双耳可以判断声音的方向，然而是如何判断的？

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　　我们利用双耳可以判断声音的方向，然而是如何判断的呢?由于双耳位于头部的两侧，这样的构造对于不同方向的声源具有不同的声学效果。两只分离的耳朵会对声波产生两种现象：声波到达双耳的时间不同而产生的双耳时间差;声波到达双耳的强度不同而产生的双耳声级差。耳廓形状及头部转动对声源的定位作用。

　　1、双耳时间差

　　由于双耳的间距约为18cm ，因此声波到达双耳的距离一个较近，另一个较远，因此形成一定的时间差。当声源位于左侧时，左耳更早地接收到声音;当声源位于右侧时，右耳则更早地接收到声音。如果声源处于正前方或正后方，或中垂面上某一位罝，声音将同时到达双耳。双耳时间差取决于声波分别到达双耳的距离差。

　　要注意的是，声源以相同的角度在前方和后方入射产生的时间差是一样的， 也就是说，听觉还需要运用其他原理和方法才能判断声源是来自前方还是后方。当然，听觉能够利用双耳时间差判定声源方位的频率范围是有限的。

　　2、双耳声级差
　　另外一种声源定位的方法是利用双耳声级差，它是由头部遮蔽效应产生的。当声源位于中垂面时，到达双耳的声级是相等的;当声源偏离中垂面时，一只耳朵的声级逐渐减小，另一只耳朵的声级逐渐增大。头部遮蔽效应很难通过计算来衡量。

　　双耳声级差主要对高频声音的定位起作用，而双耳时间差主要对低频声音的定位起作用。

　　3、耳廓和头部转动对定位的作用
　　上述听觉方向定位模型无法解释听觉如何判断声源来自前方还是后方，以及如何判断声源高度的问题。事实上，听觉系统有两种方法可以解决这些问题。

　　首先，利用外耳对声波的作用来定位声源的角度和方向。这是由于辐射到耳廓的声波经过反射传输到外耳道，耳廓的反射声存在一定的延时，延时量虽然很小，但是却非常有效，它与直接进入外耳道的声波产生干涉形成梳状滤波效应。由于声音到达的方向不同，反射声与直达声的时间差会发生变化，因此形成了一种与声源方向相关的频谱特性，听觉系统据此判断声音的空间方位。反射声与直达声的时间差非常小，因此这种定位方法主要适用于高频信号，即高于5kHz的频率范围。这种定位效果因人而异。因为人与人之间耳廓的形状是不同的，并且随着年龄的增大，存在一个学习过程，使这种利用耳廓定位声源的能力逐渐增强。 因此，在彻底改变头部声学形状的时候，例如把长头发剪短，听觉定位会变得混乱。此外，我们还发现，当我们听用"别人的耳朵”录制的节目时，我们定位声音的能力会变得不同，因为声波在耳廓的干涉模式与自己的有所不同。有时候听到的声音不如自己耳朵录制的，有时候比自己耳朵录制的声音还要好。

　　第二，头部转动是解决声像定位不明确的一种有效方法。听一个声音时，我们想要判断它的方向，于是将头转向声源，甚至想让声源位于我们的正前方，此时所有的时间差和强度差将为零。头部转动将改变声源的入射方向，声源方向的改变量取决于声源与听音者之间的相对位置关系。因此，对于来自后方、前方或上方的声源，头部摆动时声源的移动方向是不一样的。这也是使用耳机监听会产生头中定位效应的原因。 因为声源的方位不随头部的摆动而变化，因此听觉本能地判定声源位于头内，而不是在头外。产生头中定位的另一个原因是，耳机重放不能很好地模拟自然听音时的双耳信号。实验结果表明，当耳机重放能够模拟头部效应，并且当头部转动时能保持声源的方向不跟随头部时，重放声的声像定位效果会更加令人信服。

　　4、双耳时间差和声级差的共同作用
　　由于强度差和时间差都用于感知声源的方位，因此人们认为这些听觉的感知机构，可能位于大脑内相临近的部位，而且互相联系在一起。如果是这样的话，人们自然会认为大脑对双耳时间差和强度差的诠释在某些方面是相同的，使得大脑可能会错误地把强度差理解成时间差，反之亦然。这就使得一种定位信息可能抵消另外一种定位信息，例如强度差可以抵消时间差。这种现象实际上是存在的，称做双耳时间差和强度差的补偿关系。从定位效果上看，在一定的限度内，双耳时间差可以用一个适量的双耳强度差进行补偿。

　　当延迟声比先导声声压级大12dB以上时，听觉定位将受到延迟声的影响。当时间差大于30ms时，延迟声将可能形成回声，听音者此时可以分辨出延迟声和先导声。

　　以上现象具有两层含义：
　　      · 第一，听觉可以单纯通过时间差或强度差来获得方位信息;
　　      · 第二，一旦声源延时超过700μs时，如果不考虑先导声和延迟声相对声压级的影响，听觉将定位于先导声。如果先导声的声压级明显低于延迟声，则听觉定位于先导声的现象将消失。


　　来源：华东建筑设计院声学所(ID：ududsound)(正文摘自《音乐声学与心理声学》第四版，[英] David，M.Howard，Jamie A.S.Angus 著;陈小平译)