物体の方向付けは.音源に注意を向けたり遠ざけたりするのに役立ち.それによって目的の物体を見つけたり.危険を避けたりする.生存に不可欠な能力である。 それでは.聴覚系が水平方向と垂直方向の音源をどのように定位しているのかを探ってみよう。 水平方向の音源定位は.主に両耳分析によって行われる。両耳分析とは.聴覚中枢が両耳で受けた音のタイミングと強さを比較することによって音源の位置を決定することである。
例えば.左側から音が聞こえてきた場合.必然的に左耳に先に到達し.ある時間差で右耳に到達するとしよう。この時間差が耳間時間差である。
頭の直径より小さい波長の音波は.頭の片側から反対側へ回折する。
頭の回折距離は最長で575pxであり.大気音速340m/sの場合.この距離による最大耳間時間差は約0.67msで.これは純音1.5Hz周期と等価である。
この音室間時間差は音室間位相差として聴覚に反映され.1.5Hz以上の音は360以上の音室間位相差を持つ。
したがって.音室間時間差は音源の情報を正確に伝えることができない。
実際.1.5Hz以上の音は頭の中で音の回折を形成せず.2Hz以上の音は頭の片側から反対側へ移動する際にヘッドシャドウを形成する。 この頭影は.高周波の音の位置を特定するための音響的な根拠となる耳間音圧差の形成原理であり.耳間音圧差の大きさは周波数によって変化する。
一般に周波数が高いほど耳間音圧差は大きくなり.5kHzや6kHz以上の音では最大20dBの耳間音圧差が形成され.これらの高周波音の定位が容易になるのは間違いない。 水平面における両耳連動音源定位は.主に低周波の両耳間時間差と高周波の両耳間音圧レベル差に依存します。
中周波域の耳介間時間差は正確な音源情報を得られず.耳介間音圧差は小さすぎるため.2kHz～3kHzのような中周波域の純音定位は精度が低くなります。 垂直地における音源定位は.耳間距離の差という音響情報ではなく.スペクトル情報に依存する。
中央垂直面では.すべての位置で耳間時間差または耳間音圧差がゼロであるが.非中央垂直面では.すべての位置が耳から外側に伸びる椎体面上にあり.この椎体面上の任意の点での耳間時間差または耳間音圧差が一定であるため.耳間差は垂直面または前後方向への定位に対してあいまいな音響情報になり.この椎体は.”ambiguous
vertebrae
「曖昧椎骨
“と呼ばれています。 耳介の表面には凹凸があり.耳介腔内で形成された音波とその反射波が混ざり合うことで.元の音波のスペクトルにはいくつかの特徴的な山や谷ができる。
反射波の形成は音源の垂直面の角度で決まるため.垂直面の異なる音源はスペクトル的に異なる特性を形成する。
垂直方向の音源の定位はスペクトルの形状に依存するため.正確に定位するためには音源の周波数帯域が広くなければならず.純音や狭帯域のノイズは垂直方向の定位に大きな誤差をもたらす。
片耳を塞いだり.片耳難聴の患者を検査するようなモノラル聴覚の状況では.垂直方向の音源定位はあまり影響を受けませんが.水平面方向の定位はすべて良い耳に有利に働きます。