3. 인간의 청각

사람은 20 Hz~20,000 Hz까지 들을 수 있다.

나이가 들면서 점점 고음역대가 잘 안들리기 시작한다. 나이가 들어감에 따라 이 영역에 대한 청력이 저하되는 주된 이유는 시간이 지남에 따라 높은 주파수에 더 민감한 유모 세포 (hair cells)가 실제로 파괴되기 시작하기 때문이다.

 

www.youtube.com/watch?v=PAsMlDptjx8

당신이 들을 수 있는 가장 높은 음역대는 어디인지 알아보자. 나는 14,000 Hz 선에서 안들리기 시작한다.

 

 

 

헤르츠가 아니라 데시벨의 개념에서 소리를 분류하자면 그림과 같다. 우리가 대화하는 평균 데시벨은 60 dB다.

 

 

 

소리의 파형은 우리 귀의 바깥 부분 (빙빙 말린 부분)에 의해 압축되어 외이도를 통해 고막으로 들어간다. 소리의 파형은 고막을 진동시킴으로써 귀에 있는 작은 뼈도 진동시킨다. 이 뼈가 진동하면서 일으키는 운동감은 귀 내부로 전달되고, 귀 내부의 움직임은 달펭이 관을 구부러뜨린다. 달펭이관의 이러한 움직임을 전류로 변환한다. (운동에너지->전기에너지) 이러한 전류는 청각신경을 통해서 뇌로 전달되고, 우리는 소리를 인지한다.

 

고음역대는 저음역대보다 소리의 크기가 작다. 그렇기 때문에 고음역대를 듣는 달펭이관은 저음역대의 세포보다 더 민감하다. (고 음역대가 소리가 더 작으니, 더 민감하게 듣기 위함) 하지만 민감하기때문에 더 잘 손상되기 때문에 조심해야한다.

 

 

 

우리가 인지하는 소리의 크기는 주파수 스펙트럼 영역마다 다르다. 이 커브는 'Equal loudness contours'라 불리는 커브다.

이 커브가 우리에게 말해주는 것은 "우리의 귀는 소리를 선형적으로 듣지 않는다는 것이다." 즉, 각 주파수마다 동일한 에너지량, 동일한 음량을 갖지 않는 것처럼 우리는 듣는다. (각 주파수마다 동일한 에너지의 음량을 내고 있는데도 말이다.)

 

앞에 20~20000Hz를 실험하는 영상에서, 고음으로 올라갈수록 데시벨은 그대로지만, 소리가 특정 영역 (그림에서 하이라이트 된 부분)에서 좀 더디게 올라가는 것처럼 느끼게 된다. 마치 열심히 달리다가 특정 부분에서 고무줄로 뒤에서 당기는 느낌이랄까. 이러한 경험으로부터 우리는 우리의 귀가 선형적이 아니라, 비선형적으로 소리를 인지한다는 것을 알 수 있다.

 

우리 귀의 민감도는 2kHz~4kHz에서 가장 민감하다. 그 이유는 우리의 외이도가 2kHz~4kHz의 특정 주파수를 부스트(resonance boost)하기 때문이다.

암튼 외이도의 물리적 기능으로 인해 소리가 비선형적으로 들리는 것이다.