심리음향학: 청각경험의 이해

우리 모두는 소리를 같은 방식으로 경험하지 않습니다. 우리의 신체, 환경 및 인지적 맥락은 모두 우리 주변 소리의 의미를 어떻게 해석하는지에 영향을 미칩니다. 이것이 우리가 인식하는 소리일까요? 소리는 갑작스러운 것일까요, 아니면 예상되는 것일까요? 우리의 다른 감각이 우리에게 알리는 것과 일치할까요? 우리가 듣는 것은 우리가 듣는다고 생각하는 것에 많은 영향을 받기 때문에 인간의 청력에 관한 모든 논의에는 소리 지각 또는 심리음향학에 대한 연구를 포함해야 합니다.

심리음향학이란 무엇입니까?

심리음향학은 인간이 소리를 어떻게 지각하는지에 대한 연구입니다. 심리음향학은 1800년대 후반에 시작된 비교적 신생 분야로 커뮤니케이션의 발전을 돕는 학문입니다. 심리음향학은 소리의 생리학(신체가 소리를 받아들이는 방법)과 소리의 심리학(두뇌가 소리를 해석하는 방법)을 결합합니다. 이러한 과학은 소리가 사람들에게 어떻게 또 왜 사람들 각자에게 다른 영향을 미치는지 이해하는 데 도움이 됩니다.

청각의 생리학

인간의 외이 모양에서 달팽이관의 코일, 심지어 두개골의 공명 특성까지, 소리 파동이 우리 몸을 통해 두뇌로 이동하는 방식에 영향을 미치는 물리적 특성이 많이 있습니다. 또한 나이가 들어감에 따라 여러 주파수를 처리하는 능력이 변하기 때문에 우리가 듣는 것은 평생 동안 약간씩 달라질 수 있습니다. 

일반적으로 인간은 가청 스펙트럼의 작은 부분만 들을 수 있습니다. 인간의 청력 범위에는 약 20Hz~20kHz의 주파수 범위가 포함되는데, 이 범위는 음성 지각 및 음악 청취에 이상적이지만 고주파수 또는 화산 폭발과 같은 저주파수 소리에는 그다지 좋지 않습니다.

가장 잘 발달된 사람의 귀조차도 초저주파(20Hz 미만의 소음) 또는 초음파(20kHz 이상의 소음)는 들을 수 없습니다. 코끼리, 박쥐, 돌고래와 같은 일부 동물은 더 넓은 범위의 소리 주파수를 들을 수 있지만, 세상의 많은 소리는 생리적으로 허용되는 청력 임계값을 벗어나기 때문에 인간에게는 들리지 않습니다.

소리 지각에 영향을 줄 수 있는 생리학적 요인은 다음과 같습니다.

• 귀 모양 및 크기
• 골밀도
• 체중

청각의 심리학

신체적 차이가 우리가 듣는 것에 영향을 미치지만, 두뇌는 우리가 듣는 방식을 결정합니다. 귀가 정밀한 기계는 아니므로, 우리는 소리의 주관성을 보상하기 위해 우리의 인지 능력을 사용합니다. 두뇌는 소리가 의미하는 바를 알아내는 데 중요한 역할을 하며, 즉각적인 맥락과 개인적인 경험을 고려하여 출처와 의도를 해독합니다.

다른 모든 동물과 마찬가지로 인간도 청력을 기본 경고 시스템으로 사용합니다. 예를 들어 뛰어야 할지, 웃어야 할지를 결정합니다. 이런 결정은 실제 소리와 관련이 없으며 우리의 두뇌가 그 소리를 어떻게 해석하는지에 대해 더 관련이 있습니다. 예를 들어 바쁜 식당에서 유리 깨지는 소리를 듣는다면 우리는 서빙하는 사람이 음료 잔을 떨어뜨렸다고 가정합니다. 이런 경우 무섭지는 않습니다. 그러나 잠을 자고 있을 때 동일한 소리에 깨어나면 우리의 두뇌는 투쟁-도피 모드로 전환됩니다. 소리의 맥락은 심리음향학에서 고려되는 많은 요인 중 하나입니다.

빨간 잉크로 인쇄된 녹색이라는 단어를 읽으면 시각적 부조화로 인해 잠시 사고가 멈출 수 있습니다. 이러한 맥락의 편향은 소리를 통해 두뇌를 속일 수도 있습니다. 두뇌는 소리를 식별하기 위해 끊임없이 노력하고 시각적 및 환경적 단서에 의존하여 오디오 정보를 효율적으로 처리합니다. 머리 속에서는 소리에 대한 지각이 실재이며, 비록 그것이 항상 정확하지는 않더라도 그렇습니다.

착청

이러한 예는 우리가 듣는 것에 대한 두뇌의 해석에 맥락이 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 보여줍니다, 심지어 감정적인 반응을 자극할 수 있습니다.

• 음이 올라갑니까, 아니면 내려갑니까?
  • Daniel Pressnitzer의 맥락과 오디오 실험 
    
• 어떤 이름이 들리십니까?
  • Brad Story의 야니 또는 로렐 실험
• 귀를 믿을 수 있을까요?
  • ASAPScience의 청각 환상
• 강렬한 영화에서의 소리 환상
  • Vox의 셰퍼드 음 
    

소리가 좋은가요, 나쁜가요?

인간이 소리를 어떻게 지각하는지에서 주요 주관성은 소리가 좋게 여겨지는지 또는 나쁘게 여겨지는지 여부입니다. 우리 자신의 개인적인 경험과 선호도 외에도 다양한 측면이 소리가 짜증나는지 아니면 유쾌한지 판단하는 데 사용됩니다. 종합적으로 이러한 심리음향학 지표가 우리가 소리에 대한 의견을 정하는 데 사용됩니다.

심리음향학 지표

• 음
• 소리 크기
• 선명도
• 조성
• 지속 시간
• 거칠기

소리가 "좋은"것으로 결정할지 여부는 두뇌가 이러한 지표를 어떻게 해석하는지에 달려 있습니다. 예를 들어, G#은 항상 같은 음이지만, 플루트 위에서 연주되는 음은 화재 경보기에서 방출되는 음과 매우 다릅니다. 플루트에서 받은 심리음향학 지표는 두뇌를 통해 부드럽게 해석되며 사이렌의 동일한 음은 위협으로 인식됩니다.

심리음향학의 응용 분야

우리는 소리를 통해 세계의 많은 부분을 경험하고 있으며, 심리음향학이 많은 산업에서 사용되는 중요한 도구라는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

• 음악 및 영화 제작
• 자동차 성능
• 건축 및 환경 설계
• 통신 장치
• 커뮤니티 경고 시스템

여러 분야의 엔지니어들은 심리음향학을 활용하여 소리가 설계 경험에 어떤 영향을 미칠지 알려줍니다. 자동차 엔지니어는 심리음향학을 사용하여 스포츠카에서 가속하는 스릴을 높이는 반면 토목 엔지니어는 심리음향학을 사용하여 고속도로 소음이 인근 공원에서 방문객의 즐거움에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해합니다.

심리음향학은 어떻게 계산됩니까?

인간의 두뇌는 측정하기가 매우 어렵습니다. 두뇌의 물리적, 화학적 변화를 객관적으로 관찰할 수 있지만 모델링 지각은 명확하지 않습니다. 소리 지각의 연구는 청취자가 음조와 음색과 같은 소리의 다양한 측면을 평가하도록 요청받는 심리음향학 실험을 주로 사용합니다. 이러한 결과를 정량화하기 위해 분석에 대한 통계적 접근 방식은 소리 지각의 정확한 모델링을 제안하는 것을 목표로 합니다.

Ansys Sound와 같은 엔지니어링 소프트웨어는 수학 및 계산 기법을 사용하여 인간의 두뇌에서 이루어지는 소리의 처리를 시뮬레이션합니다. 이러한 모델로 지각의 미묘한 차이를 모두 설명할 수는 없지만, 다양한 조건에서 소리가 어떻게 경험될 것인지를 예측하고 청각 마스킹과 같은 요소를 식별하는 데 도움이 되며 엔지니어는 설계를 최적화할 수 있는 귀중한 통찰을 얻을 수 있습니다.

소리 위치 파악

두뇌가 환경 내에서 소리가 시작된 위치를 식별하는 방법을 소리 위치 파악이라고 합니다. 소리가 우리 뒤에 있을까요, 아니면 앞에 있을까요? 높습니까, 낮습니까? 예를 들어, 영화에서 소리 위치 파악은 공룡이 공격할 방향을 알려줍니다. 또한 탐방로에서 접근하는 자전거를 감지하거나 응급 차량을 위해 길을 비켜줘야 할 때를 아는 데에도 유용합니다.

심리음향학은 소리 위치 파악에 중요한데, 우리가 받는 음향 단서를 해석하는 방법에 대한 인사이트를 제공하기 때문입니다. 자전거가 탐방로의 공간을 충분히 활용할 수 있습니까, 아니면 한쪽으로 비켜야 합니까? 응급 차량이 점점 더 가까워집니까, 아니면 멀어지고 있습니까? 이러한 위치 질문에 답하기 위해 두뇌는 시간과 강도를 포함하여 양쪽 귀에서 수집된 정보를 처리하고 비교합니다.

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소리에 의미 부여

심리음향학에 대한 연구를 통해 인간은 자신이 듣는 것을 이해할 수 있습니다. 청각 시스템과 인지 능력의 강력한 조합을 통해, 우리는 우리 주변의 소리를 들을 수 있을 뿐만 아니라, 소리에 의미를 부여하여 안전을 유지하고, 의사 소통하며, 우리 세계의 끝없는 아름다운 소리를 즐길 수 있습니다.

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