为什么耳机里的声音有方向感?

2020-11-18 15:10   来源: 互联网

当我们在电影院看电影时,我们可以感觉到从左、右、后甚至头顶传到我们耳朵里的声音,从而给我们更好的听觉体验。这种赋予声音空间方向感的技术被称为环绕声技术,它允许听众体验几乎与场景一致的声场。


那么,我们怎样才能实现这种圆周音响技术呢?显然,最简单的方法就是让尽可能多的扬声器环绕我们的耳朵,这样不同扬声器的声音就能让人觉得声音应该来自不同的位置,这也是电影空间音频的设计理念。


然而,对于个人来说,这将增加我们设备的成本。与带有复杂音频设备的电影院不同,我们的耳机只能在左右两个扬声器上实现同样的功能。这种技术使用两个耳机在空间任意方向发出声音,被称为虚拟环绕声技术,也被称为沉浸式空间音频技术,这是我们下一步关注的焦点。


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空间音频的目的是让人的耳朵对重播的声音有更真实的空间感。因此,为了理解空间音频技术,我们首先需要思考一个问题--人类如何判断声音的方向?


如何判断人耳中声音的方向


我们都知道,用一只耳朵就能感觉到声音的响度、音调和音色。但是,如果你想分辨声音的方向,你必须依靠两只耳朵。原因是两耳可以识别时差和声级差。时差是指声音到达两耳的时间之间的差异,而声级差异是指两耳听到的声音能量的差异。


例如,在下面的场景中,当声源在我们的右边时,我们的右耳会首先听到声音,然后声音到达左耳。声波在空气中传播的时间越长,能量就越小,因此右耳听到的声音能量大于左耳。


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那么,仅仅依靠时间差和声级差这两个因素就能实现声源在三维空间中的位置吗?


别担心,先看看下面的场景。


正如下面的场景所示,当声音来自我们的前部和后方时,到达两耳的时差和能量差为零,也就是说,当两耳之间的时差和能量差为00:00时,我们无法分辨声音是来自正前方还是直接来自后面。



那么,问题来了。你如何分辨两耳声音的前后方向?事实上,声音从发出到被耳朵听到经历了三个过程--传递过程、生理过程和心理过程。由于生理和心理过程几乎是无法控制的,所以我们只关注交流的过程。


传播过程,也称为物理过程,是指由声源发出的声波通过介质到达耳廓,然后通过耳道传播到鼓膜并引起其振动的过程。这是一个极其复杂的过程,人类耳廓的不同结构会通过不同波形的耳廓产生声波。


很明显,正向声源的传播过程与正、后声源的传播过程不一样!因为我们的耳朵不对称,前部的声音通过耳廓反射,可以直接进入耳道,而后面的声音则需要绕过耳廓进入耳道,正是因为这种差异,我们才能区分声源的前后。


责任编辑:无量渡口
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