#청각의구조
청각은 다른 이와 소통하는 수단이자, 안전에 위협을 받는 상황을 인지하게 하는 첫 번째 경로고, 우리 주변에 대해 세부적인 정보를 드러내주기도 한다.
가상 및 증강 현실 시스템에 오디오 컴포넌트를 추가하면 인공으로 만든 공간 안에서의 전반적인 '존재감'과 사용성을 개선할 수 있다.
1.소리의 정의
소리 = 압력의 변화,소리는 물체가 진동할 때,물체가 위치한 매체의 분자에 교란을 일으키면서 생겨난다. 개념적으로는 액체도 해당되지만, 우리는 그 매체를 공기라고 정하겠다.이런 교란은 진동하고 확산되는 기압파처럼 공기 중에서 이동한다.
진동의 속성은 두가지며, 이 두 가지는 공기 분자가 이동해 그 결과 소리가 나는 방식을 결정하게 된다.(공기 분자는 물결 형태로 움직임)
이미지 출처 https://miing95.tistory.com/
증폭 : 사물의 범위를 넓혀 크게하는 것 or 라디오 따위에서 전압, 전류의 진폭이 늘어 감도가 좋아지는 것
진폭 : 음파에서 공기 분자 이동의 최대치를 측정한 것이다. 진폭이 큰 소리는 대기압의 변화가 더 커져서 소리의 강도가 더 세진다. 소리의 강도에 대해 가장 널리 사용되는 음향 측정 단위는 데시벨이다.
주파수 : 물체가 진동한 결과로서 분자가 움직이는 이동 속도며, 헤르츠나 초당 사이클로 표시한다. 주파수는 소리의 높낮이를 결정한다. 주파수가 더 높거나, 공간에서 특정 지점을 지나는 파동 사이클 수가 더 클수록 소리는 더 커짐
주파수나 진폭에 관계없이 모든 음파는 일반적으로 공기 중에서 같은 속도로 나아간다.
메아리와 반항
음파가 공기 중에서 확산돼 벽이나 다른 장애물에 부딪히면 반사, 굴절, 회절 등 다양한 영향을 받는다.강당에서 소리를 지르면 소리가 음량은 줄지만 벽에 부딪힌 다음 되돌아온다. 이것이 바로 메아리라는 소리 반사 현상이다.
벽이나 장애물까지의 거리가 17미터 이상일 때, 음속 때문에 반사된 소리가 귀로 되돌아오는 데 0.1초 이상 걸림
반사면이 17미터보다 가까우면 소리는 귀로 되돌아오는 데 0.1초 이하가 걸림
이렇게 반사된 파장은 원래의 음파와 결합해 하나의 연장된 소리로 인지된다.
메아리와 다른 이 현상은 반향이라고 하며, 예시는 샤워 부스에서 노래를 부르는 것이다.욕실에서 노래하면 훌륭한 가수가 부르는 것처럼 들리는 것은 원래의 음파와 반사된 음파가 섞이기 때문.
전체 반향 시간은 사실 여러 반사와 다양한 시간 지연의 결과로 인해 0.1초보다 훨씬 더 걸릴 수 있다. 메아리에는 보통 시간 지연이 하나뿐이다.
굴절
반사와 달리 파장이 입구를 통과하거나, 경로 중간에 장애물과 상호작용하면서 방향이 바뀌는 것이다. 물결이 입구나 장애물과 상호작용하는 방식과 유사하게 굴절량은 파장의 길이에 정비례해 늘어나고 줄어든다.
회절
매체 사이를(혹은 같은 매체의 변하는 속성을) 통과할 때 파장의 방향이 변화하면서 속도와 파장도 변하는 것.예를 들어, 깨끗한 공기를 지나가다 짙은 안개를 통과하면 음파의 속성이 변한다.
이런 청각적 현상 특성이 왜 필요한가? 가상 환경 시뮬레이션에 정확하게 추가될 수 있기때문.
청각의 동적 범위
고주파 진동은 휘파람처럼 고음의 고주파 음파를 만들어낸다.
저주파 진동은 뱃고동 소리처럼 저음의 저주파 음파를 만들어낸다.
사람의 청각 체계가 인지하는 고저 차는 매우 크다.
이 범위의 하한선을 '최소가청치'라고 하는데, 건강한 개인의 귀는 현재 대기압의 10억 분의 1보다 작은 변화까지 감지할 수 있다. 이는 원소 하나의 직경보다 작은 음파 안에서의 공기 분자 이동에 상응한다.
청음 범위의 상한선은 '통각 한계치'라고 하며 120dB을 넘는다.가정 범위는 20Hz부터 20,000Hz의 주파수로, 음향 강도로는 12등급이 있다.
이렇게 놀라운 민감도와 최소가청치 대역의 미묘한 압력 변화를 인지할 수 있는 것은 외이와 중이의 내부 구조에서 소리가 증폭되기 때문이다.
최고 가청 대역에서는 또 다른 구조가 중이에 전달되는 힘을 감소시키거나 경감시켜 청력을 보호하는데, 이 반응은 음속에 비해 상대적으로 느리게 발생한다.
따라서 갑작스런 총소리나 폭발 같은 큰 소리가 들릴 때는 귀에 상해를 입을 수 있음.
출처 - 실전 증강 현실(스티븐 옥스타칼니스 지음)