인간의 청각 설명: 당신의 귀가 실제로 하는 일
어떤 주파수는 왜 귀를 아프게 하는지, 아니면 100Hz 베이스 음이 1kHz 음과 똑같이 크게 들리기 위해 왜 100배나 더 강력해야 하는지 궁금한 적이 있습니까? 여기 청각 환상과 함께 인간의 청각에 대한 심층적인 내용이 있습니다.
음향의 여행: 외이, 중이, 내이
소리는 궁극적으로 변동하는 기계적 기압에 불과하지만 인체는 이 보이지 않는 충격파를 음악, 말, 환경 인식의 깊은 감정적 경험으로 번역합니다. 귀는 단순히 수동적인 깔때기가 아니라 활발하고 매우 정교하게 조정된 생체 역학적 분석기입니다.
하지만 말 그대로 공압은 어떻게 신경 신호가 될까요? 이를 이해하려면 음파가 머리 옆에 부딪히는 순간부터 뇌가 교향곡으로 인식하는 순간까지의 여정을 추적해야 합니다.
인간의 귀는 임피던스 매칭 변압기와 정밀한 주파수 분석기 역할을 하여 단일 원자의 지름보다 작은 진동을 감지하는 동시에 즉각적인 파손 없이 1조 배의 음향 힘을 견딜 수 있습니다.
음파가 처음 도착하면 외이의 피부, 눈에 띄는 부분 인 귀를 만납니다. 귓바퀴의 비대칭 된 산등성이는 단순한 장식이 아닙니다. 복잡한 방향성 필터로 작동합니다. 소리가 사용자의 위, 아래 또는 뒤에서 시작되는지 여부에 따라 이개는 파동을 다르게 형성하여 특수한 고주파 취소를 유발하여 뇌가 소리 위치를 계산할 수 있도록 합니다.
파동이 외이도로 이동함에 따라 고막에 부딪칩니다. 외이도는 자연적으로 3kHz 주위에 공명하며 기계적으로 고막에 도달하기 전 이 중요한 대역폭의 주파수를 거의 10 데시벨까지 증폭합니다. 이 진화 적 특성은 인간 언어 자음의 주요 스펙트럼 에너지와 완벽하게 겹칩니다.
다음에, 고막은 뼈, 즉 망치, 모루, 등자를 진동시킵니다. 인체에서 가장 작은 세 개의 뼈입니다. 액체는 공기보다 이동하기가 훨씬 어렵기 때문에 중이는 소리의 파동을 유체가 가득 찬 귀 내부의 달팽이관으로 효과적으로 전달하기 위해 20배 이상의 요인으로 충격 압력을 집중해야합니다.
달팽이관은 뾰족한 모양의, 액체가 채워진 기관이며 바저리 막에 위치한 수천 개의 조류 세포와 접힙니다. 높은 주파수는 막 바닥을 진동시키고 낮은 주파수는 더 나아가서 정점에서 공명하게 됩니다. 여기서, 기계적 운동은 기침이 되고 전자 신경 자극으로 전환됩니다—진정한 청각의 시작입니다.
주파수 영역: 초저주파에서 초음파까지
인간의 청력은 일반적으로 20Hz에서 20,000Hz(20kHz) 사이를 통과한다고 정의됩니다. 20Hz 미만의 주파수를 초저주파라고 합니다. 우리가 그것들을 별개의 주파수로서 "들을"수 없지만, 우리 몸은 육체적인 진동으로서 그것을 느낄 수 있으며, 종종 영화에서 자주 이용되는 현상 인 감각적 인 저주파 감각으로 해석합니다.
반대 쪽에서는, 20kHz보다 큰 주파수가 초음파로 분산됩니다. 도그, 박쥐, 돌고래는 이 스펙트럼에서 의존하지만 사람들에게는 고주파수 한계가 거의 즉시 어린아이 이후에 악화합니다. 오디오 시험은 아래와 같이 50Hz에서 18kHz 사이에서 돌아가며 작동합니다. 소리가 사라질 때를 정확하게 기록합니다.
50Hz → 18kHz. If you hear nothing at the end, that is normal.
플레처 먼슨 곡선
아마 인간의 청각에 관련된 가장 직관에 어긋나는 의결은 우리의 비선형 주파수 응답이 작동하는 방식입니다. 간단하게 말하면 우리는 귀의 맹점을 통해 편향되어 있습니다. 동일한 물리적 소음 스케일(SPL 측정 기준)으로 재생되는 100Hz의 저음 신디사이저 트랙과 1000Hz의 모컬 트랙은 동일한 크기의 사람 청취자에게 소리내지 않습니다.
1930년대, Harvey Fletcher와 Wilden A Munson은 인간의 귀가 중대역에서 압도적으로 감각적이라는 것을 발견했으며, 조용히 들을 때 저음을 듣지 못할만큼 놀라울 정도로 잘려있다는 것을 깨달았습니다. 조용한 상태의 볼륨에서 저음 노트가 중간 대역과 동일한 위치에 서있도록 만들기 위해 소음이 상당히 더 큰 음향의 힘으로 발산해야합니다.
이 생물학적 관례는 왜 여러분들이 밤에 음량을 낮출 때 곡의 베이스가 떨어져나가 평평하게, 수명없는 음향을 가지는 지에 대해 간접적으로 설명합니다. 기기가 아닌 사용자의 귀는 베이스 파장을 성공적으로 차단했습니다.
The 100Hz tone sounds very quiet compared to the 1kHz tone.
The 100Hz tone is now massively boosted to sound equally loud.
청각의 장애: 어떻게 MP3가 당신의 대뇌신경을 속이는가?
주파수의 오류를 넘어서, 우리의 시스템 기능은 소음 마스킹이라는 프로세싱 장애의 단점을 지니고 있습니다. 만약 무거운 소리와 고요한 소리가 밀리초 안에 번갈아 일어나거나 동시성으로 나타나는 경우 귀에 도달하는 소리가 인식 된 부드러운 화음을 실제로 지워버립니다.
그 오류는 요란스러운 데시벨이 달팽이 안의 청세포를 기계적으로 자극시켜 잠시 그 상태에서 정립하지 못하여 마주하는 또 다른 세세한 잔음을 기록 및 판단할 수 없도록 강제하기에 나타납니다. 이러한 신체의 약점은 어떻게 최신의 ACC 나 MP3 와 같은 데이터 최적화 시스템의 심리음향학을 작동하게 만든 원인이기도 합니다.
A solid tone gets completely masked when the burst of noise happens.