Loading article…
先行効果、または第一波面の法則は、音の反射と反響の知覚に関する両耳性心理音響効果です。同じ音の2つのバージョンが十分に短い時間差（聴取者の反響閾値以下）で提示されると、聴取者は単一の聴覚イベントを知覚します。その知覚される空間的位置は、最初に到達した音（第一波面）の位置によって支配されます。遅れて到着した音も知覚される位置に影響を与えますが、その影響は主に最初に到達した音によって抑制されます。
ハース効果は、1949年にヘルムート・ハースが博士論文で記述した。 [ 1 ]「ハース効果」という用語は、その根底にある先行効果を広く含むものとして解釈されることが多い。
ジョセフ・ヘンリーは1851年に「直接音と反射音の知覚限界について」を出版した。[ 2 ]
「第一波面の法則」は、1948年にロタール・クレマーによって記述され、命名された。[ 3 ]
「先行効果」は、1949年にWallachらによって記述され命名された[ 4 ] 。彼らは、2つの同一の音が連続して提示されると、それらが融合した単一の音として聞こえることを示した。彼らの実験では、 クリック音の場合は2つの音の間の遅延が1～5ミリ秒の範囲で、音声やピアノ音楽などのより複雑な音の場合は最大40 ミリ秒の範囲で融合が起こった。遅延が長くなると、2番目の音はエコーとして聞こえた。
さらに、Wallachらは、異なる場所から発せられる連続した音が融合して聞こえる場合、知覚される音の見かけ上の位置は、最初に耳に到達した音（つまり、最初に到達した波面）の位置によって大きく左右されることを実証した。2番目に到達した音は、融合した音の知覚される位置に非常に小さな（ただし測定可能な）影響しか与えなかった。彼らはこの現象を先行効果と名付け、壁や家具などから音が反響し、連続する複数の刺激が生じる典型的な状況で音源定位が可能になる理由を説明できると指摘した。また、先行効果はステレオ音の知覚において重要な要素であるとも指摘した。
Wallachらは2つの音の強度を体系的に変化させることはなかったが、Langmuirら[ 5 ]の研究を引用し、2番目に到着する音が最初の音より少なくとも15dB 大きい場合、先行効果が崩れることを示唆した。
「ハース効果」は、ヘルムート・ハースによる1951年の論文に由来する。[ 6 ] 1951年、ハースは、単一のコヒーレントな音の反射が存在する場合に、音声の知覚がどのように影響を受けるかを調査した。[ 7 ]無響室のような環境を作るため、実験は独立した建物の屋上で行われた。別の実験は、残響時間が1.6 秒の部屋で行われた。テスト信号（録音された音声）は、リスナーから3mの距離で左右45°の位置にある2つの同様のスピーカーから発せられた 。
ハースは、人間は 異なる方向からの単一の反射音が存在する場合でも、最初に到着した音の方向に音源を定位し、そのような場合、単一の聴覚イベントのみが知覚されることを発見した。直接音から 1 ms より遅れて到着する反射音は、 知覚されるレベルと空間 (より正確には音源の知覚される幅) を増加させる。5 ～ 30 msの遅延で到着する単一の反射音 は、二次的な聴覚イベントとして知覚されることなく (つまり、エコーのように聞こえない)、直接音よりも最大 10 dB 大きくなる可能性がある。この時間間隔は反射レベルによって変化する。直接音がリスナーが向いている方向と同じ方向から来ている場合、反射音の方向は結果に大きな影響を与えない。反射音の高周波が減衰すると、音と音の間の遅延が多少長くなっても、エコー抑制は継続して発生する。部屋の残響時間が長くなると、エコー抑制に利用できる時間間隔も拡大する。[ 8 ]
先行効果は、後続の波面が最初の波面より2 ms ～ 約 50 ms 遅れて到着する場合に発生します。この範囲は信号に依存します。音声の場合、50 ms を超える遅延では先行効果はなくなりますが、音楽の場合は、100 ms に近い遅延でも先行効果が発生する可能性があります。[ 9 ]
2回のクリックの先行・遅延実験では、局在効果には加算局在、局在優位、遅延弁別抑制の側面が含まれます。最後の2つは一般的に先行効果の側面と考えられています: [ 10 ]
音声の場合50ミリ秒以上、 音楽の場合100ミリ秒以上の時間遅延では、遅延した音は最初に到達した音のエコーとして知覚され、それぞれの音の方向が個別に正確に定位されます。エコーを知覚する時間遅延は、信号の特性によって異なります。インパルス特性を持つ信号の場合、エコーは50 ミリ秒以上の遅延で知覚されます。振幅がほぼ一定の信号の場合、エコーを知覚する閾値は、1～2秒の時間差まで高めることができます。
先行効果の特殊な現れとして、ハース効果がある。ハースは、遅延音のレベルが 最初の波面のレベルより最大10dB高い場合でも、先行効果が現れることを示した。この場合、先行効果は10～30msの遅延時間でのみ有効となる 。
先行効果は、閉鎖空間での聴覚において重要である。この効果のおかげで、壁面反射が存在する場合でも、音源の方向（例えば、スピーカーの方向）を特定することが可能となる。
ハースの研究結果は、音響増幅システムや拡声システムに応用できる。ステージから離れた場所に設置されたスピーカーの信号は、ステージからその場所まで音が空気中を伝わるのにかかる時間プラス約10～20ミリ秒だけ電子的に遅延させ、ステージから直接その場所に到達する音よりも最大10 dB大きいレベルで再生することができる。ステージ上の音源から最初に到達する音が知覚される音源定位を決定するが、遅延させたスピーカーからのわずかに遅れた音は、音源定位に悪影響を与えることなく、知覚される音のレベルを単純に増加させる。この構成では、リスナーは直接音の方向からのすべての音源を定位するが、スピーカーによって増幅された高い音レベルの恩恵を受ける。[ 11 ]
先行効果は、ステレオ録音の再生中にアンビエンスの知覚を高めるために利用できます。[ 12 ]リスナーの左右にさらに2つのスピーカーを配置し（2つのメインスピーカーに加えて）、同じプログラム素材を10～20ミリ秒遅延させて入力すると、音のランダム位相アンビエンス成分は十分に相関がなくなり、位置を特定できなくなります。これにより、録音の既存のアンビエンスが効果的に抽出され、前景の「直接」音は依然として正面から聞こえてくるように残ります。[ 13 ] [ 14 ]
この効果は、ジム・フォスゲートがピーター・シェイバーとマーティン・ウィルコックスと協議して開発したフォスゲート・テイト101A SQデコーダーの音響心理学において考慮され、活用された結果、 4-2-4（ SQクアドラフォニック）オーディオのマトリックス復号において、はるかに優れた空間性と方向性が実現された。
多くの古い LEDE (「ライブ エンド、デッド エンド」)コントロール ルームの設計では、いわゆる「ハース キッカー」が採用されていました。これは、鏡面反射を作り出し、ステレオ リスニング エリアを広げたり、明瞭度を高めたりすると考えられていた反射パネルです。[ 15 ]しかし、ある種の音に有益なものが他の音には有害となるため、ハース キッカーは、圧縮天井と同様に、コントロール ルームではあまり見られなくなりました。[ 16 ]
ヘルムート・ハースがドイツのゲッティンゲン大学に提出した博士論文「Über den Einfluss eines Einfachechos auf die Hörsamkeit von Sprache」に基づく。この論文は、1949年12月に英国ハートフォードシャー州ワトフォードの建築研究所のKPRエーレンベルク博士によって英語に翻訳され、米国では「The Influence of a Single Echo on the Audibility of Speech」としてJ. Audio Eng. Soc.、第20巻（1972年3月）、145-159ページに掲載された。