為何能知道

聲音從哪個(gè)方向傳來？

【音學(xué)】

序言

聽到遠(yuǎn)處傳來朋友的呼喚聲；向身邊靠近的自行車鈴鐺聲；山林里傳來的鳥鳴聲……

我們在聽到聲音時(shí)，即使不用眼睛去確認(rèn)聲源，也能夠用耳朵去判斷聲音傳來的方向。

但是，為什么只通過【聽】就能夠判斷方向呢？

平時(shí)我們都將其視作理所當(dāng)然的事情而不太會(huì)在意，然而一旦理清了其中的脈絡(luò)，說不定可以發(fā)現(xiàn)聲音世界有趣的地方。

那么，本次就讓我們探索下【為何能知道聲音從哪個(gè)方向傳來？】的話題吧！

PART.1

顯而易見的理由是？

這是因?yàn)椤韭曇舻拇笮　亢汀韭曇魝鬟f到左右耳的時(shí)間差】所決定的。

雖說都會(huì)感嘆道：“原來是這么一回事�。　钡聦�(shí)上這件事要深究起來的話卻意外的復(fù)雜。

PART.2

耳朵和聲音的關(guān)系

舉例來說，如果我們聽到的聲音是從正面?zhèn)鱽淼�，雙耳和音源的距離基本相等，那么雙耳捕捉到的聲音大小相同、聲音傳遞到耳朵里的時(shí)間也相同。

接著，讓我們看看聲音從右前方傳來的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么吧。在這個(gè)場景下，音源的發(fā)聲點(diǎn)離右耳更近，離左耳較遠(yuǎn)。

聲音的大小會(huì)在空氣傳播中逐漸減弱，因此左耳聽到的聲音比右耳聽到的要更小，這樣就能明顯地感受到距離差。

然后，讓我們試試將音源移動(dòng)到正右側(cè)的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么吧。

在此場景下，右耳和左耳之間被頭部所隔開。這個(gè)時(shí)候，傳遞到左耳的聲音相比右前方時(shí)更加的小、更加的遲緩。

如此就能根據(jù)左右耳聽到的聲音大小、時(shí)間差來確定方向和距離。

PART.3

那三維空間下如何呢？

這里會(huì)出現(xiàn)一個(gè)疑問。

那就是，“聲音不只是橫向傳播，縱向也會(huì)傳入耳朵”。事實(shí)上的確，從正上方、正下方或正后方發(fā)出聲音的時(shí)候，雙耳聽到的音量和時(shí)間應(yīng)該是相同的。即使如此，我們依然能夠辨認(rèn)樹上唱歌的小鳥聲或橋下河水的湍流聲。其中的原因是耳垂和頭部的形狀。

根據(jù)頭部和耳垂形狀的不同使得聲音在傳入耳朵時(shí)發(fā)生了微妙的變化，這些被記錄在我們的大腦中，并且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷音源的方向。

PART.4

有沒有人耳很難聽清的聲音？

這樣看來，人耳是一個(gè)比我們想像中靈敏度更高的傳感器。但即便像這樣，有時(shí)候我們也會(huì)難以判斷聲音的方向。

那就是低頻率的聲音。

大家在生活中有沒有遇到過聽到空中飛機(jī)的聲音抬頭時(shí)卻找不到飛機(jī)在哪里；尋找遺失在附近被設(shè)置成震動(dòng)模式的手機(jī)，聽到震動(dòng)聲卻不知道是從哪里發(fā)出的，而只能苦苦尋找的種種經(jīng)歷？

這是由于低音的波長比較長的關(guān)系，傳播途中遇到障礙物后，會(huì)向四周進(jìn)行散射的特點(diǎn)，雙耳聽到聲音的時(shí)間差會(huì)減少。

與這個(gè)情況相反的是汽車和電車的警笛。

像警笛聲這樣的高音，波長比較短，傳播過程中比較容易被障礙物遮擋，并且很難傳遞到發(fā)聲源所在位置的背后。通過積極的使用這種類型的聲音，我們可以很容易地制造出一種耳朵可以清晰聽到并判斷來源的聲音。

PART.5

我們生活中用到的聲音的傾聽者

利用到我們耳朵特性所使用到的聲音技術(shù)不僅僅只有警笛。

比如說去電影院的時(shí)候，可以體驗(yàn)到與銀幕上登場的人物說話同步的聲音。此外，也有主人公的聲音是從中間傳來的，背景音樂聽起來是從背后響起的場景布置。另外還有那些能夠使用環(huán)繞聲耳機(jī)體驗(yàn)服務(wù)的電影院存在。

這些就是揚(yáng)聲器、耳機(jī)為了配合音樂、電影場景，通過音量、時(shí)間、傳遞方式等特性，調(diào)整兩耳聽到聲音的時(shí)間差所實(shí)現(xiàn)的�；谝陨系脑颍覀兊拇竽X會(huì)感覺到有來自上下左右的音源發(fā)出的聲音。

PART.6

平時(shí)我們大多以為聽到聲音從哪個(gè)方向傳來的能力是自然形成的意識，但看似如此自然而然的事，其深層次原因是由于耳朵、大腦、聲音傳遞的震動(dòng)等復(fù)雜的組合而產(chǎn)生的。那么，當(dāng)你下次聽到遠(yuǎn)處傳來的聲音時(shí)，不妨閉上眼睛，將意識集中在聲音傳來的方向。或許這樣可以讓你重新找回自己敏銳的感覺。