ত্রিমাত্রিক শ্রবণ অনুভূতি কীভাবে গঠিত হয়?

১. স্টেরিও ফোনিক ধারণা
স্টেরিও একটি জ্যামিতিক ধারণা, যা ত্রিমাত্রিক স্থানে অবস্থান দখলকারী বস্তুকে নির্দেশ করে। তাহলে শব্দও কি ত্রিমাত্রিক? সাদৃশ্য দিয়ে বললে, উত্তর হ্যাঁ-ও হতে পারে। কারণ শব্দের উৎসের একটি নির্দিষ্ট স্থানিক অবস্থান থাকে, শব্দের একটি নির্দিষ্ট দিকগত উৎপত্তি থাকে, মানুষের শ্রবণশক্তি শব্দের উৎসের অবস্থান নির্ণয় করতে সক্ষম; বিশেষ করে যখন একাধিক শব্দের উৎস একই সময়ে শব্দ উৎপন্ন করে, মানুষ তার শ্রবণশক্তি দ্বারা স্থানে শব্দের সমষ্টির বণ্টন বুঝতে পারে। সুতরাং বলা যেতে পারে শব্দ "ত্রিমাত্রিক"। তবে আরও সঠিকভাবে বলতে গেলে: "মূল শব্দ ত্রিমাত্রিক।" কারণ শব্দ রেকর্ড, প্রশস্তকরণ ইত্যাদি প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে পুনরায় বাজানো হলে, সব শব্দই একটি স্পিকার থেকে বের হতে পারে, এই পুনরুৎপাদিত শব্দ তখন আর ত্রিমাত্রিক থাকে না। যেহেতু সব শব্দ একই স্পিকার থেকে বের হয়, মূল স্থানিক অনুভূতি - বিশেষ করে শব্দের দলগত বণ্টনের অনুভূতি - লোপ পায়। এই পুনরুৎপাদিত শব্দকে বলা হয় "মনোফোনিক" (Mono)। যদি পুনরুৎপাদন ব্যবস্থা কিছু মাত্রায় মূল শব্দের স্থানিক অনুভূতি ফিরিয়ে আনতে পারে, তাহলে তাকে "স্টেরিওফোনিক" (Stereo) বলা হয়। যেহেতু মূল শব্দ স্বভাবতই "ত্রিমাত্রিক", তাই স্টেরিও শব্দটি বিশেষভাবে সেই পুনরুৎপাদিত শব্দকে নির্দেশ করে যার কোনো না কোনো স্থানিক অনুভূতি (বা দিকগত অনুভূতি) আছে।
২. বাইনোরাল এফেক্ট
পুনরুৎপাদিত শব্দে স্থানিক অনুভূতি ফিরিয়ে আনতে হলে, প্রথমে জানতে হবে মানুষের শ্রবণ ব্যবস্থার শব্দের উৎসের অবস্থান নির্ণয়ের ক্ষমতা কেন আছে। গবেষণায় দেখা গেছে, এর প্রধান কারণ হলো মানুষের দুটি কান আছে, মাত্র একটি নয়।
কান মাথার দুপাশে অবস্থিত, শুধু স্থানিক দূরত্বই নয়, মাথার হাড় দ্বারা পৃথকীকৃত, তাই দুটি কানে পৌঁছানো শব্দে বিভিন্ন পার্থক্য থাকতে পারে। এই পার্থক্যগুলোর উপর ভিত্তি করেই মানুষ স্থানে শব্দের উৎসের অবস্থান নির্ণয় করে। প্রধান পার্থক্যগুলো হলো:
(১) শব্দের উভয় কানে পৌঁছানোর সময়ের পার্থক্য
বাম ও ডান কানের মধ্যে কিছু দূরত্ব থাকায়, সামনে ও পিছন বাদে অন্য দিক থেকে আসা শব্দ এক কানে আগে এবং অপর কানে পরে পৌঁছায়, ফলে সময়ের পার্থক্য সৃষ্টি করে। শব্দের উৎস যদি ডান দিকে থাকে, তাহলে শব্দ প্রথমে ডান কানে পরে বাম কানে পৌঁছাবে; উল্টো হলে প্রথমে বাম কানে পরে ডান কানে। শব্দের উৎস যত একপাশে ঝুঁকবে, সময়ের পার্থক্য তত বাড়বে। পরীক্ষায় প্রমাণিত, কৃত্রিমভাবে যদি উভয় কানে শোনার সময়ের পার্থক্য তৈরি করা যায়, তাহলে শব্দের উৎস একপাশে আছে এমন বিভ্রম সৃষ্টি করা সম্ভব। সময়ের পার্থক্য প্রায় ০.৬ মিলিসেকেন্ড হলে শব্দ সম্পূর্ণভাবে একপাশ থেকে আসছে বলে মনে হয়।
(২) শব্দের উভয় কানে পৌঁছানোর শব্দের মাত্রার পার্থক্য
দুটি কানের দূরত্ব খুব বেশি না হলেও মাথার হাড় শব্দকে আটকায়, তাই উভয় কানে পৌঁছানো শব্দের মাত্রা আলাদা হতে পারে। শব্দের উৎসের কাছের কানে শব্দের মাত্রা বেশি, এবং অন্য কানে কম হয়। পরীক্ষায় দেখা গেছে, সর্বোচ্চ শব্দের মাত্রার পার্থক্য প্রায় ২৫ ডিবি হতে পারে।
(৩) শব্দের উভয় কানে পৌঁছানোর ফেজের পার্থক্য
আমরা জানি শব্দ তরঙ্গ আকারে ছড়িয়ে পড়ে, এবং শব্দ তরঙ্গ স্থানের বিভিন্ন বিন্দুতে ভিন্ন ভিন্ন ফেজে থাকে (যতক্ষণ না এক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দূরত্বে থাকে)। যেহেতু দুটি কান স্থানিকভাবে দূরে, তাই শব্দ তরঙ্গ উভয় কানে পৌঁছানোর সময় ফেজের পার্থক্য থাকতে পারে। কানের ভিতরের পর্দা শব্দ তরঙ্গের সাথে কম্পিত হয়, এই কম্পনের ফেজের পার্থক্যই শব্দের উৎসের অবস্থান নির্ণয়ের একটি উপাদান। পরীক্ষায় প্রমাণিত, শব্দ উভয় কানে একই সময়ে ও একই মাত্রায় পৌঁছালেও শুধু তার ফেজ পরিবর্তন করলেই আমরা শব্দের উৎসের অবস্থানের ব্যাপক পার্থক্য অনুভব করি।
(৪) শব্দের উভয় কানে পৌঁছানোর টোনের পার্থক্য
শব্দ তরঙ্গ যদি ডান দিকের কোনো নির্দিষ্ট দিক থেকে আসে, তাহলে মাথার কিছু অংশ ঘুরে বাম কানে পৌঁছাতে হয়। তরঙ্গের বেঁকে যাওয়ার ক্ষমতা তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও বাধার আকারের অনুপাতের উপর নির্ভর করে, মানুষের মাথার ব্যাস প্রায় ২০ সেমি, যা বাতাসে ১,৭০০ হার্টজ শব্দ তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমতুল্য, তাই মাথা হাজার হার্টজের বেশি শব্দ উপাদানকে আটকাতে পারে। অর্থাৎ, একটি শব্দের বিভিন্ন উপাদান মাথা ঘুরে যাওয়ার ক্ষমতায় ভিন্ন ভিন্ন, যত বেশি ফ্রিকোয়েন্সি তত বেশি ক্ষয়। ফলে বাম কানে শোনা টোন ডান কানে শোনা টোন থেকে আলাদা হয়। শব্দ যত সামনের দিক থেকে না আসে, উভয় কানে শোনা টোন তত ভিন্ন হয়, এবং এটি শব্দের উৎসের অবস্থান নির্ণয়ের একটি উপাদান।
(৫) প্রত্যক্ষ শব্দ ও অবিচ্ছিন্ন প্রতিধ্বনি দ্বারা সৃষ্ট পার্থক্য
শব্দের উৎস থেকে নির্গত শব্দ, শুধু আমাদের কানে প্রত্যক্ষভাবে পৌঁছায় না, বরং আশেপাশের বাধা দ্বারা এক বা একাধিকবার প্রতিফলিত হয়ে প্রতিধ্বনির সমষ্টি তৈরি করে, যা ধারাবাহিকভাবে আমাদের কানে পৌঁছায়। তাই প্রত্যক্ষ শব্দ ও প্রতিধ্বনির সমষ্টির মধ্যে পার্থক্যও স্থানে শব্দের বণ্টন সম্পর্কে তথ্য দেয়।
(৬) কানের খোল্পা (পিনা) দ্বারা সৃষ্ট পার্থক্য
কানের খোল্পা সামনের দিকে থাকে, এটা স্পষ্টতই সামনে-পিছনের পার্থক্য করতে সাহায্য করে। অন্যদিকে, কানের খোল্পার আকৃতি অত্যন্ত জটিল, বিভিন্ন দিক থেকে আসা শব্দ এতে জটিল প্রভাব সৃষ্টি করে, নিশ্চয়ই এটি কিছু অবস্থানগত তথ্য দেয়।
অনুশীলনে প্রমাণিত, উপরোক্ত পার্থক্যগুলোর মধ্যে শব্দের মাত্রার পার্থক্য, সময়ের পার্থক্য, ফেজের পার্থক্য - এই তিনটি শ্রবণ অবস্থান নির্ণয়ে সবচেয়ে বেশি প্রভাব ফেলে। কিন্তু বিভিন্ন অবস্থায় এদের প্রভাবও ভিন্ন। সাধারণত, অডিও ফ্রিকোয়েন্সির নিম্ন ও মধ্য রেঞ্জে ফেজের পার্থক্যের প্রভাব বেশি; মধ্য ও উচ্চ রেঞ্জে শব্দের মাত্রার পার্থক্যের প্রভাব প্রধান। আকস্মিক শব্দের (ক্সটেনশনাস সাউন্ড) ক্ষেত্রে সময়ের পার্থক্যের প্রভাব বিশেষভাবে লক্ষণীয়। উল্লম্ব অবস্থান নির্ণয়ে কানের খোল্পার ভূমিকা বেশি গুরুত্বপূর্ণ। বাস্তবে বাইনোরাল এফেক্ট সমন্বিত, মানুষের শ্রবণ ব্যবস্থা নিশ্চয়ই সমন্বিত প্রভাবের ভিত্তিতে শব্দের উৎসের অবস্থান নির্ণয় করে।
একটি প্রাসঙ্গিক বিষয় উল্লেখ করা দরকার, মানুষের শ্রবণ ব্যবস্থার ভলিউম, টোন, অবস্থান ইত্যাদি অনুভূতি ছাড়াও আরও অনেক প্রভাব আছে। এর মধ্যে একটি যা আমাদের পরবর্তী আলোচনার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, তাকে বলা হয় "প্রিসিডেন্স এফেক্ট" (যা "হাস এফেক্ট" নামেও পরিচিত)। পরীক্ষা থেকে জানা গেছে, যখন দুটি একই শব্দ, যার একটি বিলম্বিত, পর্যায়ক্রমে আমাদের কানে পৌঁছায়, তখন বিলম্বের সময় যদি ৩০ মিলিসেকেন্ডের মধ্যে থাকে, তাহলে আমরা বিলম্বিত শব্দের উপস্থিতি টের পাই না, শুধু টোন ও ভলিউমের পরিবর্তন টের পাই। কিন্তু বিলম্বের সময় বেশি হলে অবস্থা ভিন্ন। আমরা ইতিমধ্যে জানি, দুটি পর্যায়ক্রমিক শব্দের সময়ের পার্থক্য ৫০-৬০ মিলিসেকেন্ডের বেশি হলে (যা শব্দের পথের পার্থক্য ১৭ মিটারের সমতুল্য), শ্রোতা তা টের পায়।