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문제 정의
- 그리고 중간에 눈을 가린 관찰자를 두고 두 귀가 두 공명기를 향하도록 한 후에 한쪽 공명기가 작동되지 않게 하였다. 그러자 관찰자는 정확하게 어느 쪽의 소리가 전달되지 않는지를 알아내었다. 그러나 관찰자의 한쪽 귀를 막았을 때에는 실제 소리의 방향에 관계없이 열린 쪽 귀 쪽에서 소리가 들리는 것으로 관찰자는 인식했고 막은 귀를 열어주었을 때에는 올바른 소리의 방향을 알아내었다.
제안 방법
- Ra끼eigh는 다양한 진동수의 소리에 대하여 머리가 만드는 소리 그늘 (sound shadow)2)이 어떻게 달라지는지를 실험을 통해 조사하였다(4).
- Rayleigh는 추가적 인 짧은 추론을 통해 순음의 방향을 식별할 수 없는 위치가 전후에만 있는 것이 아님을 알았다. 정면에서 오는 소리나 후면에서 오는 소리를 식별하지 못하는 것은 양쪽 귀에 도달하는 소리의 세기가 동일하기 때문인 것으로 생각한 Rayleigh는 다양한 방향에서 오는 소리에 대해 양쪽 귀에서 느끼는 소리의 세기차가 어떠할지 고찰하였다. 오른쪽이나 왼쪽에서 오는 소리는 양쪽 귀에서 느끼는 소리의 세기차가 가장 큰 경우이므로 사람은 혼동의 여지없이 그 방향을 식별하지만 오른쪽 전방에서 오는 소리는 오른쪽 후방에서 오는 소리와동일한세기차를 양쪽 귀에서 유발하기 때문에 식별이 불가능했다.
- Rayleigh는 추가적 인 짧은 추론을 통해 순음의 방향을 식별할 수 없는 위치가 전후에만 있는 것이 아님을 알았다. 정면에서 오는 소리나 후면에서 오는 소리를 식별하지 못하는 것은 양쪽 귀에 도달하는 소리의 세기가 동일하기 때문인 것으로 생각한 Rayleigh는 다양한 방향에서 오는 소리에 대해 양쪽 귀에서 느끼는 소리의 세기차가 어떠할지 고찰하였다. 오른쪽이나 왼쪽에서 오는 소리는 양쪽 귀에서 느끼는 소리의 세기차가 가장 큰 경우이므로 사람은 혼동의 여지없이 그 방향을 식별하지만 오른쪽 전방에서 오는 소리는 오른쪽 후방에서 오는 소리와동일한세기차를 양쪽 귀에서 유발하기 때문에 식별이 불가능했다.
- Rayleigh는 같은 음원에서 나오는 소리를 인위적으로 위상 변경을 일으켜 위상차가 생기게 하여 두 귀에 들려주었더니 관찰자가 위상차를 음원의 위치로 해석해 내는 것을 관찰했다. 즉, 관찰자는 위상이 앞선 곳에서 소리가들려오는 것으로 인식하였다. Rayleigh는 진동수를 바꿔가면서 위상차에 의한 방향 지각 효과를 조사하였다. 이로써 Rayleigh는 낮은 진동수 대역에서는 위상차에 의해 소리의 방향 식별이 이루어진다는 것을 확인할 수 있었다.
성능/효과
- 이러한 사실을 확인하기 위해서 Rayleigh는 소리를 한쪽 귀에 가까운쪽에서 발생시킨 후 처음에는 이를 양쪽 귀로 듣다가 이후 가까운 쪽 귀만 막아보고 마지막으로는 가까운 쪽 귀는 그대로 두고 먼 쪽귀만 막아보면서 소리의 세기의 변화에 주목하는 방법을 썼다. Rayleigh는 양쪽 귀로 들을 때 감지되는소리의 세기가 가까운 쪽 귀를 막을 때는 크게 줄지만 먼 쪽 귀를 막을 때는 거의 변화가 없는 것을 통해서 먼 쪽 귀에 전달되는 소리의 세기가 매우 약함을 확인하였다. 이러한 관찰 결과는 낮은 진동수의 음에 대해서는 세기차가 아닌 다른 방식에 의해서 소리의 방향 지각이 이루어진다는 것을 암시했지만 Rayleigh는 이러한 관찰 사실을 발표했을 뿐 그것을 소리의 방향 지각 방식과 직접 연결시키지는 않았다.
- 이러한 사실을 확인하기 위해서 Rayleigh는 소리를 한쪽 귀에 가까운쪽에서 발생시킨 후 처음에는 이를 양쪽 귀로 듣다가 이후 가까운 쪽 귀만 막아보고 마지막으로는 가까운 쪽 귀는 그대로 두고 먼 쪽귀만 막아보면서 소리의 세기의 변화에 주목하는 방법을 썼다. Rayleigh는 양쪽 귀로 들을 때 감지되는소리의 세기가 가까운 쪽 귀를 막을 때는 크게 줄지만 먼 쪽 귀를 막을 때는 거의 변화가 없는 것을 통해서 먼 쪽 귀에 전달되는 소리의 세기가 매우 약함을 확인하였다. 이러한 관찰 결과는 낮은 진동수의 음에 대해서는 세기차가 아닌 다른 방식에 의해서 소리의 방향 지각이 이루어진다는 것을 암시했지만 Rayleigh는 이러한 관찰 사실을 발표했을 뿐 그것을 소리의 방향 지각 방식과 직접 연결시키지는 않았다.
- 이 어떻게 달라지는지를 실험을 통해 조사하였다[4]. 그 결과로 Rayleigh는 머리가 소리 그늘을 만드는 효과는 소리의 진동수에 크게 의존함을 발견했다. 256 Hz의 음을 내는 표준 소리굽쇠의 경우에는 귀가 음원을 향하든 반대 방향을 향하든 소리가들리는 정도는 거의 차이가 나지 않았다.
- 이 어떻게 달라지는지를 실험을 통해 조사하였다[4]. 그 결과로 Rayleigh는 머리가 소리 그늘을 만드는 효과는 소리의 진동수에 크게 의존함을 발견했다. 256 Hz의 음을 내는 표준 소리굽쇠의 경우에는 귀가 음원을 향하든 반대 방향을 향하든 소리가들리는 정도는 거의 차이가 나지 않았다.
- 이러한 연구 방법이 그가 다른 진동수 대역에서 소리의 방향 지각 메커니즘이 세기차 감지와 위상차 감지로 나뉘어지는 것을 찾아내는 결정적인 추진력을 제공했다. 또한 그는 수학적 이론에도 정통해 있었기 때문에 머리가유발하는 소리 그늘의 효과를 수학적으로 검토할 수 있었고 이를 근거로 낮은 진동수와높은 진동수에서 머리에 의한 소리 그늘의 효과가 상당히 차이가 난다는 것을 인식할 수 있었다. 이러한 그의 수학적 인 전문성은 Wilson과 Myers의 논문에서 나타난 실험 해석의 문제점을 간파하는데도 능력있게 발휘되었다.
- 이러한 연구 방법이 그가 다른 진동수 대역에서 소리의 방향 지각 메커니즘이 세기차 감지와 위상차 감지로 나뉘어지는 것을 찾아내는 결정적인 추진력을 제공했다. 또한 그는 수학적 이론에도 정통해 있었기 때문에 머리가유발하는 소리 그늘의 효과를 수학적으로 검토할 수 있었고 이를 근거로 낮은 진동수와높은 진동수에서 머리에 의한 소리 그늘의 효과가 상당히 차이가 난다는 것을 인식할 수 있었다. 이러한 그의 수학적 인 전문성은 Wilson과 Myers의 논문에서 나타난 실험 해석의 문제점을 간파하는데도 능력있게 발휘되었다.
- Rayleigh는 진동수를 바꿔가면서 위상차에 의한 방향 지각 효과를 조사하였다. 이로써 Rayleigh는 낮은 진동수 대역에서는 위상차에 의해 소리의 방향 식별이 이루어진다는 것을 확인할 수 있었다. g' 이하에서는 3 명의 관찰자가모두동의할수 있는 위상차에 의한소리의 방향지각이 이루어졌지만 g' 이상의 진동수에서는 위상차에 의한 소리의 방향 지각은 개인차가 있었다.
- Rayleigh는 진동수를 바꿔가면서 위상차에 의한 방향 지각 효과를 조사하였다. 이로써 Rayleigh는 낮은 진동수 대역에서는 위상차에 의해 소리의 방향 식별이 이루어진다는 것을 확인할 수 있었다. g' 이하에서는 3 명의 관찰자가모두동의할수 있는 위상차에 의한소리의 방향지각이 이루어졌지만 g' 이상의 진동수에서는 위상차에 의한 소리의 방향 지각은 개인차가 있었다.
- g' 이하에서는 3 명의 관찰자가모두동의할수 있는 위상차에 의한소리의 방향지각이 이루어졌지만 g' 이상의 진동수에서는 위상차에 의한 소리의 방향 지각은 개인차가 있었다. 이로써 Rayleigh는 이 영역에서는세기차에 의한소리의 방향지각이 이루어 진다고 보는 것이 타당하다고 결론지었다.
- g' 이하에서는 3 명의 관찰자가모두동의할수 있는 위상차에 의한소리의 방향지각이 이루어졌지만 g' 이상의 진동수에서는 위상차에 의한 소리의 방향 지각은 개인차가 있었다. 이로써 Rayleigh는 이 영역에서는세기차에 의한소리의 방향지각이 이루어 진다고 보는 것이 타당하다고 결론지었다.
- 이렇게 하지 않고 한쪽의 소리굽쇠만을 때리면 때릴 때의 소음이 관찰자에게 들려서 이내 관찰자는 그 방향을 알아차렸기 때문에 순음이 아닌 소음을 완전히 제거하기 위해 Rayleigh는 두 소리굽쇠를 동시에 때려서 양쪽에서 모두 소음이 발생하게 하고 한쪽에서만 공명기로 순음이 증폭되게 하였던 것이다. 이로써 레일리는 이 실험의 난점을 효과적으로 제거할 수 있었다.
- Rayleigh는 또 다른 가능성으로 소리가 양쪽 귀에 도달하는 시점의 차이를 고려했다. 즉, 사람의 한쪽 귀에 어떤 소리가 다른 쪽 귀에 비해서 얼마간 먼저 도착하면 그 사람은 소리가 먼저 도달한 귀에 가까운 쪽에서 소리가 오는 것으로 인식할 가능성이 있었다. Rayleigh는 이를 알아보기 위해 관찰자의 두 귀를 모두 막고 소리굽쇠를 울린 후에 양쪽 귀를 동시에 열었을 때 관찰자가 소리의 방향을 제대로 알아내는지 관찰했다.
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