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■ブース - 声を見る -
小倉 幸一 埼玉県総合教育センター 科学教育ボランティア さいたま市少年少女発明クラブ (ozg@dl.dion.ne.jp）
”声”は”耳”と共に、私たちが仲間同士のコミュニケーションをとる手段として、いつも使われています。その声と耳をむすんでいるものは”音波”です。ここでは、その音波を耳で感じたものを”音”とします。耳に感じない音波もあり、これは超音波といわれています。
耳の性能の限界（感じとれる音波の範囲）は
A： 音波の振動数
B： 音波の強さ
の２種できまります。
人と動物ではそのA、B の範囲に違いがあります（超音波は振動数が多すぎて感じないと言う意味）。
A に関して「イルカやこうもりは超音波が聞ける・・・・・」という話を聞いたことがあると思いますが、イルカは水中での泳ぎ、こうもりは飛行中に飛んでるエサを取る、こんな必要にせまれらて発達してきた耳（聴覚）の性能なのです。
一方、私たちはイルカやこうもりと生活環境が違いますから、感じ取れる振動数の範囲（振動数の多い側）も違いまｷ。
以下に、A について、数値を示します。
振動数については、１秒間あたり何回振動しているかを”周波数”といい ヘルツ（Hz）という単位で表します。
人（子供以上） ２０Hz から ２０，０００Hz
大人は年をとってくると 高い周波数をだんだん感じなくなってきます
（１０，０００Hz 前後まで）。
イルカやこうもりは １００，０００Hz くらいまでを感じます。
数値が大きい場合は kHz（キロヘルツ）を使います。超音波は２０kHz
以上といっています。
さて、このA：の範囲は環境のみによって決まるのでは無く、その動物の声と関係します。同種族や敵の発する声を良く聞き分けなければなりません。これが、動物として（人も含めて）の基本的機能です。
人の声の範囲は数１００Hz 前後（オクターブの上のに「ド」）、位ですが、耳（聴覚）の範囲は ２０，０００Hz にもなっています。
これは声の出し方で自動的に付いてきてしまう、”倍音”を感じるために発達してきた機能です。倍音がつくと音の”音色”に特徴がでてきます。お父さんやお母さんの声は近くでも遠くでも聞き分けられます。音（楽）を美しいと感じるのも、この倍音の付き方次第です，倍音とは字面からみると基本周波数の２倍、３倍・・・・という感じがしますが，そればかりでなくもっとたくさんの周波数があります（ただデタラメではありません）
実験では、この倍音の含まれ方を噴水型であらわします。
１０本のプラスチックチューブを垂直に並べ、マイクからの音声信号を３００Hz 間隔で分離、９本のチューブに対応させ、３００Hz から３.３kHz までをカバーします。
１０本目は全音量を表します。
このスペクトル表示は、その正確さより、声の音量、高さ、音色に従ってON LINE に吹き上がる水の動きのおもしろさをねらったもので、水の，高さ表示スケールとリニヤーでなくdB（デジベル）に変換したところが、技術的に工夫したところです。
音波の強さと感覚の強さの関係は直線的でなく、大脳の働きで対数関係になります。これで、ささやくような小さな声も爆音のような大音量も支障なくカバーできるのです。
この対数変換の結果、表される表示の単位がデシベルなのです。
この倍音の含まれ方（発声からいえば含ませ方）でその人の特徴が決まりますが、一方、それら倍音の含まれている時間関係も重要です。この水のスペクトル表示では、その時間関係はON LINE とはいえ、生の声にとても追従できるものではありません。
この展示デモでは、時間軸表示にはオシロスコープ（メモリー型）を併用しますから、興味のある方は、そちらも観察して下さい。
少し離れた場所どおしで話をすると、いちじ（１時）と、しちじ（７時）の感違い（誤認）がおきます。これは、”し”に対する倍音の持続時間が非常に短い為に、その欠落によっておきることです。
実際に機器を操作していろいろ確かめてみましょう。
自分の”あー”と他のひとの”あー”をくらべてみましょう。どこが似ていて、どこが違うでしょうか・・・・、同じ”あー”なのに。他の母音でも確ｩめてみましょう。
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