闭上眼,有人在左后方拍一下手,多数人也能指个大概。声音里没有光,方向却不用想就出来。这不是耳朵格外灵,而是同一份声音到两耳时并不一样,大脑会读这点差别。声学上叫双耳效应,也叫双耳听闻效应。
声源发出的声波分别走到两耳。声源偏左,左耳离得近先接到,右耳稍晚;头颅又挡在中间,背向那侧落进声影,听起来更轻。同一声音里便有先后与强弱两组差别,声学上叫双耳时间差与双耳声级差,合起来是分辨左右的主要线索。方向感不是哪只耳朵单独听出来的,而是两耳信号比对之后算出来的。
两组线索并不万能。波长长的低音能绕过头颅,声影很弱,主要靠先后差;波长短的高音被挡得明显,强弱差更管用。正前方、正后方和头顶一带更麻烦:到两耳路程几乎相等,两组差别都接近零,前后容易弄反,这一圈叫混淆锥。补上这一课的是耳廓:外耳不对称的褶皱把不同来向的声音染得不同,随方向变化,大脑从小学着解读,才分得清头顶与身后。工程上称这份滤波为头相关传递函数。
验证不难:请人在安静房间换位置轻拍手,先别转头,凭听感指方向,再转头复听,前后左右的差别很明显。过街或夜里定位异响时,别锁定第一印象,稍转头让两耳差别重新变,混淆锥里的方位常一下分开。拿不准前后时,轻轻转头比原地细听更管用。戴耳机时声音直接送进耳道,绕过头部与耳廓的过滤,左右还在、前后上下变弱;空间音频就是把这份过滤预先算进信号再回放,方向感才回到耳边。
常见的误会说,听不准方向就是耳朵不灵。其实前后颠倒落在混淆锥里,本属正常。
二是把本事全归给耳廓,或以为捂住一只耳朵就分不清前后。单耳确实丢了两组比对线索,但耳廓滤波还在,前后上下仍会留些印象;反过来,两耳正常也只是拿到线索,还得靠大脑长期积累的解读。
三要划清几件容易混淆的事。助听器验配强调双侧都戴,讲的是放大后保留两耳差别,属听力补偿,非本篇机制;录音里自己的声音听着陌生,是骨传导与空气传导的音色差;救护车靠近时笛声变尖,属多普勒效应,二者都不是方位问题。耳机里靠左右声道做出的方位,只是把差别预先写进信号,不是耳朵多了新本事。没有哪条国家标准规定人该用哪条线索判断声音来自哪里,这是听觉系统自己形成的分工。
用在生活里还多一层安全用处:过街、骑行或楼道里听到异响,别凭一声下结论,转头复听、再看一眼更稳妥。单侧耳朵堵塞或刚摘下一只耳机时,两耳差别临时改变,方向容易偏,恢复后再判断;若长期一侧听不清,该去耳鼻喉科查听力。
听声辨位靠的不是耳朵灵,而是两耳的时间差、声级差加上耳廓滤波,被大脑合成了方向。