佐野 稜
バンドパスノイズを用いたBinaural Beatによる変動感とその尺度構成
周波数の近い 2 つの純音を、ダイコティックに提示した際に知覚される聴覚感覚は Binaural Beat と呼ばれる。Binaural Beat は以下の 3 つの聴覚感覚の総称である。すなわち音像定位の周期的な変動である Rotating Tone、感覚的な音の大きさの周期的な変動であるラウドネス変動、あらさをもったような音として知覚される Roughness の 3 つである。いずれも周期的は変動であり、この変動の周波数は 2 つの純音の周波数の差に等しい。一方で Binaural Beat は純音だけでなく信号処理をしたバンドパスノイズによっても生じることが知られている。この変動はダイコティックに提示されたバンドパスノイズにおける ITD の周期的な変化に起因するものであり、ITD の変動の周波数に等しい周波数の Binarul Beat が知覚される。本研究ではこの周波数は Beat 周波数と呼ばれた。ダイオティックなうなりによる変動の大きさは、Fluctuation Strength として尺度化されており、純音・広帯域雑音での検討が行われている。一方で Binaural Beat によって生じる変動の大きさの聴覚感覚は尺度化されておらず、純音による大きさの測定が行われた例が少数あるのみで、バンドパスノイズと純音での比較が行われた例は存在しない。
本研究では Binaural Beat の検出のしやすさについて、500Hz の純音と中心周波数が 500Hz のバンドパスノイズでの比較を行った。その後 Binaural Beat が起こす聴覚感覚のうち、Rotating Tone とラウドネス変動によるものを「変動感」と定義し、その大きさについて純音とバンドパスノイズとで測定・モデル化を行った。
Beat 周波数とバンドパスノイズの帯域幅を変数にした Binaural Beat の検出のしやすさの測定では、純音における Binaural Beat はバンドパスノイズによるものよりも、「Binaural Beat を知覚した」と回答しにくい傾向が示された。帯域幅が 920Hz の条件ならびに純音では、Beat 周波数が 6Hz 以上で検出しやすくなる傾向が示されたものの、検出のしやすさについては Beat 周波数ならびに帯域幅の影響は限定的であることが示された。また帯域幅が 920Hz の条件の結果から、低周波数領域における臨界帯域の寄与が大きい可能性が示唆された。
変動感の大きさの測定では、純音における Binaural Beat の変動感の大きさはバンドパスノイズによるものよりも小さいことが示された。バンドパスノイズにおける Binaural Beat の変動感の大きさの尺度は以下の 3 つのモデルを用いることで説明された。すなわち Beat 周波数に対してそのべき乗に比例するモデル、帯域幅に対してそのべき乗に比例するモデル、特定の Beat 周波数に対して変動感の大きさがピークを持つモデルである。モデルの差異は評価者の差異に強く影響されるが、同一の評価者においても条件の違いによって複数のモデルの組み合わせで表現できる可能性が示された。変動感の大きさのピークとなる周波数は Rotating Tone とラウドネス変動の境界となる周波数にも関連すると考えられる。また刺激の提示音圧や振幅包絡形状の影響も予想され、今後の研究の余地が示された。
SANO Ryo
Constructing a Measurement for the Sensation of Fluctuation Strength Elicited by Binaural Beats Caused by Bandpass Noise
The auditory sensation perceived when two pure tones with close frequencies are presented dichotically is called binaural beat. Binaural beat is a collective term for the following three auditory sensations: rotating tone- which is a periodic fluctuation in sound image localisation, loudness fluctuation- which is a periodic fluctuation in sensory loudness, and roughness- which is perceived as a roughness-like sound. All are periodic fluctuations, and the frequency of these fluctuations is equal to the difference between the frequencies of two pure tones. Binaural beats in particular are known to be elicited not only by pure tones but also by signal-processed bandpass noise. Periodic changes in interaural time difference (ITD) in bandpass noise presented dichotically cause fluctuation, and a binaural beat with a frequency equal to the frequency of the ITD changes. This frequency shall henceforth be referred to as beat frequency.
The magnitude of the fluctuation elicited by diotic beats is measured by its fluctuation strength and has been studied in pure tone and broadband noise. The auditory sensation of the magnitude of the fluctuations caused by binaural beats, however, lacks a measurement scale, and there are only a few cases in which the magnitude was measured using pure tones. Additionally, no comprehensive comparison between bandpass noise and pure tones has been made. In this study, the detectability of binaural beats between pure tones at the frequency of 500 hertz (Hz) and bandpass noise with a centre frequency of 500 Hz was compared. The magnitude of the auditory sensation caused by the binaural beat was measured and modeled for both pure tone and band-pass noise.
The detectability of binaural beats was measured using beat frequency and bandwidth of bandpass noise as variables, and it was shown that binaural beats in pure tones were less likely to be perceived than those in bandpass noise. In the 920 Hz bandwidth condition and pure tones, the beat frequency tended to be more detectable at frequencies above 6 Hz, but the beat frequency and bandwidth had only a limited effect on detectability. The results for a bandwidth of 920 Hz suggest that the contribution of the critical bandwidth in the low-frequency region is significant.
The measure of the magnitude of fluctuation sensation indicated that the magnitude of binaural beat’s fluctuation sensation in pure tones was smaller than that due to band-pass noise. The magnitude of binaural beat fluctuation in band-pass noise was explained by three models. A model proportional to the power of beat frequency, a model proportional to the power of bandwidth, and a model with a peak of variability for a specific beat frequency. Although the models are strongly influenced by the differences among evaluators, it was shown that even the same evaluator may be able to explain the results with a combination of several models depending on the differences in the conditions. The frequency at which the magnitude of fluctuation peaks is thought to be related to the boundary between the rotating tone and loudness fluctuation, suggesting a possibility for further research. The influence of the presented sound pressure levels and the shape of the amplitude envelope also appeared to be a contributing factor, and this suggests potential for further research.