生物物理学 · 22.05
ウェーバー・フェヒナーの法則
Weber–Fechner law
🧠 ウェーバーWeber ウェーバー(Weber)Weber(ウェーバー) =フェヒナー Fechner フェヒナー(Fechner) Fechner(フェヒナー) の法則は、弁別閾just noticeable difference, JND 弁別閾(just noticeable difference, JND)just noticeable difference, JND(弁別閾) が基準刺激に比例するウェーバー Weber ウェーバー(Weber) Weber(ウェーバー) 則から、知覚量の対数モデルを導く古典的枠組みである。 ウェーバーWeber ウェーバー(Weber)Weber(ウェーバー) 則もフェヒナー Fechner フェヒナー(Fechner) Fechner(フェヒナー) 則も有用な近似だが、すべての感覚・強度域に普遍的ではない。1
受容器電位receptor potential受容器電位(receptor potential)receptor potential(受容器電位)は物理刺激を神経信号へ変換するが、本則は受容器電位 receptor potential 受容器電位(receptor potential) receptor potential(受容器電位) そのものではなく、物理的刺激と弁別・主観的Subjective 主観的(Subjective)Subjective(主観的) 知覚量の心理物理学的関係を扱う。対数則が合わない刺激範囲はスティーヴンスのべき法則と比較する。2
ウェーバーの法則
弁別できる最小可知差は、基準刺激に比例する。
はウェーバー比 Weber fraction ウェーバー比(Weber fraction) Weber fraction(ウェーバー比) で、感覚様式modality 感覚様式(modality)modality(感覚様式) により異なる。暗い部屋で1本の灯りを足す変化は目立つが、多数の灯りがある場所で1本増えても気づきにくい。
フェヒナーの対数則
各JNDを等しい知覚単位と仮定して積み重ねると、知覚強度は刺激の対数に比例する。
は閾値刺激である。
flowchart TD
A["基準刺激 I が大きくなる"] --> B["JND ΔI = kI も大きくなる"]
B --> C["等しい知覚増加に必要な物理刺激が増える"]
C --> D["知覚 S は log I に比例"]
⚠️ すべての感覚・全強度範囲へ完全に当てはまる法則ではない。聴覚への適用では、物理的音圧 sound pressure 音圧(sound pressure) sound pressure(音圧) とフォンphon フォン(phon)phon(フォン) 尺度を混同しない。
まとめ
- ウェーバーWeber ウェーバー(Weber)Weber(ウェーバー) の法則(Weber’s law):は一定。
- フェヒナーFechner フェヒナー(Fechner)Fechner(フェヒナー) の法則:各JNDを等しい知覚単位と仮定した古典的対数モデルで、普遍法則ではない。
- 強い背景刺激ほど、変化を感じるために大きな差が必要になる。
出典
- 1.A unified framework for perceived magnitude and discriminability of sensory stimuli(Proceedings of the National Academy of Sciences・2024)Weberの弁別則とStevensの強度評定が共通の内部表現から両立しうること閲覧 2026-08-20
- 2.Human Psychophysical Functions, an Update: Methods for Identifying their form; Estimating their Parameters; and Evaluating the Effects of Important Predictors(Psychometrika・2016)単純な二パラメータべき関数の限界と閾値を含むモデルの適合性閲覧 2026-08-20