耳の自動感度調整機能について教えて下さい。

質問

スピーカーから50cm前位から2ｍほど離れる場合に、録音では音量差が大きいのですが、
耳では部屋でも屋外でも同じ位の音量に感じてTVの声がはっきり聴けます。

皆さんも同様に感じられるのですよね？
このことについて知りたいので感想など宜しくお願いします。

回答No.4

HAL2（@HALTWO） · ベストアンサー

A No.3 HALTWO です。

御礼、有り難うございます。

屋外でもかなりの距離まで音が減衰していないように感じるのは Cocktail Party 効果なのではないかと思います。

私の場合は正に焼き肉 Party(笑) 現場でして、友人達と談笑しながら AWMS-VIA から流す英語曲の BGM を聴いていたのですが、友人達との会話の方に注意が向いている状態では 10m 以上離れると、音楽が鳴っているのは判るけれど歌詞内容までは拾えなくなりました。

国際展示場では Booth 端の通路まで 10m ほどあり、天井は展示場の屋根まで大きく開いているのですが、床と Partition で囲まれていることからか、他 Booth からの音や人々の雑踏音が満ちている通路で顧客と話している最中でも AWMS-VIA からの音は英語の Announce 声まではっきりと判りました。

AWMS-VIA の音量は両者共ほぼ同じで、騒音は国際展示場の方が雑多な騒音が多いと思いますが、会話に注意が向いている状態では明らかに差がでましたね。

焼き肉 Party の時は BGM だったので不満はなく、それ以上考察しませんでしたが、後で考えると、左右合成音波に関して言えば AWMS-VIA は殆ど水平無指向性の放射特性となっている一方で、縦方向は各々の方向を向いた Speaker Unit が殆ど点音源からの球面放射となっており、円周上に 6 基配置された Speaker Unit からの合成音は Line Array ほど指向性を変化させているものではないだろうと思います。

このため、野外での反射音は地面以外には殆ど得られない状態になっており、AWMS-VIA からの音に注意を向けて Cocktail Party 効果を利用しないことには歌詞の英単語まで拾えるのはほんの数m まででしたね。

米国に 10 年余り住んで、英会話中は英語で考えて話せるようになっているとは言え、英語は注意を向けないと脳が抜けた単語を補完してくれませんので(笑) Cocktail Party 効果に頼らざるを得ません(^_^;)。

日本語だと文章を構成する単語の半分以上を聞き取れなくても僅かに聞き取った単語から話の内容を再構成できるものですが、英語でそれを行う能力は日本語に較べて半分以下……高周波域の補完が下手な日本人ですので(汗)……だから反射音からの高周波補完が皆無の携帯電話で英会話するのは嫌いです(滝汗)。

＞この効果を、例えば等感度距離曲線とか、理論として確立できないのでしょうか？

反響が得られる屋内では距離が倍になると 3dB 減衰、反響が得られない無響音空間では 6dB 減衰と言われますが、Cocktail Party 効果による補正が加わりますので、対象音の内容が判る距離までは 3dB 或いは 6dB 減衰の直線にはならずに補正が加わった Curve が描かれるでしょうし、対象音を他の音と区別できるということは脳の Cocktail Party 効果が Full に働いているということですので、通常の方法では実験は難しいですね。

薬の効果を調べるためには複数の被験者に対して薬効がある錠剤と薬効のない単なる糖衣錠を与えるように、音の発生源までの距離が判らないようにして複数の発生源からの音を Random に聞き取ってもらい、その音量感の変化を Mic' 測定値と比較することになるだろうと思います。

具体的には直線上 1m、2m、4m、8m……の地点に小さな Speaker を設置し、目隠しをした被験者に対して Random に切り替えた Speaker からの Pulse 音を聞かせてどの Speaker から鳴ったかを述べてもらうといった実験を、誤差が集約されて狭い偏差範囲で近似値曲線が取れるほど実験回数を重ねるといったものになるのでしょうね。

無響音空間ならば高層 Building の屋上に設置された Crane の Boom から幾つも小さな Speaker を吊し、屋上の端に立って Pulse 音を聞くといった手法を採れば実現可能ですね。……周囲は騒音だらけですので Cocktail Party 効果を測定するのに打って付けでしょう。

言語中枢が反応する音声と、反応しない Pulse 音との違い、言語でも子音主体の外国語と母音主体の日本語とで神経を集中させるべき周波数帯域が異なることも考慮した実験が要されるでしょう。……日本語は 1kHz 12dB/oct の LPF (Low Pass Filter) を通しても殆どの言葉を認識できますが、英語は途端に聞き取れない単語が急増しますので、音の悪い携帯電話では (特に米国人ではなく、英国人や印度人が相手だと) 聞き直してばっかりになってしまいます (^_^;)。……言語、Pathband で検索すれば解説が得られると思います。

日本人でも私には滑舌の下手な友人が 1 人居まして……彼と面と向かって話す時は半分ほどの単語を拾えるので集中して聞いている限りは会話が変になることはないのですが、携帯電話を通して話す時は話が食い違ったり、何の話題なのか暫く考えても判らない時があります(滝汗)……多分、彼の発音を聞く時、英語馴れしている私の脳ではかなり高周波の領域まで言語判断に使ってしまっているのだろうと思っています。

多数の被験者に協力してもらい、長期に渡って実験する機会が与えられれば Cocktail Party 効果の理論を体系的な実証結果を添えた論文にすることができるだろうとは思いますが、予算確保も含めて大学の Project みたいになりそうですね。

素敵な Audio LIfe を(^_^)/

お礼

Cocktail Party（カクテルパーティー） 効果の中の一部の中に、自動的に音量を聴きやすく可変する機能と思います。
記事には簡単な説明しかないのですが、
音量を調節し、聴きたい音だけに集中し、経験した言葉と比較し、何を言っているのかを脳が理解する機能と思っています。
まだ科学的に解明されていないみたいですよね。

視覚でも左右されるご意見に基づいて測定してみたいと思いますが、
なぜ興味あるかと言うと、
耳に来ている音を、私たちは実際の音ではなくて、自分に都合よい音に聴く根拠になっているはずで、オカルト記事が氾濫している要因と思うからです。

理論として無いようですので、
仮称：等音圧距離曲線として検討していきたいと思います。
回答ありがとうございました。

回答No.3

HAL2（@HALTWO）

50cm と 2m どころか、もっと凄いのがありますよ(^_^;)。

私が愛用していた BOSE 感性工学製 AWMS-VIA (Accoustic Wave Music System - Virtual Imaging Array) という化け物じみた大きさの CD-Radi'Casette' は 14 畳ある部屋の何処で聴いても同じ音量且つ立体音場を形成し、「そろそろ隣近所に迷惑が及ぶよなぁ」という大音量時に Speaker 部に耳を押し当てるように近付けても耳が痛くなるような爆音にはならず「あれっ？離れて聴くのと大差ない音量だぞっ？」と不思議な体験ができる機器でした。……本体の左右 1m ほどの所に発音源があるかのような疑似発音源形成という不思議な性格も持っており、何人もの友人に体験させて不思議がらせたものですが(笑)。

この疑似発音源形成と空間音量の均等化を伴う VIA (Virtual Imaging Array) という方式……AWMS-VIA を手放して以後も自作 Speaker でいろいろ試してきたことから、今では愛用の卓上自作 Speaker でもできるようになりました(^_^)/。

部屋の何処に居ても同じような音量に感じる空間音量の均等化は「直接音よりも間接音 (反射音) の方が遙かに多い状況」で生じるもので、無指向性 Speaker System を限られた広さの部屋で用いると簡単に再現できます。

人間の耳は広指向性型ですし、Cocktail Party 効果によって脳が音量補正も行いますので、間接音が多くなると音量差や位相差による距離感を掴めなくなる……逆に言えば音量差や音像変化を感じにくくなって大きな立体音場に包まれる感じになってくるというわけですね。

屋外でも発音源から近距離に於いては間接音を脳が山彦 (反射) 音として分離できず、合成して音量補完に用いてしまうのでしょうね。……発音源の大きさや左右音源間隔に対して聴収位置が充分に遠距離になると山彦状態を認識できるようになりますので、脳が合成補完できなくなる分、音量が小さくなってしまいます。

何度か AWMS-VIA を野外や国際展示場 Hall 等に持ち出したことがあるのですが、野外では空間音量の均等化が殆ど生じず、機器から離れた分だけ音量が小さくなりました。……国際展示場では床や Partition 等で反射音を得られますので 30 畳余ほどの Booth でも最後列まで問題なく音を届かせることができました。

疑似発音源の形成は左右発音源 (Speaker) を結ぶ内側部分で音波合成を阻害させてやれば良いようで、広指向性で点音源に近い左右 Speaker の間を本などで埋め尽くしてやれば生じるようになります。

左右 Speaker Unit 間の距離が数十cm 程度であるならば Speaker Box と同等の大きさとなる文庫本などで間を埋めるだけで済むのですが、Speaker が大型化すれば部屋自体を大きくして Speaker の左右間隔も広げなければならず、間を埋める遮蔽物も前後に張り出させて音波会合領域をより広く阻害してやる必要が生じます。……そのため実用的な Speaker の大きさは口径 8cm 程度以下の Full Rante Unit でしょうね。(実際 AWMS-VIA は 口径 5cm の Unit を左右に 3 基用い、低音域は口径 10cm の Super Woofer で補強していました)……現在の愛機である自作 Speaker は口径 12cm ですので Enclosure 断面積を小さくすると共に Baffle 反射を起こさない卵型にすることで何とか左右間隔 1m 以下で VIA 効果を出せるようにしています。(立方体の Enclosure では Baffle 反射波が会合してしまうせいか、3 Litter 箱でも VIA 効果を作れませんでした)

下図は AWMS-VIA が左右各 3 基の Speaker Uit で作り出す反射波の概念図ですが Baffle 反射束を起こさない球形箱や水平無指向性箱の点音源小口径 Unit であれば左右各 1 基の Speaker Unit でも VIA 効果を作り出せるようです。

TV の Speaker は小口径のものでしょうから音源が点音源となって音束が生じず、無指向性に近い広指向性音場になっているでしょうし、左右 Speaker 間を TV Display 本体が遮っていれば疑似音源が左右 Speaker の外側に生じるのが感じられるか、本音源と合成されることにより Speaker Unit よりも大きな音源に感じられるだろうと思います。……Phase Shifter で振ってやれば更に音場が広がって、かつては Nighter Mode と呼ばれた野外音場感にに富んだ音場を形成できます。

Microphone で集音すると Microhone 自体の指向性が影響しますし、これを全て直接音で鼓膜に音を届かせる Headphone で聴いてしまうと脳が補完に用いる間接音が殆ど無い状態になりますので、デンスケ担いで野外録音を行っている最中は実際に耳で聴いていた音とのあまりの違いに悩まされることになります(^_^;)。

でも、家に帰って部屋の中で Speaker から再生させると間接音が生じますので、それなりに音場感が実際に耳で感じていたものに近くなります。……Speaker 再生音が直接音重視に調整されたものでは野外録音現場で Headphone から聴いていたものに、間接音重視に調整されたものでは生耳で聴いていたものに近いものになります。

但し、間接音重視に調節された Speaker の場合、Microhone を手に持って歌う Vocalist の声も Stage に立つ Vocalist を観客席から見ているような音場感になりますので、それが嫌だという人もいますね……私が愛用した BOSE M901CSIV なんて正にその最右翼的な Speaker で、何でもかんでも目の前に疑似 Stage 音場を形成してしまう Speaker でした(^_^;)……捕虫網を Microphone に代えて録音してきた蝉の声が Concert Hall の Stage 中央で朗々と啼くような音になるのはやっぱり変な感じでしたね(笑)。……その代わり、隣の部屋とか窓の外に漏れ出す音はあたかもそこで実際に楽器を演奏しているかのうような錯覚を生み出すことから「オタクの娘さん、Violin が上手になりましたね(^_^)/」なんて隣近所のオバサンに言われて面食らったりしたものですが(笑)。

こんな経験から私は「Speaker 再生は脳の補完が関わる間接音 (反射波) や響鳴音 (Transient 応答特性も含む) の制御が最も重要！ 直接音の周波数特性や歪率なんぞは二の次！ 間接音は実際に耳で聴いてみないと判らないので Micorphone 測定での周波数特性調整なんて二の次・三の次！」としています(^_^;)。

先日、元 PIONEER の技術者だった方の車に同乗して CD を聴かせてもらったのですが、本人は「もっと録音の良い CD を聴かせたかったけれど……」と仰るものの、英語曲の Vocal で英単語が全て聞き取れる明瞭感や、左の Opera Glass 部にちょこんと軸線を乗員から外して取り付けられた Tweeter が耳当たりの良い柔らかな音色ながらも Sizzle Cymbal の存在が (その音像、音量 Balance まで) 判る音を作り出しているのには思わず口元が綻んでしまうほど楽しい体験でした。……Main Speaker は Full Range 4 発の何の変哲もない System なのだそうですが、入念な調整がなされているのが一聴して判る Balance の良さでした。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

多くの情報をありがとうございます。
屋外では遠くに離れた分だけ小さく感じるとありましたので、
屋外で携帯ラジオを聴きますと、部屋同様に0.5ｍから2ｍ位は同じ音量に感じます、さすがに4ｍ以上では小さく感じますが10ｍでも内容が分かりました。

残響で少々離れた場所でも同じ音量に聴こえることは理解できますが、
残響無しの直接音でも感じます。

この効果を、例えば等感度距離曲線とか、理論として確立できないのでしょうか？
ご意見もらえれば幸いです。

回答No.2

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

御質問者様の感じた「感覚」は、正常ですネ☆

音響学的には、「パーティー効果」と呼ばれる現象の延長線上の事象です。
簡単に言えば、多くの人がガヤガヤと話をしていても、遠くの人同士でもお互いに「聴こう」という意識が働くと、その相手の声を選別して聴き取っている、という事なのです。

音の大小、この比をダイナミックレンジ等と言いますが、静かなときは非常に小さい音も聴き取れますが、非常に大きな音の環境では小さすぎる音が聴き取れなく成ります。
耳の感度が実際の音量変化に自動調整されている、という考え方で正解です。もう少し深く考えた場合、耳で感じた振動を脳内で意味の有る「音」と知覚する際に補正されている。と考えて良いでしょう。

目の場合はレンズによって遠いときと近いときのピント調整、明るい場所と位場所では瞳孔の開き方で調整、という眼に備わった機能も活躍しますが、耳にはそのような変化する機能がないので、基本的に脳内での補正がメインとなります。

ところが、この脳内補正が、実空間で聴こえた時にしか、ウマク働かない。
マイクを持って周囲の音を録音しながらヘッドホンでモニターすると、とっても不思議な感じですよぉ。

このような時、御質問者様が感じられた距離による音量差や周囲の反射音、脳内補正が働かないので、かなり違った感じに聴こえます。
この他に、ステレオペアマイクを用いている場合、マイクの方向を変えると、音の方向が変わる、、、アタリマエ？？？　でも、ヘッドホンを外して、首の向きを変えた場合、音の方向が変わった、とは、感じないのですから、、、、

おそらく、絶対的な音をそのまま感知するのでは無く、自分の環境に合わせて、距離間や方向感などを感じ取れるように成っているのでしょう。
もちろん、空間の認知には聴覚だけでは無く、視覚も重要な情報源ですね。

私の場合、小学生の頃から父に連れられて、山里へ入り、ラジカセで野生のうぐいすの録音などを経験したので、音／オーディオに興味を持った最初期から、耳で聴こえたのと、膜を通したのでは、違う物だ。と実感していました。

録音現場では風で揺れる木々の騒音や、近くの道路を走る車の音など、全く気にならなかったはずなのに、録音後の再生では、目的の音よりもそういう周辺の音が大きく感じられ、まだ知識が少なかったガキンチョ時代は、安物のラジカセだからだろ。って思っちゃってた（笑）

大人に成った今でも、オーディオは趣味の一つで、興味が有るため、長い年月でいろいろ知識もソコソコ増えましたぁ～、その結果、マイクやスピーカー、録音機器の問題では無く、人間の聴感力、脳内補正の不思議、生命の神秘という部分なのだ、と、今では理解出来ています。（音響学とか、医学などの専門学を学んだ訳じゃないので、ずいぶん時間がかかった上、かなりウワベだけの知識ですけれど。苦笑）

プロのレコーディングでは、マイクのセッティングにとても神経を使うそうです、時にはほんの数センチで音が違った、録音やり直し、、、なんて事も。マイクを通した音がどのように聴こえるか、高度に予測し機材準備するプロは、知識と経験から得られた感性が要求されるのでしょう。

人間の聴感力（耳に入った音を、脳で感じ、分析する能力）は、本当にスゴイものだ。と思います♪

お礼

やはりカクテルパーティー効果が働いて、実際の音量と違って、耳は聴きやすい音量に自動調整してくれていて、雑音を押さえて、聴きたい音だけを聴いているのですよね？
長年オーディオHiFiを目指して来ましたが、ようやく耳の影響が大きいことに気づきました。（笑）
回答ありがとうございます。

回答No.1

asciiz

人間の耳と脳は、これまでに体験してきた感覚を元に、音を補完したり、特定の音に集中して聴き分けたりすることができます。
ですので、屋外のノイズの多い中でも、TVの音を普通に聴けたりします。
雑踏の中であっても、対面で話している相手の言葉を聴けるのも、その一つですね。
ただこのときは、口の動きなど、視覚情報も利用して、相手の音声を聴けています。

コンピュータや電子機器には簡単にはできないことを、人間の脳内では何の苦労もなく、実行してしまっているんです。

それを逆に応用すると、錯覚ならぬ「錯聴」という体験ができます。
実際には鳴っていないはずなのに、勝手にメロディーを補完してしまったり…。
なぜか、ノイズのある方が聞きやすかったり……。

＞イリュージョンフォーラム
＞http://www.kecl.ntt.co.jp/IllusionForum/index.html

こちらの「錯聴一覧」タブをクリックして、それぞれの体験Flashで、自分の耳を試してみましょう。

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機械であるマイクには、そのような体験による聞き分けなどできないので、外部ノイズがあればそのまま拾ってしまうし、大きい音は大きく、小さい音は小さくしか拾えません。
それで、人間の聴いた感じとはずいぶん違ってくることがある、という訳です。

お礼

回答ありがとうございます。
紹介していただいた記事はすばらしいですね。
本よりも分かりやすいのでこのような記事を探していました。
映像ではＴＶで目の錯誤番組で承知していましたが、
耳の錯誤はあまり認識していませんでした。
HiFiに聴くにはこのような耳の聴こえ方を熟知しないと、
何を聴いて判断しているのかな？と思いました。

バイノーラル録音をくすぐったい音で聴けましたが私には感じませんでした。
又、音量を自動的に聴きやすい音量に調整する機能の記事は在りませんでした、記事がありましたらよろしくお願いします。