眼と耳とフーリエ変換

質問

音は、高い音と低い音をいっしょに聞くと、
中間の音になるということはない。
しかし、光の場合には、赤と青を混ぜると・・・色が変わる。
つまり、耳はフーリエ変換しているのに、眼はしていないということだ。
なぜか？

たぶん、波長の差だと思うけど、すると、
どのぐらいの波長ならフーリエ変換する意義があるのだろうか？
また、進化の過程でフーリエ変換できる眼を持った生物や、変換ができない耳を持った生物はいなかったのだろうか？

回答No.4

sssohei · ベストアンサー

人間の聴覚については、ニューラルネットワークの事が書かれた本で、述べられていることがあるので、少し分かります。
耳の構造で、周波数空間に分解されています。
鼓膜が振動 -> 蝸牛内 -> 基底膜
と伝わるのですが、この「基底膜」が結構長くて、3.5cm程有るらしいのですが、この膜の幅が先端に近い程、広くなるらしいです。（始端部は約0.5mm, 先端部は約0.04mm）
オーム社から1990年に発行された「音声・聴覚と神経回路網モデル」より抜粋して引用^^;

そのため、始端は高周波に強く反応し、先端は低周波に反応すると。。フーリエ変換と言うよりは、ハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせで作られた、アナログのイコライザの様なイメージですね^^;

本題へ、、、あくまで個人的な想像の域を出ないのですが

視覚で得られた情報がどのように脳で処理されているかは分かってないと思うのですが、目と耳の処理方法の差は恐らく、情報量の差と情報の利用方法の差だと思います。

人間の耳で入力される音声は周波数に対応した１次元のデータ（周波数→大きさ（ゲイン？））ですが、
目から入力される画像は位置をもった２次元のデータ（x,y→色）です。

このとき、人によって、目の見え方は異なるはずですが、学習によって「赤」や「青」という抽象化が行われ、見え方が違っても「同じ意味」となり、意思の伝達が行えるので、「色」がどのように表現されているかは、コンピュータのように１つの値として表現されていると仮定します（周波数領域に分解されていないのであながちはずれた仮定とは思わないのですが

もし、この、２次元の画像それぞれの点に周波数毎のデータが含まれていれば膨大なデータになります。

また、情報の利用方法ですが
人間の「聴覚」は主に、現代ではコミュニケーションとして、重要ですが、言葉の無かった頃には、危険感知など、の視覚のサブとして利用されてきました。そのため、ある程度の区分けが可能で重要なのは「音」の強さだったと思います。そのため、人間の耳は、音の大きさのlogに比例して音の強さを感じるのだと思います。

逆に。「視覚」は「物の存在確認」、「位置関係」の確認に用いられて来ました。例えば、「食べ物を探す」のに駆使されたと思います。
我々が森にいて、目が見えないと食糧の確保が難しいです。たとえ木の実があっても安全性を判断する条件を持てませんし、そもそも、どこに何があるか見当がつかなくなります。
このとき、視覚で重要視されたのは「特徴抽出」だと思います。色という形で、「物」と「物」を区別出来れば十分だったため、この様な形になったのではないでしょうか？

先天的、後天的のいずれに関わらず、「視覚」に障害を持った方は、聴覚が優れ、仕草だけで誰か分かったり、物音で大体の位置関係が把握出来るそうです。

コウモリや、イルカは人間の「聴覚」と同じ目的で「視覚」を使用しているようです。逆に彼等の「視覚」はほとんど無く、「聴覚」がずば抜けているそうです

恐らく、進化の過程で、目と耳の機能の分離がなされた結果、今のようになったのでしょう。

＞また、進化の過程でフーリエ変換できる眼を持った生物や、変換ができない耳を持った生物はいなかったのだろうか
残念ながら、詳しくないので分かりません^^;