為何能知道

聲音從哪個(gè)方向傳來(lái)？

【音學(xué)】

序言

聽(tīng)到遠(yuǎn)處傳來(lái)朋友的呼喚聲；向身邊靠近的自行車(chē)鈴鐺聲；山林里傳來(lái)的鳥(niǎo)鳴聲……

我們?cè)诼?tīng)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(lái)的方向。

但是，為什么只通過(guò)【聽(tīng)】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(shuō)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(lái)？】的話題吧！

PART.1

顯而易見(jiàn)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(shuō)都會(huì)感嘆道：“原來(lái)是這么一回事��！”但事實(shí)上這件事要深究起來(lái)的話卻意外的復(fù)雜。

PART.2

耳朵和聲音的關(guān)系

舉例來(lái)說(shuō)，如果我們聽(tīng)到的聲音是從正面?zhèn)鱽?lái)的，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(lái)的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么吧。在這個(gè)場(chǎng)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(tīng)到的聲音比右耳聽(tīng)到的要更小，這樣就能明顯地感受到距離差。

然后，讓我們?cè)囋噷⒁粼匆苿?dòng)到正右側(cè)的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么吧。

在此場(chǎng)景下，右耳和左耳之間被頭部所隔開(kāi)。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(tīng)到的聲音大小、時(shí)間差來(lái)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(wèn)。

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(tīng)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(shù)上唱歌的小鳥(niǎo)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(lái)判斷音源的方向。

PART.4

有沒(méi)有人耳很難聽(tīng)清的聲音？

這樣看來(lái)，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(méi)有遇到過(guò)聽(tīng)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(tīng)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(zhǎng)比較長(zhǎng)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(tīng)到聲音的時(shí)間差會(huì)減少。

與這個(gè)情況相反的是汽車(chē)和電車(chē)的警笛。

像警笛聲這樣的高音，波長(zhǎng)比較短，傳播過(guò)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(guò)積極的使用這種類(lèi)型的聲音，我們可以很容易地制造出一種耳朵可以清晰聽(tīng)到并判斷來(lái)源的聲音。

PART.5

我們生活中用到的聲音的傾聽(tīng)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(shuō)去電影院的時(shí)候，可以體驗(yàn)到與銀幕上登場(chǎng)的人物說(shuō)話同步的聲音。此外，也有主人公的聲音是從中間傳來(lái)的，背景音樂(lè)聽(tīng)起來(lái)是從背后響起的場(chǎng)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(lè)、電影場(chǎng)景，通過(guò)音量、時(shí)間、傳遞方式等特性，調(diào)整兩耳聽(tīng)到聲音的時(shí)間差所實(shí)現(xiàn)的�；�于以上的原因，我們的大腦會(huì)感覺(jué)到有來(lái)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(tīng)到聲音從哪個(gè)方向傳來(lái)的能力是自然形成的意識(shí)，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(tīng)到遠(yuǎn)處傳來(lái)的聲音時(shí)，不妨閉上眼睛，將意識(shí)集中在聲音傳來(lái)的方向。或許這樣可以讓你重新找回自己敏銳的感覺(jué)。