雙耳效應

活動休閒 9547 655 2014-11-24

雙耳效應是人們依靠雙耳間的音量差、時間差和音色差判別聲音方位的效應。

雙耳效應的基本原理是:如果聲音來自聽音者的正前方,此時由於聲源到左、右耳的距離相等,從而聲波到達左、右耳的時間差(相位差)、音色差為零,此時感受出聲音來自聽音者的正前方,而不是偏向某 一側。聲音強弱不同時,可感受出聲源與聽音者之間的距離。

「雙耳效應」的原理十分複雜,但簡單的說,就是人的雙耳的位置在頭部的兩側,如果聲源不在聽音人的正前方,而是偏向一邊,那麼聲源到達兩耳的距離就不相等,聲音到達兩耳的時間與相位就有差異,人頭如果側向聲源,對其中的一隻耳朵還有遮蔽作用,因而到達兩耳的聲壓級也有不同。人們把這種細微的差異與原來存儲於大腦的聽覺經驗進行比較,並迅速作出反應從而辨別出聲音的方位。

1、聲音到達兩耳的時間差

由於左右兩耳之間有一定的距離,因此,除了來自前方和正後方的聲音之外,由其他方向傳來的聲音到達兩耳的時間就有先後,從而造成時間差。如果聲源偏右,則聲音必先到右耳後到達左耳。聲源越是偏向一側,則時間差也越大。實驗證明,當聲源在兩耳連線上時,時間差約為0.62ms。

2、聲音到達兩耳的聲級差

兩耳之間的距離雖然很近,但由於頭顱對聲音的阻隔作用,聲音到達兩耳的聲級就可能不同。如果聲源偏左,則左耳感覺聲級大一些,而右耳聲級小一些。當聲源在兩耳連線上時,聲級差可達到25db左右。

3、聲音到達兩耳相位差

聲音是以波的形式傳播,而聲波在空間不同位置上的相位是不同的(除非剛好相距一個波長)。由於兩耳在空間上的距離,所以聲波到達兩耳的相位就可能有差別。耳朵內的鼓膜是隨聲波而振動的,這個振動的相位差也就成為我們判別聲源方位的一個因素。當然頻率越低,相位差定位感覺越明顯。

4、聲音到達兩耳的音色差

聲波如果從右側的某個方向上傳來,則要繞過頭部的某些部分才能到達左耳。已知波的繞射能力同波長與障礙物尺度之間的比例有關。人頭的直徑約為20cm,相當與1700Hz聲波的波長,所以頻率為1000Hz以上的聲波繞過頭顱的能力較差,衰減越大。也就是說,同一個聲音中的各個力量繞過頭部的能力各不相同,頻率越高的份量衰減越大。於是左耳聽到的音色同右耳聽到音色就有差異。只要聲音不是從正前方(或正後方)來,兩耳聽到音色就會不同,這也是人們判別聲源方位的一種依據。

目前,劇場觀眾廳擴聲系統中的場聲器傾向於配置在台口上方,也是考慮到人耳左右水平方向的分辨能力遠大於上下垂直方向而確定的,從而克服了過去把揚聲器組配置在台口兩側所造成部分聽眾感到聲音來自側向的缺陷,避免使聽眾明顯地感到場聲器發出的聲音與講演者的直達聲來自不同的方向。

自然界發出的聲音是立體聲,但我們如果把這些立體聲經記錄、放大等處理後而重放時,所有的聲音都從一個揚聲器放出來,這種重放聲(與原聲源相比)就不是立體的了。這時由於各種聲音都從同一個揚聲器發出,原來的空間感(特別是聲群的空間分佈感)也消失了。這種重放聲稱為單聲。

如果從記錄到重放整個系統能夠在一定程度上恢復原發生的空間感(不可能完全恢復),那麼,這種具有一定程度的方位層次等空間分佈特性的重放聲,稱為音響技術中的立體聲。

立體聲的拾音方法主要有:A/B制式、X/Y制式、M/S制式、聲像移動器(Pan Pot)制式、仿真頭制式、真人頭制式、ORTF制式、聲場制式等等。

耳機的聲場再現除了和耳機的結構有關外,還和選用的CD唱片有很大關係。真人頭制式是將兩隻微型傳聲器,懸掛在音樂演奏現場聽音人耳道口處拾取聲音信號的方法,它的效果類似於仿真頭制式。

如果在立體聲耳機聽音中,採用仿真頭CD唱片和真人頭CD唱片,我們就會感受到比其他CD唱片好得多的聲場再現效果。

綜上所述,在立體聲耳機的聽音系統中要實現良好的聲場再現效果,一是要盡量選擇罩耳式耳墊的耳機或不帶耳墊的耳機,如AKG公司的K1000、以求不破壞耳殼的形狀; 二是盡量選擇採用「相位校正技術」的多振膜結構的耳機(如AKG公司的K240M、K240DF),這兩種耳機也是廣播、電視部門採用較多的品種; 三是盡量選用仿真頭CD唱片和真人頭CD唱片,可惜的是品種極少。



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