日本語音声学

第26回

聴こえのしくみ その1

今日のポイント
発音記号テスト
聴覚器官の解剖
可聴範囲
音の大きさ(ラウドネス)
復習テスト

やっほう〜!

やっほう〜! 今日も元気だね。

ところで、音声って誰かが聞いてくれることによって存在するんだよね。

そうだね。


一方的に話すんじゃなくて、

相手がどう聞いているかってとっても大事だよね。

知ってる?

何?

人が言語音を聞くときは機械で聞くのと違った複雑な聞き方してるんだ。

へ〜、どんな風に?

じゃあ、今日は音の聴こえのしくみについてみてみよう。



1.聴覚器官の解剖

まずは人が耳で音をどうやって聞いているかについてだよ。


耳の解剖

外耳・中耳・内耳の図















人間の耳は大きく分けると、外耳、中耳、内耳に分かれる。

外耳(がいじ)は、外界の音が耳介から外耳道を通って鼓膜に効率よく伝わるような構造になっている。

中耳(ちゅうじ)には耳小骨という3つの骨がある。

鼓膜側から、つち骨、きぬた骨、あぶみ骨って言って、この3つは全部つながってるんだ。

てこの原理で鼓膜の振動を増幅して内耳(ないじ)に伝える。


(耳小骨の図)










内耳には聴覚器官の蝸牛(かぎゅう)と平衡器官の前庭(ぜんてい)がある。

音を聴くだけじゅなくて、体の平衡感覚を保つ役にも立っているんだね。

蝸牛はカタツムリのような形で、中はリンパ液で満たされているんだ。

「蝸牛」ってカタツムリのことなんだよ。知ってた?

その蝸牛で中耳からの音の振動をふるい分けして、神経パルスに変えて、聴神経に伝える。

えっ!「ふるいわけ」って?

蝸牛は渦巻きの入り口から先端まで感じる高さの音が違うんだ。

入り口は高い音、先端は低い音を感じるようになってるんだ。

これを応用したのが、聴覚障害の方のための人口内耳だよ。

手術で蝸牛に電極を入れて刺激すると、音が聴こえるんだ。

へ〜、すごいね。

(蝸牛を引き延ばした図を入れる

CochSimを使ってみよう!
ロンドン大学(UCL)のHPにあるよ。
CochSim

- Cochlear Simulation


このソフトで蝸牛の基底板の振動を見てみよう。

いろいろな音に対する蝸牛の振動の様子が観察できるよ。
サムネイルをクリック
すると大きく見えます。→
画面上部の音声が、右側の蝸牛の基底板の「特定の周波数」のところを振動させる

様子がデモで見られるよ。


縦軸には周波数の目盛があるので確認してね。
見てみたい音をメニューから選んで。。。
@パルス波
Aパルス列
Bノコギリ波
Cノコギリ波(no...)
Dサイン波
E矩形波
F2つのサイン波の合成
Gホワイトノイズ
H母音[a]
I母音[i]
スタートボタンを押すとデモが始まる。
再生する音の周波数が変えられる。
再生する音の波形の振幅が変えられる。
Imput→print 画面の印刷ができるよ。

入力音のよって反応の違いがどのように出るかを観察しよう。




2.可聴範囲

ところで、人ってどのくらい範囲の周波数の音を聞いているか分かる?

【ここがポイント!】
人間の可聴範囲はこのくらいだっていわれてるよ。
20Hz以下
超低周波
20Hzから20kHz
人間の可聴音
20kH以上
超音波
他の動物はもっと聞こえてるんだ!すごいよね。
20Hzから20kHz
15Hzから50kHz
60Hzから65kHz
150Hzから150kHz
50Hzから10000Hz
3kHzから150kHz

1kHzから120kHz



訓練用の犬笛を吹いてみよう!聴こえるかな?

   wavesurferで周波数を調べてみてね。




3.難聴の種類

Hear Lossを使ってみよう!
ロンドン大学(UCL)のHP
Hear Loss

音の強さ・周波数・スペクトル情報を変化させて様々な要因による

「難聴を体験」
するソフトだよ。
サムネイルをクリック
すると大きく見えます。→
Speech/Music/Noiseのボタンから聞く音を選んでね。

2つ以上を同時に聞くこともできるよ。

次に、何を聴こえにくくするかを選ぶ。(3種類)

@振幅に対する感度
A周波数帯
Bスペクトル情報

それぞれについて難聴度をどのくらいにするかを選ぼう。


→それぞれの帯をマウスでクリックすると10段階変化するよ。

スピーチ・音楽・ノイズによって「同じ条件の聴こえ」でも違いがあるかな?

あるとしたら、その理由を考えてみようね。




4.音の大きさ(ラウドネス)

テレビとかで同じボリュームじゃ低い音は高い音より聞きづらいので

ボリュームを上げたって経験はないかな?

あるある。

人間の耳はそんな風にできてるんだ。

どんな風に?

つまり、音の高さによって同じ音の強さでも聞こえ方が違うんだ。

等ラウドネス曲線ってのがあるんだけど。。。

これはね、横軸が音の高さ(周波数)、縦軸が音の物理的強さを示すグラフ。

で、このなみなみは?

同じ線のところが人が同じ「大きさ」だって感じるところだよ。

同じ強さの音でも周波数が違うと人に聞こえる「大きさ」が違うんだ〜。

そうなんだ。

で、このなみなみ何に使えるの?

いろいろあるけど、たとえば騒音計。

騒音計?あの「ただいま何ホン」ってやつ?

そう、騒音計って機械だから、全部の周波数の音を均等に物理的強さを測ることもできる

けど、このなみなみを応用して人の耳に少しでも近づける測り方もできるんだ。

だって、本当の騒音を聞くのは人だもんね。

なるほど。


騒音計を使って、教室の音、いろいろな場所の音を測定してみよう。

機械の耳(F特性)と人間に似た耳(A特性)で同じ騒音を比べてみよう。



5.復習テスト
それでは、まとめのテストです!
名前

メールアドレス

学籍番号


1.鼓膜に一番近い耳小骨はどれ?
アブミ骨 ツチ骨

2.蝸牛の入り口近くではどんな音を感じているか?
高い音 低い音

3.等ラウドネス曲線は何を表していいるか?
音の周波数別の物理的強さの変化 人の音の周波数別の感じ方の違い

4.等ラウドネス曲線で一番感度が高いのは?
100Hz4000Hz

5.人の可聴周波数は20Hzから○○Hz?
2kHz20kHz

6.今日の授業の進度はどうでしたか?
もっと速くてもいい ちょうどいい速すぎた

7.今日の授業のコンピュータ操作はどうでしたか?
簡単だった 大体大丈夫大変だった

8.授業の感想・今後の希望