛細胞が拾って電気信号に変換して脳に伝達する、というのがおおまかな音を認知する仕組みだ。それぞれの構造・挙動が耳の周波数特性に寄与している。
■５■耳は便宜上、外耳・中耳・内耳の３つの部分に分けられる。｢外耳｣は目に見える耳と耳の穴、つまり耳介と外耳道からなり、その最奥に鼓膜がある。外耳道内の空気の周期的な圧力変化が鼓膜の前後振動を起こし、それが音として認識される。鼓膜から奥が｢中耳｣で骨に囲まれた鼓室という小部屋がある。
■６■｢中耳｣には耳小骨(つち骨･きぬた骨･あぶみ骨)がある。鼓膜面での音圧はこの骨を通って内耳に送られる時、面積による昇圧で(50／３≒)17倍に増強されて伝えられる。この音はさらに耳小骨連鎖で回転軸から入出力端までの距離比に応じたテコの原理で昇圧比約1.3倍が加算され、約22倍の昇圧が得られる。
「エピネシス」Ｘ より借用・加工
■７■｢内耳｣は主に三半規管と蝸牛殻からなる。前者はその３軸直交の幾何学的配置と形態からも明白なように平衡感覚を司り、また後者は聴覚器官の主要な部分である。蝸牛殻の巻きはほぼ２＋(3／4)、つまり約2.75だが、これを2.73の近似値と捉えればここにも273の10進法ホロンがあるとも見て取れる。
■８■可聴帯域は20Hz〜20000Hz程度というのが定説だが、これを超えた帯域を持つ音声信号を異なる音質として認知できるという複数の実験報告があり、ハイレゾがより広い帯域を扱う根拠となっている。実際にそれだけの広い帯域を持つ情報をどう扱っているのかには諸説があり、現在でも研究解明中である。
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on 20240211 Sunday
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