水中ウォーキングで音源はどこに感じる？聞こえる境目と方向判断を実験で読む

水中ウォーキングでイヤホンを使いたいとき、音が聞こえることと周囲の音の方向が分かることは分けて考えたい。人の潜水実験、耳の周囲に空気を残す比較、音の方向を推定するモデルから、水面に耳を出した歩行との違いと骨伝導だけでは説明しきれない聞こえ方を読む。

プールの端で呼ばれた。声らしい音は分かったのに、どちらを向けばよいか迷う。そんな場面を考えると、水中ウォーキング用のイヤホン選びにも、音質とは別の問いが出てくる。耳が水中にある人を調べた実験では、音を検出できても、その方向を判断する能力は乏しかった。[13]

顔を水上に出して歩く人と、耳まで沈めた人では、音を受ける条件が違う。ここで扱うのは、海での潜水や耳を沈めた実験であり、顔を水上に出したプール歩行への適用には環境差がある。イヤホン選びの答えというより、「聞こえる」と「方向が分かる」を切り分ける手掛かりとして読む研究だ。[4][13]

先に答えの芯を置く。水中では「聞こえた」だけで「どこから来たかも分かった」とは言えない。また、骨伝導ならこの問題を解消する、とも結論できない。人の水中聴覚を骨伝導中心に説明する研究がある一方、低い周波数では別の経路が関わるとする実験もある。[4][13] 既存記事「水中ウォーキングで血圧は変わる？帰宅後の低い数字と続けた後の変化を読む」に運動後の体の変化を譲り、ここでは音の届き方を追う。

耳が水に入ると、何を比べ直すのか

「水中ウォーキング中の音」と一口に言っても、プールサイドの人の声、水中の音源から届く音、イヤホンから自分だけに届く音では、問いが違う。まず確かめたいのは、音を出しているものがどこにあり、耳がどちらの環境にあるかだ。人の水中聴覚を調べた研究では、水中のスピーカーから音を出して、潜っている参加者の聞こえ方を測っている。[4][13]

ここでいう聴覚の「閾値」は、音が聞こえる境目である。「定位」は、音源がある方向や位置を判断することだ。前者は音の存在、後者は音の場所についての成績になる。人を対象に空気中と水中を比較した実験は、聞こえる境目だけでなく、目隠しをした状態で水中の音源の方向も調べた。その結果、この両者を同じ能力として扱えないことが示された。[13]

音楽が途切れず聞こえるなら、その音源から耳へ音が届いていることは分かる。だが、そこから離れた人の呼びかけをどの方向に感じるかは、別に考える必要がある。これはイヤホンへの評価ではなく、評価項目の分け方だ。水中での検出と方向判断の結果が異なった研究を読むと、「よく聞こえる」という一言の中に、別々の質問が入っていると気づく。[13]

肩まで浸かって耳は水面より上にある場面と、頭を沈めた場面を、同じ「水の中」という言葉だけでつながないことも大切だ。潜水研究は耳が沈んだ条件への手掛かりになるが、耳を出して歩く人の聞き取りを直接採点したものではない。[4][13] ユーチューブで見た歩き方を思い出す場合も、画面の水深だけを見るのではなく、自分がどこまで沈む動作をするつもりなのかを区別しておきたい。

左右の耳に届く差が、方向の手掛かりになる

陸上で音の左右を判断するときには、左右の耳に届く音の強さの差や、届く時間・位相の差が大きな役割を持つ。音が来た側と反対側とで頭が音を遮る条件が異なることも、強さの差に関わる。水中聴覚の潜水実験を報告した研究は、水中では音の速度が増し、頭による音の影の効果も弱まるため、こうした差が大きく失われると説明している。[4]

ここで困るのは、音が届かないことだけではない。左右を比べる材料が変わることだ。両方の耳に何かが届いていても、陸上で使っていた差を同じようには使えない。人の水中聴覚の実験でも、空気中と水中では方向を知るための物理的な手掛かりが異なることが、乏しい方向判断と合わせて指摘された。[13]

ただし、「差が弱くなる」を「方向の情報が一切なくなる」と言い換えるのも正確ではない。水中に置いた対の水中マイクと計算モデルを用いた研究では、左右の時間差や音のレベル差から音源の向きをある程度推定できた。時間差に基づく推定は、周波数が0.5〜1.75 kHzの範囲で最も正確だった。[15] kHzは音の振動の速さを表す単位であり、この数値は歩行のテンポではない。

そのモデルでは、正面に近い場所の方向の分解能が2度、周辺では9度だった。これは計算モデルの結果であり、18〜39歳の女性が同じ精度で聞き分けられるかは、人を対象とした測定が必要である。方向の分解能とは、近い向きをどのくらい細かく区別できるかに相当する。ただし、これは実際の水中ウォーキング参加者が達成した角度ではない。記録した音を、陸上哺乳類の聴覚能力に合わせて調整した神経回路モデルで解析した結果である。[15]

この違いを落とすと、「水中でもわずかな角度を聞き分けられる」という別の話ができてしまう。モデルは、利用できる物理情報の可能性を調べるものだ。人がそれをどれだけ利用できるかは、人の行動実験で確かめる必要がある。理論的に手掛かりが残ることと、目隠しをした人の方向判断が乏しいことは、必ずしも矛盾しない。[13][15]

耳の周りに空気を残しても、改善しなかった実験

耳の穴へ水が入るから方向が分からなくなるのなら、耳の周りを空気で囲えばよいのだろうか。この仮説を調べた比較実験がある。対象はスキューバダイバー10人で、海の深さ3 mに潜り、通常のマスクと、耳の周りや外耳道に周囲と同じ圧力の空気を保つマスクを使った。18〜39歳の女性が顔を水上に出して歩く場合へ、そのまま当てはめるには対象と環境の隔たりがある。[4]

水中スピーカーは参加者から5 m離れた位置に、水平面上で90度ごとに配置された。研究者は純音の聞こえる境目と、録音したゴムボートのエンジン音の聞こえる境目を測り、さらにエンジン音が出た方向を指さしてもらった。聞こえるかどうかと、向きを当てられるかどうかを、同じ実験の中で分けた設計だ。[4]

結果は、耳の周囲が乾いた条件と濡れた条件とで、純音にもエンジン音にも閾値の差がなく、音源の方向の誤差にも差がなかった。空気の層を残すことによって、水中での感度や定位が改善するという仮説は、この比較では支持されなかった。[4] 耳の周りの空気を保っても、潜水による条件の変化は残った。

また、いずれのマスクでも、250〜6000 Hzの純音の水中での閾値は陸上より有意に高かった。[4] 閾値が高いとは、その実験で音を検出するために、より強い刺激を必要としたという意味である。音が変わって感じられる話を、「耳の穴に水があるか」だけで説明するには、この結果は都合が悪い。研究者は骨伝導が水中聴覚の主要な役割を担うという説明を支持した。[4]

一方、この実験をもって、プール用の耳栓やイヤホンを一括して評価することはできない。比較対象は、耳の周囲に空気を保つ潜水用の装備である。音楽を再生する機器を着けて歩いた試験ではない。[4] 似た形や似た宣伝文句より、何を比べた実験かを先に読む必要がある。

この比較で使われたエンジン音は、聞こえる境目より40 dB高い条件で方向判断に用いられた。[4] つまり、方向の課題は、かすかに音があるかどうかを当てる課題と同じ設定ではない。音が弱すぎて気づかなかったのか、気づいた音の向きが分からなかったのかを考えるとき、刺激の設定にも意味がある。聞こえる境目からどれだけ離れた音を使ったかは、実験の読み取りに欠かせない。

方向の答え方にも注目したい。この潜水実験では、参加者が音源を指さし、同行者が方位を測った。[4] 他方、水中マイクを使うモデル研究では、記録された信号を解析して位置を推定している。[15] 人の指さしには人が知覚して応答する過程が入り、モデルの推定には解析の設定が入る。同じ「方向が分かる」という文章でも、結果を作る道筋は異なる。

日常の呼びかけなら、相手の姿も見える場面がある。しかし、目隠しで音の方向を調べる実験は、視覚による場所の確認と音だけによる判断を分けて考える手掛かりになる。[13] 誰かを見つけられたという出来事を振り返る際も、声を頼りに向いたのか、姿を見て場所を知ったのかは区別できる。これは新しい訓練の提案ではなく、何をもって聞こえ方を評価したかを明確にするための視点だ。

数字で読む水中の聞こえ方

10人：耳の周囲に空気を残す条件と残さない条件を比較したダイバーの人数。[4]

3 m：その比較実験で参加者が潜った深さ。耳を出した歩行の水深ではない。[4]

700 Hz：人の水中での方向判断を目隠しで調べた音の周波数。[13]

0.5〜1.75 kHz：計算モデルで時間差による方向推定が最も正確だった周波数帯。[15]

2.8度と4.5度：泳ぐアザラシの実験で、異なる音の出し方に対して測られた平均の方向のずれ。[2]

宮川涼 Founder

See Full Bio