人類發聲

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引言

聲音是由以“可聽機械波”形式穿過空氣或任何其他介質傳播的振動產生的。聲音是由任何介質（空氣、水、真空或空曠空間）中的“振動物體”產生的。這種現象可以透過鼓的例子來進一步解釋，當擊打鼓時，鼓的彈性膜振動產生聲音。“振動膜”另一側空氣的膨脹和壓縮導致聲音的產生。這裡，“振動膜”中發現的聲音波差異是由於空氣對鼓施加的特定壓力造成的。

什麼是聲音和聲波？

如果物體分子由於空氣或外力施加的特定壓力而振動，則會產生聲音。由物體振動產生的聲音將以波的形式傳播，這些波被稱為“振動粒子”。這些“聲波”被表面反射，也被認為是“壓力波”（Francis et al. 2018）。這些聲波會隨著時間的推移而使“氣壓”發生波動。聲波也被確定為橫波，可以透過“敲擊叉子”擊打盤子或碗來聽到。任何型別的音樂或人聲也被認為是聲音。

聲音的特性

在日常生活中，每個人都會聽到各種各樣的聲音。人類產生的聲音：笑聲、尖叫聲、喊叫聲或說話聲。動物或鳥類的叫聲也像人類的聲音一樣可以產生聲音。如果“聲波”以“波形”表示，則可以注意到一些特性（Koh et al. 2018）。這些波形是“壓力變化”的“影像表示”，聲音以空氣的形式透過它傳播。

圖1：聲音的特性

這些“聲波”被認為是低壓和高壓的交替區域。聲波也具有與光和“電磁輻射”相似的特性。有一個變化，例如光在真空中或空曠空間中傳播得更快；“聲波”不能在真空中傳播（Geeksforgeeks，2021）。聲音是需要傳播介質的“機械波”，不能在真空中傳播，在真空中速度為零。空氣在真空中比聲音傳播得快。

多重聲波反射的應用

下面提到了“聲音反射”的各種用途。產生聲音並具有“錐形”形狀的裝置會增強聲波在特定方向上的強度。這些裝置包括麥克風、留聲機等等。聲音在醫生使用的“聽診器”等裝置中會發生各種反射。聲波沿著“聽診器”的導線傳播。在大廳或禮堂中，“彎曲的天花板”和“音板”將聲音均勻地分佈在整個大廳。

人類是如何發出聲音的？

人類理想地利用喉或語音箱來發出聲音。聲帶位於人體喉嚨中氣管頂部的部位。人體內的聲帶被識別為人聲箱中發現的兩條韌帶。人體中現有的聲帶附著在肌肉上，這些肌肉會改變聲帶的拉伸或張力以及它們之間的空間（Hong & Curran，2019）。聲帶肌肉完全放鬆，使它們鬆弛和分開，允許肺部空氣透過它們而不會產生任何聲音。

圖2：透過揚聲器產生聲音

當人類不唱歌或說話時，兩條聲帶之間會隔開較大的距離。聲帶肌肉拉伸、閉合並同時收縮兩條聲帶，在兩條聲帶之間留下小的縫隙。肺部在兩條聲帶之間傳送氣流（Skoe & Tufts，2018）。由於空氣的原因，聲帶開始振動，振動的聲帶產生聲音。可以說，聲音是在聲帶的幫助下產生的。這是人類在吞嚥食物時意識到的最終區域。堅硬的腫塊會上下移動很多。

圖3：人類透過喉部產生的聲音

產生人聲的裝置可分為三個主要部分：肺、發音器官和聲帶箱內的聲帶。肺被描述為充滿空氣的器官，安裝在胸腔的兩側（Della Santina et al. 2019）。發音器官被定義為舌頭、牙齦和牙齒、聲門以及上下唇。喉是人類聲帶箱的另一個名稱，它是幫助發出聲音的主要部分。人體內的喉位於頸部區域。

結論

在人類中，聲音是由喉或聲帶箱產生的。當空氣在過程中透過時，聲帶靠近時會產生聲音。附著在喉嚨最高軟骨上的“聲帶箱”內的聲帶被稱為亞當氏蘋果。在產生聲音的過程中，聲帶需要以連續且對稱的方式同時振動。振動率有助於決定聲音的音高。附著在聲帶上的喉嚨肌肉可能會使聲帶鬆弛或僵硬。當聲帶鬆弛或變厚時，聲音質量會發生變化。

常見問題

Q1. 聲帶箱有什麼作用？

聲帶箱負責啟動和繼續溝透過程。它有助於吞嚥或吞下咀嚼的食物。聲帶箱透過提供二氧化碳和氧氣透過的通道來協助呼吸過程。

Q2. 人類聲帶的大小是多少？

在人類中，女性的聲帶約為 15 毫米，而男性的聲帶通常為 20 毫米。在男性和女性中，男性擁有最長的聲帶。

Q3. 哪些人體器官負責產生振動？

人體喉嚨內的聲帶箱負責產生振動。振動有助於透過傳播產生聲波。

Q4. 人類的聽力範圍是多少？

人類的聽力範圍為 20Hz 至 20000 Hz。5 歲以下的兒童的聽力範圍約為 25 kHz。

參考文獻

期刊

Della Santina, C., Arapi, V., Averta, G., Damiani, F., Fiore, G., Settimi, A., ... & Bianchi, M. (2019). Learning from humans how to grasp: a data-driven architecture for autonomous grasping with anthropomorphic soft hands. IEEE Robotics and Automation Letters, 4(2), 1533-1540. Retrieved from: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8629968/

Francis, N. A., Zhao, W., & Guinan Jr, J. J. (2018). Auditory attention reduced ear-canal noise in humans by reducing subject motion, not by medial olivocochlear efferent inhibition: Implications for measuring otoacoustic emissions during a behavioural task. Frontiers in Systems Neuroscience, 12, 42. Retrieved from: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnsys.2018.00042/full

Hong, J. W., & Curran, N. M. (2019). Artificial intelligence, artists, and art: attitudes toward artwork produced by humans vs. artificial intelligence. ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications (TOMM), 15(2s), 1-16. Retrieved from: https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3326337?casa_token=5fcinySMD1wAAAAA:kwRcJoNigjYrzzpEZ-eF3xc0nxVzmAML4F2eZ2IsrFciQ2pHBRiRbJlybiSRfzw5OgQykshQk6ldKuo

Koh, K., Kwon, H. J., Kiemel, T., Miller, R. H., Park, Y. S., Kim, M. J., ... & Shim, J. K. (2018). Intra-auditory integration between pitch and loudness in humans: Evidence of super-optimal integration at moderate uncertainty in auditory signals. Scientific reports, 8(1), 1-10. Retrieved from: https://www.nature.com/articles/s41598-018-31792-w

Skoe, E., & Tufts, J. (2018). Evidence of noise-induced subclinical hearing loss using auditory brainstem responses and objective measures of noise exposure in humans. Hearing research, 361, 80-91. Retrieved from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378595517304616

網站

Geeksforgeeks (2021). 關於聲音的特性。檢索自：https://www.geeksforgeeks.org/what-are-the-characteristics-of-sound-waves/ [檢索日期：2022年6月17日]

Geeksforgeeks (2022). 關於人類如何產生聲音？檢索自：https://www.geeksforgeeks.org/how-is-sound-produced-by-humans/ [檢索日期：2022年6月17日]