音の物理的要素

私たちの聞く能力は、私たちの周りの世界についての情報を提供するために不可欠です。 音は、物体がその周りの空気を振動させるときに生成され、この振動は空間を移動する波として表すことができます。 例えば、枝が木から落ちて地面に当たった場合、枝が地球に当たったときに枝の周りの空気圧が変化し、その結果、空気の振動が衝突から生じる音を生 多くの人が気づいていないことの一つは、音波は物理的性質を持っているため、それらが発生する環境の影響を受けているということです。 例えば、宇宙の真空では、真の真空では、振動して音波を引き起こすものは何もないので、音は発生しません。 音の二つの最も重要な物理的性質は、周波数と振幅です。 周波数は音波が振動する速度であり、ノイズのピッチを決定します。 高い周波数の音はフルートや鳥のさえずりのように高いピッチを持ち、低い周波数の音はチューバや大きな犬の吠えのように低いピッチを持ちます。 音波の振幅は、それらが空気中を移動するときの振動の強さと考えることができ、それは音の知覚されるラウドネスを決定する。 図1に示すように、音波のピークが小さい場合、音はより静かに知覚されます。 ピークが大きい場合、音は大きく見えます。 それも、海の波のような音波を考えるのに役立つかもしれません。 あなたがまだ水の中に立って、あなたの足の近くに小石を落とすと、それはあなたにあまり影響しない小さな波紋（小さな波）を引き起こします。 しかし、荒天の中に海に立つと、大きな波があなたをノックダウンするのに十分な強さかもしれません！ 水の波の大きさと強さと同じように、音波の大きさと強さは、あなたが聞くものに大きな影響を与えることができます。

音波は、私たちの周りの環境と魅力的な方法で相互作用します。 あなたは今まで救急車が近づいて、あなたを渡すときと比較して、それが距離にあるときに救急車のサイレンが異なる音どのように気づいたことが これは、音がある点から別の点に移動するのに時間がかかり、音源の動きがそれを聞いている人に届くにつれて波の周波数と相互作用するためです。 救急車が遠くにいると、サイレンの周波数は低くなりますが、救急車が近づくにつれて周波数が増加します。

しかし、音は距離だけでなく、他の物体によっても影響されます。 誰かが別の部屋からあなたを呼んでいた時に戻って考えてみてください。 あなたはおそらく、彼または彼女があなたのすぐ隣にいたときよりも、別の部屋からそれらを聞くのが難しいことに気づいたでしょう。 あなたの間の距離は、彼または彼女が別の部屋にいるときに人が聞くのが難しい唯一の理由ではありません。 人は音波が環境の目的によって吸収されているのでまた聞きにくく、より遠くに電話している人は、より多くの目的があなたの間にある、従って音波のより少ない最終的にあなたの耳に達する。 その結果、人が大声で叫んでいるときでさえ、音は静かでこもっているように見えるかもしれません。

耳の構造

私たちの耳は、外耳、中耳、内耳と呼ばれる三つの主要な部分に分かれている複雑な解剖学的構造です。 外耳は耳の唯一の目に見える部分であり、主に環境から外耳道に音を漏斗状にするために使用されます。 そこから、音は中耳に入り、鼓膜と耳小骨と呼ばれる3つの小さな骨を振動させ、音のエネルギーを内耳に伝達します。 エネルギーは内耳に移動し続け、蝸牛によって受信されます。 蝸牛は、カタツムリの殻のような形をした耳の中の構造であり、それは音のエネルギーを感じることができる感覚的な”有毛細胞”が存在するコルティの 蝸牛は音を受信すると、これらの有毛細胞によって検出された信号を増幅し、聴覚神経を介して脳に信号を送信します。

音と脳

耳は環境からの音を受け取る責任がありますが、これらの音を知覚し、理解するのは脳です。 脳の聴覚皮質は側頭葉と呼ばれる領域内に位置し、音の処理と解釈に特化しています（図3参照）。 聴覚皮質は、人間が音声や環境内の他の音を処理して理解することを可能にする。 聴覚神経からの信号が聴覚皮質に到達しなかった場合はどうなりますか？ 脳損傷により聴覚皮質が損傷すると、音が理解できなくなったり、言葉の意味が理解できなかったり、二つの異なる楽器を区別できなくなったりすることがあります。 脳の他の多くの領域も音の知覚の間に活性であるので、聴覚皮質に損傷を有する個人は、しばしば依然として音に反応することができる。 このような場合、脳は音を処理しても、これらの信号から意味を作ることはできません。

あそこから音が聞こえるのかあそこから音が聞こえるのか？

人間の耳、および他の動物の耳の重要な機能の1つは、環境からの音を外耳道に漏らす能力です。 外耳は耳の中に音を漏斗しますが、これは音が頭の側面から来る場合にのみ最も効率的です（直接前または後ろではなく）。 未知のソースからの音を聞くとき、人間は通常、音が配置される可能性がありますどこに向かって自分の耳を指すように頭を回します。 人々は頻繁に車にあり、救急車を聞くときのようにそれを実現しないでこれをし、サイレンがどこから来ているか見つけることを試みるためにあなたの頭を動かしなさい。 犬のようないくつかの動物は、人間よりも音を見つけるのがより効率的です。 時には動物（いくつかの犬や多くの猫など）も、物理的に音の方向に耳を動かすことができます！

人間は、音がどこから来ているのかを判断するために二つの重要な手がかりを使用します。 これらの手がかりは次のとおりです: （1）音が最初に当たる耳（耳間の時間差として知られている）、および（2）各耳に到達したときの音の大きさ（耳間の強度差として知られている）。 犬があなたの体の右側で吠えなければならなかったら問題を回し、その方向で見ることを有しない。 これは、吠えることによって生成された音波があなたの右耳に大きな音で、その結果、あなたの左耳を打つ前にあなたの右耳を打つためです。 音が右から来るとき、なぜそれは音があなたの右の耳に大きくなっているということですか？ 誰かがあなたを呼んでいる音をブロックしたり吸収したりするあなたの家の中の物体のように、あなた自身の頭はあなたに向かって移動する音の波をブロックする固体の物体であるからです。 音が右側から来るとき、彼らはあなたの左耳を打つ前に、あなたの頭は音波のいくつかをブロックします。 これにより、音が右から大きくなるように認識され、それによって音がどこから来たのかを知らせることができます。

あなたは楽しい活動を通してこれを探索することができます。 あなたの目を閉じて、親や友人にあなたの頭の周りのどこかのキーのセットをジングルするように依頼してください。 これを数回行い、毎回、キーの位置を指し示してから目を開いて、あなたがどれほど正確であったかを確認してください。 チャンスは、これはあなたのために容易であるある。 今、片耳をカバーし、再びそれを試してみてください。 片耳のみを使用すると、タスクが困難であること、またはあなたが正しい場所を指すことにあまり正確ではないことがあります。 これは、あなたの耳のいずれかをくぐもっているので、各耳に到達する音のタイミングや強度についての信号を使用する能力を弱めているためです。

ゲームや映画の没入型オーディオ

オーディオエンジニアが三次元オーディオ（3Dオーディオ）を作成するとき、彼らは私たちが音を見つけるのに役立つすべての手掛かりを考慮に入れなければならず、彼らはこれらの手掛かりを使って特定の場所から来たものとして音を知覚するように私たちをだます必要があります。 3Dオーディオでは、ヘッドフォンとスピーカーを介して送信する物理的な音源の数が限られていますが（例えば、ヘッドフォンを持つ唯一の二つ）、それはより多 3Dオーディオエンジニアは、頭の形状と耳の位置に基づいて、音波がどのように到達するかを考慮することで、この偉業を達成することができます。 たとえば、オーディオエンジニアが目の前から少し右に来ているようなサウンドを作成したい場合、エンジニアは最初に右のヘッドフォンで再生を開始し、左に比べてこのヘッドフォンでわずかに大きくなるようにサウンドを慎重に設計します。

ビデオゲームや映画は、これらの3Dオーディオのトリックと組み合わせると、より没入型で生き生きとします。 たとえば、映画を見るとき、映画館内のスピーカーのセットは、あなたが見ているものとあなたが聞いているものの間の一致を可能にするために音の方向 たとえば、映画を見ていて、女優が画面の右側で電話で会話をしているとします。 彼女のスピーチは、主に右のスピーカーを介して再生を開始しますが、彼女は右から左に画面上を移動すると、音は徐々にスムーズに彼女に従います。 この効果は3D可聴周波効果を可能にするために堅いsynchronyで働く多数のスピーカーの結果である。

仮想現実（VR）は、あなたが見ているか、仮想空間内の位置に基づいて音の方向を変更することにより、この没入型体験をより高いレベルに取ります。 VRでは、定義上、あなたは事実上シーンに置かれており、視覚と聴覚の両方の経験は現実の世界のあなたの経験を反映する必要があります。 成功したVRシミュレーションでは、あなたの頭の動きの方向とあなたが見ている場所は、あなたが発信元としてオーディオを知覚する場所を決定します。 宇宙船を直接見て、そのエンジンの音はあなたのまっすぐ前から来ているが、左に回し、今の音は右からあなたに来ます。 大きなオブジェクトの後ろに移動し、今、仮想音波が直接オブジェクトをヒットし、音を減衰させ、それがよりこもって静かに見えるように、間接的にあ

結論

映画やビデオゲーム業界の研究者や専門家は、聴覚についての詳細を学び、私たちのエンターテイメント体験を強化するためにシミュレートされた音 いくつかの科学者は、脳がどのように音を処理するかに焦点を当て、他の人は音波自体の物理的性質を分析します。 いくつかは、他の動物がどのように聞いて、自分の能力を私たち自身と比較するかを調査することさえあります。 次に、映画やビデオゲーム業界の専門家は、この研究を使用して、映画の視聴者やゲーマーの体験をより没入型にするのに役立ちました。 仮想環境では、設計者は、実際の生活の中で音波が行うように仮想音波を動作させることができます。 あなたがビデオゲームをプレイしたり、映画を見ているとき、それはこの経験を作成するに入った研究と時間を当然のことながら取るのは簡単です。 たぶん、没入型サウンド技術の次の進歩は、あなたと音波についてのあなた自身の好奇心と聴覚システムがどのように動作するかから始ま

用語集

振幅：音波の大きさ、その音の知覚されるラウドネスに影響を与える音の属性。

ピッチ：振動の周波数または速度の関数として経験される音の品質; トーンや音の高さや低さの知覚される程度。

ドップラー効果：ノイズの発生源と観測者が互いに向かったり離れたりするときの音波の周波数の増加または減少。

蝸牛:通常はカタツムリの殻のようにコイル状に巻かれ、聴覚の感覚器官を含む内耳の（主に）中空の管。

聴覚皮質：聴覚によって受信された情報を処理する側頭葉に位置する脳の領域。

両耳間の時差: 二つの耳で受信した音の到着時間の差。

耳間強度差：両耳が受信する音のラウドネスと周波数の差。

Three-Dimensional Audio:ステレオスピーカーやヘッドフォンによって生成されるものを操作するために使用される効果音のグループで、三次元空間内の任意の場所に音源

利益相反に関する声明

著者らは、本研究は、利益相反の可能性があると解釈される可能性のある商業的または財政的関係がない場合に行われた