どのように音が脳に伝わるか(英語) マカルト 『五感 （フランス語版 ） 聴覚 （ちょうかく）とは、一定範囲の周波数 の音波 を感じて生じる感覚 のこと[ 1]
外耳 、中耳 、内耳 、聴神経 、聴覚皮質 などの器官 を使い、音 の信号を神経活動情報に変換し、音の3属性（音の大きさ 、音の高さ 、音色 ）[ 2] 音源 の方向 、リズム 、言語 などを認識（知覚）する能力、機能を指す。いわゆる五感 の一つである。
音圧 の変化が耳に達すると、音がするという感覚が得られる。耳では音圧の振幅の大小により基底膜 の振幅が定まり、それに応じた数のインパルスをコルチ器官 が発して大脳 へ伝えることで、知覚される音の大きさ の大小が定まる。一方で、基底膜の振動部位は音の周波数 によって異なるため、音の大きさは周波数によっても左右される[ 3]
そのため、ある個体が音として知覚できる空気の振動（音波 ）の周波数と音圧（あるいは音の強さ ）には範囲があり、それを可聴範囲 （かちょうはんい英 :area of audibility [ 4] 可聴域 （かちょういき）という。この範囲はそれぞれの個体に特有のものであるが、健常な聴力 を有する個体が知覚できる範囲を意味することも多い[ 4]
音圧（あるいは音の強さ）の可聴範囲について、下限は最小可聴値 聴覚閾値 などと呼ばれる。上限は最大可聴値 であり、これを上回る大きさの圧力変化では鼓膜が空気振動により傷つけられ、痛みが感じられることから[ 5] 痛覚閾値 英 :threshold of pain [ 6] [ 4]
一般的に人間の聴覚で音としてとらえられる音圧（実効値[ 注釈 1] 音圧レベル で0 - 120 dB）とされるが[ 5] 周波数特性曲線 によって囲まれた領域[ 注釈 2] [ 4]
可聴周波数 （英 :audible frequency range [ 10] [ 4]
個人差はあるがヒト の耳 では通常、下は20Hz 程度から、上は14,000Hzから20,000Hz程度までの周波数帯域の空気振動を音として感じることができる[ 11] 超音波 という。ただし大半の人間は15,000Hzが上限とされる[ 11]
日常会話では540Hzから4000Hzの帯域が使われるため[ 12] 聴力検査 では1,000Hzと4,000Hzの正弦波 の音（純音 ）を利用している[ 11] 騒音性難聴 の危険がある場所で働く者向けの精密検査においては250Hz、500Hz、1,000Hz、2,000Hz、4,000Hz、8,000Hzが使われている[ 13]
20,000Hzより高い周波数は内耳で遮断されているが、可聴域の範囲にある音と同時に聴くと脳が反応することが分かっている[ 11] 低周波音 は、騒音被害（低周波騒音）を引き起こすものとして注目されている（低周波音 参照）[ 11]
上記の通り、ヒトには限られた周波数帯の音しか聞き取れないが、さらに加齢によって可聴域が縮小する。高周波の聴力から先に失われる傾向にあることを利用して、20代くらいまでのヒトには十分聞き取れるが、それ以上の年代では聞き取りにくい（場合によっては聞き取れない）ことを利用した商品開発も進んでいる（→モスキート音 ）。さらに、20代を過ぎると、個人差はあるものの、どの周波数の音に対しても徐々に聴力が低下し始め、最終的には老人性難聴 になる。しかし、老人性難聴となっても、比較的低い周波数帯の音に対する聴力は良好に保たれている場合がある。
ヒトは、様々なアナログ楽器 から発する音波 を素材として広く音楽 に採り入れ、聴覚の範囲を開拓してきた。楽器が発することのできる音波 の特徴や周波数 帯域は様々であるが、特に低音域については可聴域の限界を超えた試みがなされている。それに対して高音域については、超音波 に近づくにしたがい物理的に発生が困難となる理由も相まって、素材として開拓の余地がまだ大きく残されている。
低音域については、西洋音楽 におけるコントラバス より低い特殊な音域を大太鼓 や銅鑼 の打楽器で発することができることは古い時代より世界各地で知られており、これらは皮膚 に振動を感じさせる特殊な効果を持っているため、独特な扱われ方を呼んできた。それ以外に、通常大型とされているパイプ・オルガン では、巨大な32'ストップ が常設されており、弱音から強音に至るまで全身に振動を感じさせる効果はある意味で聴覚の限界を追求しようという挑戦であるが、更に現代では、アトランティック・シティ・コンヴェンション・ホール（外部リンク:公式サイトによる写真 ）やシドニー・タウン・ホールにおいて64'ストップ も登場し、音とは言いがたいほど超低音の空気振動を発する巨大な管によってより聴覚を超えた音素材の効果を活用しようという挑戦が続けられている。
音楽CD はサンプリング周波数 に44,100Hzを採用しているが、これは理論上22,050Hzまで再現できるため（標本化定理 実際には音声出力時にローパスフィルタ に通すため、22,050Hzよりは帯域が狭くなるが、フィルタによる減衰域を除外しても）ヒトの可聴域は十分カバーできると考えられたからである。ハイレゾリューションオーディオ や高音質を標榜する音楽配信サービスでは、サンプリング周波数や量子化ビット数 をCD以上とすることで可聴域を超える周波数を収録した音源も存在する。またスピーカーやヘッドフォン においても、高価格帯では再生可能な周波数帯域が可聴域を超える製品が販売されている[ 14]
身近な例としては、FMラジオ の19kHzのパイロット信号がある。比較的高い周波数であるため安価な機器では除去していないものも多いが、人によっては可聴域を超えるため、聴取にあまり影響を与えない。
古い時代のブラウン管テレビでは、走査線 の走査回数は15,750Hz（525本×30フレーム/秒、NTSC を採用している地域）であるため人によっては可聴域内に入り、走査に伴って生じる高周波の雑音が聴こえてしまうことがあった。後にノッチフィルタ を入れて高周波を除去することが一般的となった。また、デジタル放送ではこの種の高周波は含まれない。
聴覚系 外耳から聴覚皮質まで外耳 耳介 は、パラボラアンテナのように空気中を伝わる音声の音圧をあげて集音する機能を持つのみならず、その複雑な形態から、音源の方向によって音響伝達特性が変わることで上・前後・左右といった音源定位 に役立っている。外耳道は約20 - 30mmの長さを持っており、鼓膜で終わる。
中耳 変圧器 の役割を果たしている。作曲家 ルートヴィヒ・ヴァン・ベートーヴェン は耳小骨の動きが悪くなる耳硬化症 に罹患していたといわれている。
内耳 蝸牛 （かぎゅう）、半規管、前庭よりなる。蝸牛は内部が3層構造になっており（上から前庭階、蝸牛管、鼓室階）それぞれリンパ液などで満たされている。あぶみ骨の振動が蝸牛の入り口の小窓（卵円窓：らんえんそう）に伝わり、内部のリンパ液を振動させ、コルチ器 を載せた基底膜 を振動させる。このとき最も強く振動する基底膜の位置が音の周波数により異なり、高い音の方が入り口付近、低い音の方が入り口から遠い位置の基底膜を振動させる。この振動がコルチ器のうちの内有毛細胞の不動毛を変形させ、イオンチャネル を開かせ細胞を電気的に興奮させ、内耳神経へと伝えられる。
このような基底膜の物理的な周波数特性に加え、内有毛細胞の特定の周波数への「チューニング」という生物的な要素により、我々は音声認知の初期から、周波数情報を神経細胞興奮という情報に変換しているのである。基底膜の周波数特性を発見したゲオルク・フォン・ベーケーシ はその業績で1961年 のノーベル医学生理学賞 を受賞している。
その後 、内耳神経 下丘 、内側膝状体 を経て大脳の聴覚皮質に伝達される。
動物の可聴範囲 （英語版 ） カエル カエルの一部は鼓膜がないが、皮膚や骨から伝わる振動を内耳に受けて音を感知していると考えられている[ 16] 昆虫の一部 ハエトリグモ などは、脚に生えている非常に敏感な毛で音を感知していると考えられている[ 16] 無脊椎動物 カエノラブディティス・エレガンス が音に反応することが確認された[ 16] ^ 音圧はある時間内の瞬時値（瞬時音圧）の2乗平均の平方根 （RMS; root mean square）で表される実効値（実効音圧）を用いることが多い。なお、時間については周期の整数倍もしくは周期に対して充分に長い時間である[ 7] 音圧 」の記事を参照。） ^ JISではこれを聴野 （英 :auditory sensation area [ 8] [ 9] ^ 広辞苑 第5版 p.1738 ^ 『新版 音響用語辞典』 (2003) , p. 40, 「音の3属性」.^ 山本剛夫; 高木興一『環境衛生工学』朝倉書店、1988年、72-77,80頁。ISBN 4-254-26123-3 。 ^a b c d e 『新版 音響用語辞典』 (2003) , p. 75, 「可聴範囲」. ^a b 清水響『一般音楽論』リットーミュージック、2021年、306,307頁。 ^ 『新版 音響用語辞典』 (2003) , p. 258, 「痛覚域（閾）値」.^ 阪上公博『建築音響』コロナ社、2019年、9頁。ISBN 978-4-339-01363-4 。 ^ “IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 801-29-27: "auditory sensation area" ”. electropedia.org . 2025年1月4日閲覧。 ^ 周波数の関数として聴覚域値を結んだ線と痛覚域値を結んだ線に囲まれた領域。(JIS Z 8106:2000 , 聴野) 。 ^ 『新版 音響用語辞典』 (2003) , pp. 74–75, 「可聴周波数」"audible frequency"とも。^a b c d e 株式会社インプレス (2017年10月4日). “高音聞こえないオヤジにハイレゾ音源の意味はある？ ～大学教授が回答 ”. PC Watch . 2021年6月15日閲覧。 ^ 聴力検査 - 一般社団法人半田市医師会健康管理センター^ “医師会健診センター＜精密聴力検査＞ - 釧路市医師会健診センター ”. www.kushiro-ishikai.or.jp . 2021年6月15日閲覧。 ^ 株式会社インプレス (2021年5月25日). “FOSTEX、ヘッドフォン「TH900mk2」に漆塗りの限定パールホワイト ”. AV Watch . 2021年6月15日閲覧。 ^a b c d オリバー・サックス 『音楽嗜好症』（早川書房 2010年 ）。 ^a b c ミミズのような線虫も音を聞く、驚きの仕組みが判明、定説覆す ナショナルジオグラフィック 更新日：2021.10.11 参照日：2021.10.11 検査 
