心理声学基础：声源定位与双耳效应解析

心理声学是研究声音如何被人类感知和理解的学科，特别关注声音的频率、强度和频谱结构对听觉体验的影响。在自然听觉环境中，声源定位是一个核心概念，它涉及到双耳接收到的信号差异，以及耳郭效应和心理声学特性。 2.2.1 声源定位：双耳效应是关键因素之一，通过比较声音到达左右耳朵的时间差（ITD），人耳能够估计声源的水平位置。ITD随声源水平角度变化，当声源在头侧时，ITD最大，而当声源在头顶或脚下时，ITD接近零。在低中频（1.5kHz以下）范围内，ITD主导了声源定位，因为在这个频率下，时间差与相位差相对应，能清晰指示声源方向。然而，随着频率升高，高频率声波的波长变短，可能导致相位差超过180度，难以精确判断声源方向，因此双耳相位差对高频声源定位的作用减弱，而ITD（群延时）则在1.5~4.0kHz之间仍能提供一定的定位信息。 另一个重要的定位因素是声级差（IID），即两耳接收到的声音强度差异。这不仅受声源水平位置影响，还与声波频率有关。当声波频率较低时，由于波长大于人头尺寸，声波容易绕过头部，导致耳朵间信号的强度差异不明显。然而，随着频率上升，波长减小，声级差的敏感性增强，有助于更准确地识别声源的方向。 包围感也是心理声学的一个方面，它涉及到声音的空间分布和深度感知，使听者能够感受到声音的立体效果和空间维度。这与声源的强度衰减、扩散和多径传播等物理现象密切相关。 心理声学研究了声音如何通过耳朵传递到大脑，进而形成我们对声源位置、距离和空间包围感的理解。通过分析双耳效应、ITD、IID等参数，我们可以揭示声音如何在我们的听觉系统中转化为空间信息。这些知识对于音频技术、声学设计和虚拟现实等领域至关重要。