脳はどのようにして声で人を認識するのでしょうか?

レビュー専門家：首都医科大学北京安鎮病院耳鼻咽喉科副主任医師、袁先道

「私が誰だと思いますか？」

あなたはこのゲームをプレイしたことがあるはずです。友達があなたに目隠しをしたら、周りの人の音を聞いて誰があなたに目隠しをしたかを推測しなければなりません。では、友達の声をどのように分析するのでしょうか?

声は、私たち一人ひとりを識別し、また私たち一人ひとりを個人として表す重要な特性の 1 つです。私たちは、親戚や友人、身近な人を声で認識することができます。これは一般に「声で人を識別する」と言われています。

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音の発生原理は何ですか？なぜ二人は声を通じてお互いを認識できるのでしょうか?まず、音がどのように生成されるかを理解することから始めましょう。音は物体の振動によって発生し、人間の声は人間の声帯の振動によって発生する音です。誰もがあらゆる年齢で独自の声を持っており、それはまたその人の特徴の 1 つでもあります。

音を定義する 3 つの要素は、ピッチ、音量、音色です。

トーンは何によって決まるのでしょうか?

音の高さは音の周波数によって決まります。音源の振動の周波数が異なるため、生成される音程も異なります。

たとえば、フルート、ハーモニカ、サックスなどの楽器を演奏する場合、演奏中に異なる穴を押すことで、異なる音色の音を出すことができます。これは、空気柱が異なる周波数で振動するためです。
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女の子の声は甲高く、男の子の声はガラガラだとよく言われます。本質的には、ほとんどの男の子は話すときの声の周波数が低く、ほとんどの女の子は話すときの声の周波数が高いということです。同時に、男の子の声帯はより長く、幅広く、厚いのに対し、女の子の声帯はより短く、薄く、狭いため、声の音色が異なります。

それだけでなく、男性と女性の声が大きく異なる理由は、発声方法にも関係しています。男の子が話すときは、主に喉の振動と胸腔の共鳴に頼ります。音響効果は比較的荒いものになります。女の子の声は声帯の振動と頭蓋腔の共鳴に依存しています。両側の声帯が収縮し、肺や気管からの空気の流れが声帯に継続的に影響を与えるため、より繊細な効果が表現されます。

音量とはどういう意味ですか?

音量は音の強さを表し、音の大きさとも呼ばれます。音源の振動の強さが大きければ大きいほど、音の強さも大きくなります。

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音量も識別上重要な意味を持ちます。たとえば、人によっては、より力強く話すと声帯の振動の強度が増し、声の音量も大きくなり、これを「大きな声」と呼びます。声で他人を識別する方法でもあります。同時に、人々の声の大きさを自分の希望に応じて制御および調整することができ、つまり、声のボリュームを制御することができます。たとえば、ある場所ではわざと低い声で話せるのに、遠くにいるときは声量を上げる必要がある場合があります。

したがって、声の大きさは主に個人の習慣であり、人は声の大きさをコントロールすることができます。

音色は何を表すのでしょうか?音色とは音の特徴のことで、主に音源の材質や特性によって決まります。たとえば、サックス、クラリネット、ハーモニカ、フルートが出す音はそれぞれ異なります。ひと目で各楽器の音の違いが感じられます。これが音色です。

音程や音量とは何の関係もありません。同じ音量とピッチの条件下でも、いくつかの楽器によって生成される音がかなり異なっていることがはっきりとわかります。構造や材質の違いにより、音色も異なります。各人の声帯の構造が異なるため、ほとんどの人は話すときに異なる音色を持ち、各人の音色がその人自身を表します。

音生成の基本原理

人が話すとき、声の生成は喉だけに頼るのではなく、複数の器官とシステムの協力によって生み出されます。

人間の発声器官は、簡単に言えば、発声器官、振動器官、共鳴器官の 3 つの部分に分けられます。動力器官は主に呼吸器と肺、振動器官は声帯、共鳴器官は主に胸腔、口腔、鼻腔、喉です。風邪をひいたり鼻が詰まったりすると声がいつもと違ったり、喉が乾燥したり痛んだりすると声がかすれたりするのはこのためです。

発声の過程で最も重要な器官は声帯であり、私たち一人ひとりの声を決定する最も重要な器官でもあります。声帯は主に発声筋で構成されており、その機能は収縮の度合いによって異なります。筋肉の収縮が強くなるほど、弾力性も高まります。

声帯の筋肉は弾性円錐で覆われており、声帯の自由端では著しく厚くなっており、声帯靭帯と呼ばれています。弾性円錐繊維は声帯筋の多くの箇所に伸びており、筋束間の結合組織と融合しています。そのため、声帯の筋肉と弾性円錐体はしっかりとつながっており、振動すると 2 つの構造が一体となって動きます。

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また、声帯は年齢とともに変化します。人は生まれてから20歳くらいまで、声帯は常に成長・発達しており、声帯を構成する構造も常に改善・分化しています。子どもの声は成長するにつれて変わるとよく言われるのはそのためです。人の声も年齢によって違います。幼い子どもの声が「子供の声」と呼ばれるのもこのためです。彼らの声帯はまだ完全には発達しておらず、声はより甘いです。 30歳を超えると、声帯は衰え続け、声帯筋の弾力性は低下し続け、声帯の筋繊維は細くなります。そのため、人は年をとるにつれて発音がだんだん弱くなり、若い頃と比べて音色もある程度変化します。

私たちが異なる声を通してお互いを認識できる主な理由は、人によって音色やトーンが異なるからです。性別、年齢、その他の要因によっても声が異なる場合があります。声の音色やピッチの違いによって、話している人物を特定することができます。誰でも話すときに主観的にピッチや音量（声の大きさ）を調整できますが、各人の声帯の構造が独特であるため、各人の音色の独特さによって他の人を区別することができます。

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男性と女性は生理的な構造が異なり、声帯の振動も異なります。さらに、共鳴の違いにより、男性と女性が話すときの声は大きく異なります。ホルモンやボイスチェンジャーを使用している場合を除き、ほとんどの人は声から話者の性別を簡単に判別できます。