大多数人都有过这样的经历:坐在一个非常安静的房间里,比如考试时的教室,突然一阵意想不到的声音打破了寂静,比如从某人口袋里掉出来的零钱。通常,人们会立即转过头去看声音的来源。转向声音几乎是本能——瞬间,你的大脑决定了声音的位置。即使你只有一只耳朵能听到,这种情况也经常发生。
人准确定位声音位置的能力来自于大脑对声音属性的分析。其中一个特征与你的右耳听到的声音和左耳听到的声音之间的差异有关。另一个与声波与你的头部和身体之间的相互作用有关。这些都是大脑用来找出声音来源的听觉线索。
想象一下,在安静的教室里,硬币落在了你右边的地板上。因为声音在空气中以物理波的形式传播——这个过程需要时间——它到达你的右耳比到达你的左耳早几分之一秒。此外,当它传到你的左耳时,声音会更小一些。音量的减小是因为声波的自然消散,也因为你的头部吸收并反射了一些声音。你左右耳之间的音量差是耳间水平差(ILD)。延迟就是耳间时差(ITD)。
时间和水平的差异让你的大脑清楚地知道声音是来自你的左边还是右边。18新利最新登入然而,这些差异所包含的关于声音是来自你上方还是下方的信息较少。18luck手机登录这是因为改变声音的音高会影响声音到达耳朵的路径,但不会影响你左右耳听到的声音之间的差异。此外,如果你只依靠时间和音阶的差异,就很难分辨出声音是来自你的前方还是后方。这是因为,在某些情况下,这些声音可以产生相同的ild和过渡音。尽管声音来自不同的位置,但是差异你们耳所听见的,还是一样。ild和itd在一个从你的耳朵向外延伸的锥形区域是相同的混乱的圆锥。
ild和itd要求人们两只耳朵都能听到声音,但一只耳朵听不见的人仍然可以确定声音的来源。这是因为大脑可以利用声音在一只耳朵表面的反射来定位声音的来源。
当声波到达一个人的身体时,它会反射出这个人的头和肩膀。它还会反射出人外耳的曲面。每一次反射都会对声波产生细微的变化。反射波相互干扰,导致部分波变大或变小,从而改变声音的音量或质量。这些变化被称为头部相关传递函数。与ild和itd不同的是,声音的高度,或它从上面或下面撞击你耳朵的角度,会影响它在身体表面的反射。根据声音来自身体前方还是后方,反射也有所不同。
hrtf对波的形状有微妙但复杂的影响。大脑会解释声波形状的这些差异,并利用它们找到声音的来源。在下一节中,我们将看看研究人18新利最新登入员是如何研究这种现象并将其用于创建虚拟环绕立体声系统的。