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為何能知道

聲音從哪個方向傳來？

【音學】

序言

聽到遠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，即使不用眼睛去確認聲源，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？

平時我們都將其視作理所當然的事情而不太會在意，然而一旦理清了其中的脈絡，說不定可以發現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方向傳來？】的話題吧！

PART.1

顯而易見的理由是？

這是因為【聲音的大小】和【聲音傳遞到左右耳的時間差】所決定的。

雖說都會感嘆道：“原來是這么一回事啊！”但事實上這件事要深究起來的話卻意外的復雜。

PART.2

耳朵和聲音的關系

舉例來說，如果我們聽到的聲音是從正面傳來的，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間也相同。

接著，讓我們看看聲音從右前方傳來的時候會發生什么吧。在這個場景下，音源的發聲點離右耳更近，離左耳較遠。

聲音的大小會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到正右側的時候會發生什么吧。

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

如此就能根據左右耳聽到的聲音大小、時間差來確定方向和距離。

PART.3

那三維空間下如何呢？

這里會出現一個疑問。

那就是，“聲音不只是橫向傳播，縱向也會傳入耳朵”。事實上的確，從正上方、正下方或正后方發出聲音的時候，雙耳聽到的音量和時間應該是相同的。即使如此，我們依然能夠辨認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。

根據頭部和耳垂形狀的不同使得聲音在傳入耳朵時發生了微妙的變化，這些被記錄在我們的大腦中，并且根據經驗來判斷音源的方向。

PART.4

有沒有人耳很難聽清的聲音？

這樣看來，人耳是一個比我們想像中靈敏度更高的傳感器。但即便像這樣，有時候我們也會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的聲音抬頭時卻找不到飛機在哪里；尋找遺失在附近被設置成震動模式的手機，聽到震動聲卻不知道是從哪里發出的，而只能苦苦尋找的種種經歷？

這是由于低音的波長比較長的關系，傳播途中遇到障礙物后，會向四周進行散射的特點，雙耳聽到聲音的時間差會減少。

與這個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不僅僅只有警笛。

比如說去電影院的時候，可以體驗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繞聲耳機體驗服務的電影院存在。

這些就是揚聲器、耳機為了配合音樂、電影場景，通過音量、時間、傳遞方式等特性，調整兩耳聽到聲音的時間差所實現的。基于以上的原因，我們的大腦會感覺到有來自上下左右的音源發出的聲音。

PART.6

平時我們大多以為聽到聲音從哪個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、聲音傳遞的震動等復雜的組合而產生的。那么，當你下次聽到遠處傳來的聲音時，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。