両耳聴効果（りょうじちょうこうか、英語: binaural hearing effect）は、両耳で音を聞くこと（両耳聴）で生じる聴覚現象である。両耳効果[1]とも。片耳だけ聞く場合（単耳聴）とは異なる聴覚上の効果をもたらし、方向知覚、距離知覚、音像定位、マスキング効果、両耳加算、カクテルパーティ効果、先行音効果、などがあげられる[2][3]。 基本的に動物は2つの耳を持っている。両耳と聴覚に関する研究が始まったのはハーヴェイ・フレッチャーやスタンリー・スミス・スティーブンス
概要
両耳で音を聞くことによって得られる効果は、音の方向を知覚することに代表され、音源の方向や位置を特定することを音源定位と呼ぶ。
方向知覚は左右の耳に到達する音の強弱差（両耳間強度差）、到達する時間差（両耳間時間差）によってもたらされる。さらに、音に含まれる周波数成分にも関係しており、音が到達する時間差よりも位相の差（両耳間位相差）で考える場合もある[5]。単純には、正面の音源から到達する音は左右の耳に同じ音圧、同じ時間で到達するが、正面から左右どちらかの方向にずれた音源からの音は異なる音圧と異なる時間（位相）で左右の耳に到達するので音源の方向を知覚することができる。なお、実際の音源の方向や位置と、認識する心理的（主観的）な音源の方向や位置は必ずしも一致せず、後者は音像と呼ばれる[6]。
音源の方向だけでなく、音色、認知およびノイズに対する選択機能が加味されることで以下の効果が得られる。
方向知覚 - 音源の方向を知覚する
距離知覚 - 音源の距離を知覚する
音像定位 - （音源ではなく）音の心理的知覚による位置の把握
両耳加算 - 両耳で聞くことでより大きな音として認識できる
両耳マスキング効果 - 信号音に対しノイズとなる音が加わるとき、片耳側の信号音を下げると認識しやすくなる[注釈 1]
カクテルパーティ効果 - 複数の音の中で特定の音を選択して聞く
先行音効果 - 最も早く到達した音を音の方向と認識する
方向知覚図1 両耳聴による方向知覚の概念図
図1のように一つの音源から左右の耳（鼓膜）に到達する音を考える。音源S0正面にあるときは左右の耳には同時に音が到達し、その強さは同じである。音源だけが右側に移動したSφの場合、音源から右耳までの距離は近く、左耳までの距離は遠くなる。その結果、右耳には左耳よりも音圧が大きく、時間が早く音が届くので大脳は音源が右側にあると認識する[6]。ただし、音の周波数によって強度差、時間差による方向認識は差があり、低い周波数では時間差が主であり、高い周波数では音圧差が主であるといわれている（レイリーの二重理論）。音が純音の場合では方向が定位しにくく、そうでない場合（多くの周波数成分が含まれる場合）では定位しやすい傾向にある[7]。
また、音の強度が右側寄り、時間差が左側寄りという組み合わせの場合、混合された認識となってそれぞれ単独の場合より中央寄りに定位することが知られており、これを時間と強度の交換作用という[8][9]。図2 両耳聴による方向知覚（低周波音(a-1)(a-2)と高周波音(b-1)(b-2)）
図2は音が低い周波数の場合(a-1)(a-2)と高い周波数の場合(b-1)(b-2)を示す。音の1波長をλ、左右の耳に到達する音の時間差をΔtとする[注釈 2]。図2の(a-1)(b-1)は正面から音が到達している場合で、左右の耳に音は同時に到達するのでΔt=0である。図2 の(a-2)(b-2)は右前方から音が到達している場合であり、右耳に対して左耳に到達するまでΔtの遅延があり、さらに音源からの距離は左耳が遠いので音圧が右耳よりも小さくなる。
このとき、Δtに着目すると、音の1/4波長相当の遅延時間までであれば音の方向を判定することができるとされる[10]。波長は周波数に依存する[注釈 3]ので、同じ遅延時間であっても波長に対する位相差は異なり、位相差が ± π 2 {\displaystyle \pm {\tfrac {\pi }{2}}} よりも大きくなると方向判定が不明確になる。図の(a-1)ではΔtが半波長未満に相当するので位相差による方向知覚が可能である。図の(b-2)では時間差Δtは音の1波長であるλ相当になっており左右の位相差が無い状態に相当であるため、位相差による方向判定がしにくい状態になっている。このように波長の短い高周波数の音[注釈 4]は位相差による方向判定はしにくくなり音圧の大小による認識が主となる[11]。
なお、両耳間の時間差は音源の方向により、正面で0 ms、真横で約0.65 msの間で変化する[12][13]。この時間は周波数の変化には依存しないが、周波数に対する位相差が変化することを示しており、低周波数域では方向判定に有利に働く。おおよそ1500 Hz以下では位相差、2000 Hz以上では強度の差が方向知覚の主な判定要素となる[14]。
下表は音の周波数と波長および位相差の例である。両耳間の時間差Δtは同じでも周波数によって位相差が異なることを示しており、両耳間の時間差だけではなく位相差も関連していることが分かる[注釈 5]。
