2つの耳で3次元座標での音源を特定するには

お世辞にも数学や物理の有識者とは言えない者なので多分笑われると思いますが、
言いたい事と努力（熱意？）が伝われば幸いです。
お聞き苦しい点、心より申し訳無く思う次第です。
では、

ｘ軸ｙ軸ｚ軸からなる3次元の中で、任意の2点（これが耳です）から
得られる音の強弱の差を元に、音源からの「距離の比」を導き出し、
そこからその音源の座標を1点に特定できるか？
また２CH、５．１CHでの違いはどうか？
我々は普段、どうやっていとも簡単に音が鳴った場所を判断できるのか？

右と左の耳は対象形じゃありませんので

対称

音の入射角度によって音質も変わります

一番大きな手がかりは左右の耳に音がそれぞれ届くまでの時間差。
正面や真後ろの音源なら時間差はゼロだけど、真横からなら頭の
大きさ／音速でだいたい0.6msの時間差が生じる。

あとは2〜3の人が指摘しているように、耳たぶの形による特定
周波数の減衰や強調（共振効果によって強調される部分もある）、
さらには頭の反対側から来た音は頭蓋を通過することによって減衰
する成分があるので、そういったことを全て脳が情報処理し、
三次元定位の認知を可能にするわけです。

逆にいうと、こういう処理を電子的に加えてしまえば、二つのスピーカー
（実際にはヘッドホンでないと難しい）で、三次元定位を再現することも
できるわけ。ただヘッドホンだと頭を回転させたときに音源の位置も頭に
ついてきてしまって不自然なので、5.1のようなシステムに優位性がある
部分もある（時間差の制御が完璧にはできないという点でヘッドホン
より劣る）。

上下の高さは？

方向はそれで3次元的にわかったとしても、
距離は？
知ってる音なら音の大きさで距離がわかるかもしれないけど、
知らない音なら遠いのか、ほんとに音が小さいのかの区別はできないよね？
（若干似た疑問になるけど、望遠鏡と顕微鏡は何が違うか？って疑問持ったことあるけど、そんな感じ）

耳にはでこぼこのなみなみがついてますよね、あれで上下の音の波長に変化があって
上下の違いを区別できるようです。例えば耳の中にマイクを仕込んで録音してそれを
後でヘッドホンで聞くと立体的な音が聞こえ感動しますぜ。兄貴！

>>6

実験してみるとわかるけど、頭に対して音源の位置を固定した場合、
上下や前後の位置把握は実はとても難しい。

ほぼ「耳たぶの形による特定周波数の凸凹」しか手がかりがないので、
実際上下や前後の分離は左右に比べると実はずっと悪いのだ。特に音源の
位置が変化しない場合、それが「特定周波数の凸凹した音」なのか、
それとも最初からそういう音なのか判断できない。音源が移動すると、
とたんに位置が把握しやすくなる。もちろん逆に頭を動かしてもOK。
周波数成分が時間変化するのに加え、左右の時間差も発生させられる
からですな。

してみると、耳たぶの形が前後にも上下にも対称的じゃないのは、
やっぱり位置情報を得やすいように進化してきた結果なんでしょうな。

>>7
距離の把握も、方角よりは難しいですな。でも、環境からの反射音が
その手がかりになる。だだっ広い場所で遠くの音源が聞こえる場合、
たいていまわりの環境（山なり建物なり）に反射する成分があって、
それによって距離感を把握できる。音楽製作の現場では、こういう
エコー成分をそのままズバリ「アンビエント」と呼んだりするわけですが。

あとは、高域成分のほうが低域より散乱されやすいので、遠くの音は
低域成分の割合が増えますな。これも、ある程度手がかりにはなる。

散乱うんぬんは、もちろん経路上に障害物がある場合の話ね。

経験ってのはどのくらい寄与するんだろうね。

コウモリや潜水艦のアクティブソナーなら時間差で距離は簡単に測れるね（あたりまえか）
パッシブソナーの場合はどうなの？

>>13
現実のパッシブソナーが実際どの程度やれるのかは知らないけど、ドップラー
効果による周波数変化と音源の方向とを組み合わせれば、ある程度厳密に
位置が計算できそうな気はするね。もちろんこれも相手が移動している
場合に限られるけど。

君ら、都会育ちで、野原の虫を鳴き声を頼りに捕まえたこと無いだろ。
まず虫の声が正面に聞こえるように体の向きを変える。
それからそっとアプローチ。
音源定位能力なんて貧弱なもんだぜ。
右から聞こえるとか思ってすぐそっちに逝っても絶対つかまらない。

※音源定位には、知識も一役買ってるね、きっと。
二階建ての木造建築の一階で、左右定位ができないこもった音質の足音を聞いたら、天井を見上げるでしょきっと。

ふくろうは左右の耳の形が違っていて、3次元定位ができるらしいですね。

>>15
高い音の定位って弱いよな。
今誰でも体験する携帯電話の(メロディでないシンプルな)ベル音とか・・・。
だれかのかばんの中の携帯が鳴ると、それがどこにあるのかつかみづらい。
ほかには、ラジオを通して聞こえる口笛の音とか。ラジオのある方向から聞こえないので、
ドキッとする。

以上、物理学じゃない。単なる(共通)体験だ。・・・虫の声を都会向けに翻訳しました。

位相差や時間差の事は知ってたけど
耳たぶも大事なんだね、勉強になった。
イヤリングってあんまり良くないね。

「ふくろう」って、左右の耳が上下非対称にあるんだね。
高度差が判断できるんだって。

人間の顔は左右で違うとか、なら耳の位置もちょっと違うのでは？
なんちて。

>>16
なるほど。
周波数が高い音は位相差を検出するのが難しいということかな。

でも、高音の方がほぼ前に直進して、
低音のほうがまわりに広がっちゃうんじゃなかったっけ？

>>20
直進性は、位相差検出とは関係ないね。

昔某応用物理の研究テーマに出されたYO＞１

「酸」と関係ないのになぜ「酸素」？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
http://nara.cool.ne.jp/mituto　　　　　　　　　　　　　

蝉や秋の虫は、いっせいに位相差を保って同じ高さで鳴いているように思える。
するとよほどそばにいない限りは、その個々の個体の位置を音を手がかりに
見つける（聞きつける？）ことはきわめて困難。きっと、わざとそうしている
のだろうと思う。あるいは捕食を免れやすいのでそういう風に進化したんだな。

どこまでネタかわからん…

頭蓋骨のモデルを作って両耳の部分にマイクを取り付け、
録音すると頭蓋骨による共鳴なども取り入れた
よりリアルな３Ｄ効果が得られるような話が
シンコーミュージックの「エフェクターの全知識」に書いてあった。
原始的だなあ。
コンピュータで頭蓋骨共鳴もある程度シュミレーションできるらしいね。

corneriusのfantasmaというCDに蝿が飛ぶ音のサンプリングがある。
３Ｄ加工してあるからヘッドフォンで聴くともろリアルに蝿の羽音が移動して聞こえる。
これもそれで取ったのかな。

↑ps2用のそういうスピーカーシステムが結構安価に出てるから買え。

ダミーヘッド とか バイノーラル録音とかで検索してみれ

ああ、それそれ。ダミーヘッド。
ということでダミーヘッド・ツアー・オン・ウェヴ。

http://homepage1.nifty.com/kasatosi/column101.html
ううう…ちょっと失望…。
もうちょっとマシなのつくれるでしょ…。
先行者、ここにも。

http://www.head-acoustics.de/1head/H-hist-j.htm
これまだ近代的デザイン。３つ並んでる。
ver.2いい感じだな。ver.3でなぜシンプルに。
つうかver.1はダミーじゃないだろ

http://sound.media.mit.edu/KEMAR.html
服を、着せるな。

ウェヴだってﾌﾟ

服は大事だとおもわれ。

頭を、固定したら３次元的な認識は、２つの耳では難しい。（不可能）

では、なぜ日頃我々は、いとも簡単にそれらを認識しているかというと、聞きながら頭を
動かしているからなのです。そうすることにより前後上下のより正確な認識が出来ている
のです。
ただ、頭を固定したときは、音の前後の認識等で音のこもり具合でおおよそ判断出来るこ
ともあるが、認識してるというレベルではない。まして耳の形の凹凸が関係してる等の話
は全く持って成り立たない。音のこもりと言うことでは関与があるが。

前後左右を２つの耳で認識してる不思議だという疑問は実はその疑問自身が間違っていた
事になる。二つの耳と思っていたのは、実は頭が上下左右に動く機構により、二つの耳に違
いないが耳が動くことにより３次元の認識をしていることになるのだ。

実際、最近のＳＯＮＹのヘッドホンでその真理を応用したのが出てきている。
これは、逆の原理で、頭を動かしても音源の位置が一定になる様に補正するという物。

もっと言うと、ダミーでバイノーラル録音するときその頭を途中でぐるりと動かす。
そしてその録音を実際聞くとき動いた場面で自分の頭も同じように動かすことで音場が
際だってリアルに現れるのを体験することになる。

実は、非常な高音や５０KHｚ程度の超音波であっても、
頭を振りうごかすと、音が出ていることを聞いて感じる
ことができる。

この板初カキコ、よろしく

JOYPOLISかどこかのホラーサウンドってすごい臨場感あると聞いたのですが。
これもバイノーラルってるのでしょうか
>>34
おう

>>1
東北大学の電気通信研究所でそういう音関係をやってる研究室があるから
見てみれば？
著書とかも紹介されてたとおもう。なんか、世界初のデジタル補聴器を
製品化したとか書いてたけど。

ドルビーヘッドフォンシステム
シャープST880
http://www.sharp.co.jp/products/mdst880/text/dolby.html

位相差をとらえる感覚と学習だと思うが、どうやって証明しようか？
聴覚の実験は難しいな．．．

要は、人間の脳は結構頭いいつーことと、聞くのは"耳"だけの仕事ではないということじゃなかったっけ？

>>39
頭いいつーことはどやって実現されてる？
耳からの情報はどやって処理される？
．．．というのが「科学する心」です。

ムーアの聴覚心理学概論のまとめ
微妙に古臭いが、
よくまとまってると思われ

http://eto.imrf.or.jp/2000/intermusic/chapter6.htm

http://jbbs.shitaraba.com/shop/16/creditcard.html
クレジットカード専門掲示板を立ち上げました。

>>41
古臭いっつてもあのジャンルであれより良い本ないジャン。

>>31
ダミーヘッドでは髪も重要らしい。
カツラかぶして実験してる先生がいましたョ。
本人は剥げのくせに。

ヒューゴ・ズッカレリという人のホロフォニック・サウンドというのもあったよーな＞上下の再現
１５年くらい前に、本屋でそれで録音されたテープ聴いて、あまりのことにびびった。
頭を新聞紙？で包まれたり、ドライヤーかけられたり、髪切られたりするの。
今だとその技術で遊園地とかゲームセンターにアトラクションである。
「危ない医者」っていうアトラクションやった事あるけど、真っ暗な中でヘッドホン
かけて・・・めちゃくちゃリアルだった。人が居て何かイタズラしてるのかと。

>>44
「危ない医者」ってどこにありますか？
ぜひ行ってみたいです。

検索で出てきたのは福島県の阿武隈洞の小屋。
マイナーだなｗ

過去の書き込みに、

4 ：蟹 ：01/10/13 23:51 ID:???
音の入射角度によって音質も変わります

とか、

8 ：ご冗談でしょう？名無しさん ： ：01/10/14 01:09 ID:???
耳にはでこぼこのなみなみがついてますよね、あれで上下の音の波長に変化があって

などの書き込みがありますが、それは具体的にどのように変化するのでしょうか？
音源が上に行けば音が高くなるとか低くなるとか、小さくなるとか大きくなるとか。それは線形に変化するとか。
できれば初心者にでもわかりやすいように教えてください。お願いいたします。

>>1
梟の耳はそれが出来るようになっているらしい。

>>47
ちょっと高度ですね。俺は知らない…。

大気中での音量の減少はどのようにして求められますか？