我们的耳朵如何判断声音的方向
听觉的功能之一是确定事物的方向。我们的耳朵可以让我们大致了解声音的来源。
每只眼睛的视网膜中大约有一百万个神经节细胞，从视觉上来说，我们有大约两百万个信息通道来告诉物体在哪里。但对于听力来说，瓶颈在于它只有两个通道：左耳和右耳的耳膜。试图通过振动声波来定位声音的来源，就像在湖边放置两个设备来捕获湖中的涟漪，从而确定湖上有多少艘船以及它们在哪里。其难度可想而知。
我们的大脑通过多种方式解决这个问题。我之前写过一个简单的介绍。
人类听觉系统中的单一声源定位。
离声源最近的耳朵最先听到声音，根据声音到达两耳的时间差可以判断声源的位置。这种类型的信息称为双耳时间差。
靠近声源的耳朵听到的声音较多，称为双耳声级差。
该信息可用于随时定位声音在声级上的位置：低频取决于差异；这种高频的声音取决于声级差异）。
然而，这种定位是模糊的。因为声音不仅仅发生在表面，它也可能发生在前面或上下。45°发声与否，它们在双耳声级上的时间差是完全一样的，你会正确地使用这两个信息，它们形成一个“双锥”。好的，我们将使用附加信息来减少歧义
如果想要在垂直平面上定位声音，则需要使用声音的频谱信息。声音传播的方向会影响它在外耳（也称为“耳朵”，但其技术术语是“耳廓”）中的反射方式。不同频率的声音根据声源的方向而增强或减弱。另外，我们两只耳朵的形状略有不同，这样对声音的影响也不同，这更有利于根据声音的频谱信息进行判断。
大脑的主要判断是根据双耳时间差。当其他信息相互冲突时，该信息占主导地位。提供垂直平面信息的光谱信息不准确并且常常具有误导性。
正是因为这种定位的模糊性，让我们在听声音的时候转过头来。通过不断读取有关声源的多条信息，我们可以覆盖这种不确定性，并建立全面且互补的证据基础来确定声音可能来自哪里。例如，鸟类不断转动头部，有时是昆虫的声音，就像我们一样，以减少声音位置的不确定性。
声音包含的信息越多，就越容易定位。因此，包含不同频率声音的噪声更容易定位。这就是为什么要在车辆鸣笛中添加宽带白噪声，而不是像过去那样使用纯音信号。
回声是一个更具误导性的因素。通过检查处理回声的方式，我们可以很好地理解声音定位的复杂性。大多数环境，包括房间、场地、山谷等，都会产生回声。
辨别单一声音从何而来已经够困难的了，更不用说区分从不同方向传来的各种声学、反射及其混响了。然而幸运的是，听觉系统有特殊的机制来减轻这种位置误判的干扰。
当原始声音和回声在很短的时间内到达你的耳朵时，大脑会将它们组合成一组，并且只有第一个原始声音才能代表整个组。这在哈斯效应（也称为优先效应）中很容易实现。
哈斯效应的声音时间差的阈值是30-50毫秒。如果两个声音到达的时间差超过这个阈值，你就会听到来自两个地方的两个声音。这就是我们通常所说的回声。通过创建回声并缩短从高于阈值到低于阈值的时间差，您将感受到这种效果的影响。
尝试对着巨大的墙壁（如天坛回音壁）拍手，体验哈斯效应。请站在离墙10米左右的地方拍手。在这个距离下，原始声音与拍手产生的回声之间的时间差将超过50毫秒。所以，你会听到两种声音。
现在走到墙边继续鼓掌。距离墙壁约5米——原声与回声的时间差小于50毫秒——你将不再听到这两种声音。原音和回声已经融合，似乎是从原音方向传来的声音。此时，优先效应就发挥了作用。当然，这只是用于帮助更好地定位声音的众多机制之一。
无论如何，听觉能够快速、粗略地告诉我们声音的来源，足以让我们回去处理。
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发布时间：2022年10月22日