聽覺其中一大作用是判斷事物的方位。我們的耳朵可以讓我們粗略地知道聲音來(lái)源于哪個(gè)方向。
每只眼睛約有一百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞位于視網(wǎng)膜上，從視覺上說(shuō)，我們大概共有兩百萬(wàn)個(gè)信息通道來(lái)判斷事物在哪兒。但對(duì)于聽覺而言，其瓶頸在于它只有兩個(gè)通道：左右耳的鼓膜。想要通過(guò)振動(dòng)的聲波來(lái)定位聲源，就像是在湖邊放兩個(gè)設(shè)備來(lái)捕捉湖水的漣漪，從而判斷湖上有多少只船以及船分別在哪兒。其困難度可想而知。
我們的大腦通過(guò)一系列方式來(lái)解決這個(gè)問題。之前也寫過(guò)相關(guān)文章簡(jiǎn)要介紹過(guò)。
人聽覺系統(tǒng)的單聲源定位
離聲源近的耳朵能最先聽到聲音，這種聲音到達(dá)兩只耳朵的時(shí)間差可以用來(lái)判斷聲源方位。這類信息叫作雙耳時(shí)間差。
離聲源近的耳朵聽到的聲音更響，這類信息叫作雙耳聲級(jí)差。
這兩類信息都可以在水平面上對(duì)聲音進(jìn)行定位：低頻率聲音靠時(shí)間差；高頻率聲音靠聲級(jí)差）。
但這種定位存在模糊地帶。因?yàn)槁曇舨恢辉谒矫姘l(fā)生，還可能在前在后，或在上在下。試想一下，和你在同一水平面，位于你右前方45°的聲音，與位于你右后方45°的聲音或位于你右上方45°的聲音，它們?cè)陔p耳時(shí)間差和雙耳聲級(jí)差上一模一樣，你將很難利用這兩個(gè)信息區(qū)分它們。這便形成了“混亂錐”。幸好，我們會(huì)借助其他信息來(lái)減少模糊。
若想聲音在垂直面上進(jìn)行定位，則需要利用聲音的頻譜信息。聲音傳來(lái)的方向會(huì)影響它在外耳（即我們通常認(rèn)為的“耳朵”，不過(guò)專業(yè)點(diǎn)說(shuō)叫“耳廓”）的反射方式。不同頻率的聲音會(huì)根據(jù)聲源方向的不同被增強(qiáng)或減弱。另外，我們兩只耳朵的形狀略微不同使得對(duì)聲音的影響程度不同，這更加有利于借助聲音的波譜信息進(jìn)行判斷。
大腦的主要判斷依據(jù)是雙耳時(shí)間差，該信息在當(dāng)其他信息相互沖突時(shí)占主要地位。而提供垂直面信息的頻譜信息不那么準(zhǔn)確，通常會(huì)造成誤導(dǎo)。
正是因?yàn)檫@種定位的模糊，我們才會(huì)在聽聲音時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)腦袋。通過(guò)不斷讀取某個(gè)聲源的多條信息，我們可以覆蓋這種不確定性，建立一套綜合而相互補(bǔ)充的證據(jù)庫(kù)，來(lái)判斷聲音可能從何而來(lái)。比如鳥兒不斷轉(zhuǎn)著它的頭，有時(shí)候正是它在聽蟲的聲音，并和我們一樣來(lái)降低聲音位置的不確定性。
聲音包含的信息越多，越容易定位。所以包含不同頻率聲音的噪聲，更容易定位。這便是要在車輛的鳴笛聲中加入寬頻帶的白噪聲的緣故，而不是像過(guò)去一樣使用純音信號(hào)。
回聲是更能誤導(dǎo)人的一個(gè)因素。通過(guò)考察我們處理回聲的方式，我們可以很好地感受聲音定位的復(fù)雜性。大多數(shù)環(huán)境，包括房間、會(huì)場(chǎng)、山谷等等都會(huì)產(chǎn)生回聲。
判斷單個(gè)聲音從哪里來(lái)已經(jīng)足夠困難了，更不必說(shuō)要區(qū)分各種各樣的原聲、反射及其混響，而它們都在從不同方向朝你涌來(lái)。不過(guò)，幸好聽覺系統(tǒng)對(duì)于這種造成位置誤判的干擾因素有專門的機(jī)制來(lái)加以緩和。
當(dāng)原聲和回聲在非常短的時(shí)間里先后到達(dá)你的耳朵時(shí)，大腦會(huì)將它們合并成組，并僅以最先到的原聲來(lái)表示整個(gè)組。這在哈斯效應(yīng)，也稱優(yōu)先效應(yīng)中很容易體會(huì)到。
哈斯效應(yīng)產(chǎn)生作用的聲音時(shí)間差閾值為30～50毫秒。如果兩個(gè)聲音到達(dá)的時(shí)間差足以超過(guò)該閾值，那么你就會(huì)聽到兩個(gè)聲音從兩個(gè)地方傳來(lái)。這就是我們通常所說(shuō)的回聲。通過(guò)制造回聲，并讓時(shí)間差從高于閾值慢慢縮短到低于閾值，你會(huì)感受到該效應(yīng)帶來(lái)的影響。
不妨嘗試朝一面巨大的墻（比如天壇的回音壁）拍手，以此來(lái)體會(huì)哈斯效應(yīng)。請(qǐng)站在離墻約10米遠(yuǎn)的地方，然后拍手。在這個(gè)距離，拍手制造的原聲和回聲的時(shí)間差將會(huì)超過(guò)50毫秒。所以，你會(huì)聽到兩個(gè)聲音。
現(xiàn)在朝墻的方向走去，并繼續(xù)拍手。大約在離墻5米遠(yuǎn)的地方——原聲和回聲的時(shí)間差低于50毫秒——你將不再聽到兩個(gè)聲音。原聲和回聲已經(jīng)合并，它們好像成了一個(gè)聲音，從原聲的方向傳來(lái)。此時(shí)優(yōu)先效應(yīng)正在起作用。當(dāng)然，這只是用來(lái)幫助更好地判斷聲音位置的眾多機(jī)制中的一個(gè)。
不管怎樣，聽覺能快速粗略地告訴我們聲音從哪里來(lái)并足以讓我們轉(zhuǎn)過(guò)頭去進(jìn)行處理。
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