2024年10月26日 星期六

外耳(耳甲與耳道)對於特定聲音頻率的加強

外耳包括耳殼和外耳道,在聲波的傳遞中,對於特定頻率具有共振(resonance)和加強的效果,說明如下。

耳殼或耳廓(ㄎㄨㄛˋ)(auricle/auricula/pinna)負責收集聲波(空氣分子的波動),除了軟骨的部分,耳甲(腔)(concha)的凹陷構造對於聲波的共振有很大的影響。


By Henry Vandyke Carter - Henry Gray (1918) Anatomy of the Human Body (See "Book" section below)Bartleby.com: Gray's Anatomy, Plate 904, Public Domain, Link

聲波經過耳甲腔,接著進入耳道(Ear Canal/External Auditory Canal)。這個管狀通道除了將聲波集中導引至耳膜(Tympanic Membrance),也有共振的效果。
Anatomy of the Human Ear.svg


Diagram from Wikipedia by Lars Chittka; Axel Brockmann - Perception Space—The Final Frontier, A PLoS Biology Vol. 3, No. 4, e137 doi:10.1371/journal.pbio.0030137 (Fig. 1A/Large version), vectorised by InductiveloadCC BY 2.5Link

研究指出,外耳的共振使得 2-7 kHz之間的頻率增強。

在以上的頻率區間中,在2.5-3 kHz左右有個最大的峰值(Peak),此處的音壓可以增加15-20 dB。(Wiener and Ross, 1946),主要是由耳道耳甲的共振所導致。

此外,另一個峰值則約在5.5 kHz,主要由耳甲的共振所造成。

以上頻率為2-7 kHz的聲波增強,可放大聲音感知所需的重要語音成分。詳細的說明可參考Pickles (2013)。

相關資料

Wiener, F. M., & Ross, D. A. (1946). The pressure distribution in the auditory canal in a progressive sound field. The Journal of the Acoustical Society of America, 18(2), 401-408.
Pickles, J. (2013). An introduction to the physiology of hearing. Brill. Chapter 2

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