简介
通常来说,人类对于距离的感知是非常不准确的。大约以一米处为分界点,当小于这个距离时,人对声源的感知距离往往高于实际距离,而当声源与人的距离大于一米时,声音的距离是被低估的。只有在距离人较近的位置,听觉系统的距离感知才是可靠的。当声源远离人时,距离感知仿佛被“压缩”了。
分析
当有多个声源同时发声时,人们可以凭听觉感知声群在空间的分布状况。因此可以说声音是“立体”的。
双耳效应
耳朵生长在头颅的两侧,它们不仅在空间上有距离,而且受头颅阻隔,因此两耳接收到的声音可能会有种种差异。正是主要根据这些差异,使人们得以区分声源在空间的位置。这些差异主要有如下几种:
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::: tab-pane 时间差
由于左右两耳之间有一定距离,因此除了正前方和正后方来的声音之外,由其他方向来的声音到达两耳的时间就有先后,从而造成时差。如果声源偏右,则声音必先到达右耳而后左耳;反之,则必先到达左耳而后右耳。声源越是偏向一侧,则时差也越大。实验证明,如果人为地造成两耳听音的时差,就可以产生声源偏向的幻觉。当时差到达 0.6ms 左右时,就感到声音完全来自某一侧了。
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::: tab-pane 声级差
两耳相距虽然不远,但由于头颅对声音的阻隔作用,声音到达两耳的声级就可能不同。靠近声源一侧的声级较大,而另外一侧较小。实验证明,最大声级差可达 25dB 左右。
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::: tab-pane 相位差
声音以波的形式传播,而声波在空间不同位置上的相位是不同的。由于两耳在空间上有距离,所以声波到达两耳时的相位就可能有差别。耳朵内的鼓膜是随声波而振动的,这个振动的相位差也就成为我们判断声源方位的一个因素。实验证明,即使声音到达两耳时的声级、时间都相同,只改变其相位,我们也会感到声源方位有很大差异。
歪头让耳朵一高一低,便是利用相位差定位。
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::: tab-pane 音色差
声波如果从右侧的某个方向上来,则要绕过头部的某些部分才能到达左耳。已知波的绕射能力同波长与障碍物尺度之间的比例有关,人头的直径约为 20cm,相当于 1700Hz 声波在空气中的波长,所以人头对千余赫兹以上的声音分量有掩蔽作用。也就是说,同一个声音中的各个分量绕过头部的能力各不相同,频率越高的分量衰减越大。于是左耳听到的音色同右耳听到的音色就有差异。只要声音不是从正方向上来,两耳听到的音色就会不同,从而成为人们判别声源方位的一种依据。
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::: tab-pane 直反差
由声源发出来的声音,除直接到达我们双耳的直达声之外,还会经周围障碍物一次或多次反射而形成反射声群,陆续到达人们的双耳。因此直接声和反射声群的差别,也就会提供声源在空间分布的信息。
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::: tab-pane 耳廓差
来自正前方的声音经过耳廓反射,可以直接进入耳道;而正后方的声音则需要绕过耳廓才能进入耳道。由于这种不同,便可以分辨出声音来源的前后。
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以上种种差别,以声级差、时间差、相位差三种对听觉定位的影响最大。但是,在不同条件下它们的作用也不相同。一般地说,在声频的低、中频段,相位差的作用较大;中、高频段以声级差的作用为主。对于猝发声,则时间差的作用特别显著。而在垂直定位方面,耳廓的作用更为重要。实际上双耳效应是综合性的,人们的听觉系统理应是根据综合的效应来判决声源的方位。
顺便指出,人们的听觉系统除了有响度、音色、方位等感觉之外,还有其他许多效应。由实验得知,当两个相同的声音,其中一个经过延时,先后到达人们的双耳时,如果延时时间在 30ms 之内,则人们将感觉不到延迟声的存在,仅能觉察到音色和响度的变化。但如果延时太长,情况将有所不同。大家已经知道,当两个先后到达的声音时差超过 50ms-60ms 时——相当于声程差大于17m,听音者就能感到。
训练
吊物摇摆躲避
宽阔室内,房顶吊绳挂铃铛之类物件,人蒙眼站在下方,自己将物件甩出,根据预判,轻微移动,躲避物件防止被击中。
工具
时间-强度交换:听一听具有不同ILD和ITD的谐波复合音。
虚拟声学空间:当移动鼠标时,应该能听到声音上下移动,左右移动,甚至感觉它们在前方或后方。