청각/음향/이명
청각/음향/이명

청각노인성 난청, 말소리 구분이 힘든 이유 스펙트럼 분석

관리자
2020-04-06
조회수 8730

노인성 난청의 특징은 새 소리나 귀뚜라미 소리 같은 고음이 더 안들리는게 특징입니다. 

사람 목소리의 주파수 대역은 대략 300Hz ~ 3,000Hz 입니다.

인간의 가청주파수는 20Hz ~ 20,000Hz 입니다.

박쥐는 20,000Hz 이상의 초음파를 들을 수 있습니다.


소리의 3요소인 음량, 음고, 음색 중에서 음색은 목소리를 구분하거나 말소리를 구분하는데 중요합니다.

소리는 여러 주파수 성분의 소리의 합으로 이루어져 있고, 

각각의 주파수 성분의 크기의 분포 (스펙트럼)에 따라 음색이 결정됩니다.


다음 그림의 1KHz의 음성신호 파형이 사람의 귀에 어떻게 들리는지 살펴보려고 합니다.


 


이 파형은 Fourier Series (푸리에 급수) 로 전개하여 보면

기본 주파수 성분 (기음) 외에 수 많은 그 배수 주파수의 성분의 Harmonic(하모닉, 배음)들의 합으로

구성됩니다.


위 소리 파형의 주파수 성분 : 1KHz, 3K, 5K, 7K, 9K, 11K, 13K, 15K, 17K, 19K, 21K, 23KHz, ..... (1KHz 의 홀수배 배음 주파수)

우리는 청력이 아무리 좋아도 20KHz 이상의 성분은 안들리지만, 

초음파를 듣는 박쥐는 그 이상의 소리의 성분 (21KHz, 23KKz,...)을 들을 수 있습니다.


 

위 소리의 주파수 성분과 배음(하모닉) : 1KHz ~ 9KHz 까지의 예


다음 그림은 위 그림의 각 주파수 성분을 19KHz 까지 합한 그림으로 청력이 아주 좋은 사람이

듣게 되는 파형입니다.

 


20KHz 이상을 못 들으므로 원본 파형보다는 비슷하긴 하지만 굴곡이 많이 있지요.


다음 그래프는 10KHz 이상은 잘 듣지 못하는 난청인이 듣는 소리파형입니다.

1KHz ~ 9KHz 까지의 성분만 합하여진 파형입니다.

정상인에 비해 많은 차이가 나지요.


다음 그래프는 4KHz 이상에서 청력도가 급격히 떨어지는 난청인이 듣는 소리의 파형입니다.

정상인이 듣는 파형과는 많이 멀어졌습니다. 3KHz 까지의 배음 성분만 들립니다.

이 정도면 음색을 구분하기가 매우 힘듭니다.


 다음 그래프는 2KHz 이상에서 청력도가 급격히 떨어지는 난청인이 듣는 소리의 파형입니다.

배음은 들리지 않고 1KHz 의 기음만 들립니다.

즉, 음정은 알 수 있지만 음색 구분이 전혀 안됩니다.


이 정도의 청력이면, 1KHz 의 플루우트 음과 바이올린 음 을 잘 구분하지 못합니다.


단순한 파형을 가지고 비교해 보았습니다.

소리의 주파수 성분은 기음과 수 많은 배음(하모닉) 으로 이루어져 있습니다.

고음역 즉 고주파영역은 저음 부터 중음, 고음까지 모든 소리의 배음(하모닉)이 존재하는 영역입니다.


중음이나 저음도 그 배음(하모닉)들은 모두 그 이상의 고주파 영역에 위치합니다.

따라서 고음역의 난청이 심하면, 고음 뿐 아니라 중음과 저음의 음색에도 영향을 미칩니다.


위의 파형들에서 보신 것 처럼 해상도가 낮아지고 파형이 두리뭉실해 집니다.

즉, 음색 구분이 힘들어지기 때문에 특히 고주파 성분이 많은 치찰음의 구분이 힘들어집니다.


치찰음은 "ㅊ,ㅅ,ㅍ,ㅌ,ㅎ" 와 같은 닿소리를 발음할 때 공기가 치아 사이의 좁은 틈으로 통과되면서

발생하는 마찰을 이용해서 내는 소리입니다.


특히 고음급추형 노인성 난청의 경우에는 고주파 영역의 채널수가 많이 분포되어 있는 보청기가 도움이 

된다고 할 수 있습니다.



감사합니다.


박영근, Ph.D.

스타키 보청기 김포센터

청각 음향 연구소

http://www.hearbest.net


경기도 김포시 사우동 927 드림월드프라자 206호 (우리은행 2층) 

031-985-8033