1 基本概念
雙耳效應(yīng)(英文名:Binaural effect)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(yīng)。
2 簡單介紹
人們是用兩只耳朵同時聽聲音的,但是人的耳朵不僅可以聽到聲音,而且還可以利用兩個耳朵接收聲音時的強(qiáng)弱差別和時間差別來分別判斷出發(fā)聲物的方位和距離,這就是人們通常所說的“雙耳效應(yīng)”。具體地說就是,由于人的頭部近似于一個球體,雙耳又位于頭部的兩側(cè),當(dāng)聲源偏向左耳或右耳的時候,即偏離兩耳正前方的中軸線時,聲源到達(dá)左、右耳的距離存在差異,這將導(dǎo)致到達(dá)兩耳的聲音在聲級、時間、相位上都存在著差異。這種微小差異首先被人耳的聽覺所感知,然后傳導(dǎo)給大腦并與存貯在大腦里已有的聽覺經(jīng)驗進(jìn)行比較、分析,判斷出發(fā)聲物的方位和距離。
3 基本原理
如果聲音來自聽音者的正前方,此時由于聲源到左、右耳的距離相等,從而聲波到達(dá)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(cè)。聲音強(qiáng)弱不同時,可感受出聲源與聽音者之間的距離。
“雙耳效應(yīng)” 的原理十分復(fù)雜,但簡單的說,就是人的雙耳的位置在頭部的兩側(cè),如果聲源不在聽音人的正前方,而是偏向一邊,那么聲源到達(dá)兩耳的距離就不相等,聲音到達(dá)兩耳的時間與相位就有差異,人頭如果側(cè)向聲源,對其中的一只耳朵還有遮蔽作用,因而到達(dá)兩耳的聲壓級也有不同。人們把這種細(xì)微的差異與原來存儲于大腦的聽覺經(jīng)驗進(jìn)行比較,并迅速作出反應(yīng)從而辨別出聲音的方位。
1、聲音到達(dá)兩耳的時間差
由于左右兩耳之間有一定的距離,因此,除了來自前方和正后方的聲音之外,由其他方向傳來的聲音到達(dá)兩耳的時間就有先后,從而造成時間差。如果聲源偏右,則聲音必先到右耳后到達(dá)左耳。聲源越是偏向一側(cè),則時間差也越大。實驗證明,當(dāng)聲源在兩耳連線上時,時間差約為0.62ms。
2、聲音到達(dá)兩耳的聲級差
兩耳之間的距離雖然很近,但由于頭顱對聲音的阻隔作用,聲音到達(dá)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(dāng)聲源在兩耳連線上時,聲級差可達(dá)到25db左右。
3、聲音到達(dá)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)。由于兩耳在空間上的距離,所以聲波到達(dá)兩耳的相位就可能有差別。耳朵內(nèi)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(dāng)然頻率越低,相位差定位感覺越明顯。
4、聲音到達(dá)兩耳的音色差
聲波如果從右側(cè)的某個方向上傳來,則要繞過頭部的某些部分才能到達(dá)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(guān)。人頭的直徑約為20cm,相當(dāng)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,頻率越高的分量衰減越大。于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(或正后方)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(jù)。
4 測試方法
1、用長1.5-2.0米,直徑25毫米的一根塑料硬管(或金屬管)即可,將內(nèi)部裝滿細(xì)沙后兩端用廢紙堵住,在火爐旁加熱后窩成一個圓形,兩管口相距250毫米左右。
2、倒出管中的細(xì)沙,將管口打磨光滑,用布條將管掛在試聽者的兩耳旁。如右圖:
3、試聽者緊閉雙眼,耳貼管口,助手用一細(xì)木棒輕擊管的任意部位,試聽者皆能準(zhǔn)確地判斷出敲擊處的位置,這就是雙耳效應(yīng)。
5 立體聲關(guān)系
自然界發(fā)出的聲音是立體聲,但我們?nèi)绻堰@些立體聲經(jīng)記錄、放大等處理后而重放時,所有的聲音都從一個揚(yáng)聲器放出來,這種重放聲(與原聲源相比)就不是立體的了。這時由于各種聲音都從同一個揚(yáng)聲器發(fā)出,原來的空間感(特別是聲群的空間分布感)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(tǒng)能夠在一定程度上恢復(fù)原發(fā)生的空間感(不可能完全恢復(fù)),那么,這種具有一定程度的方位層次等空間分布特性的重放聲,稱為音響技術(shù)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、仿頭真制式、真人頭制式、ORTF制式、聲場制式等等。
耳機(jī)的聲場再現(xiàn)除了和耳機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)外,還和選用的CD唱片有很大關(guān)系。真人頭制式是將兩只微型傳聲器,懸掛在音樂演奏現(xiàn)場聽音人耳道口處拾取聲音信號的方法,它的效果類似于仿真頭制式。
如果在立體聲耳機(jī)聽音中,采用仿真頭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(xiàn)效果。
總之,在立體聲耳機(jī)的聽音系統(tǒng)中要實現(xiàn)良好的聲場再現(xiàn)效果,一是要盡量選擇罩耳式耳墊的耳機(jī)或不帶耳墊的耳機(jī),如AKG公司的K1000,以求不破壞耳殼的形狀; 二是盡量選擇采用“相位校正技術(shù)” 的多振膜結(jié)構(gòu)的耳機(jī)(如AKG公司的K240M、K240DF),這兩種耳機(jī)也是廣播、電視部門采用較多的品種; 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。
6 實踐運(yùn)用
<strong>雙耳效應(yīng)</strong> 劇場觀眾廳擴(kuò)聲系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器傾向于配置在臺口上方,也是考慮到人耳左右水平方向的分辨能力遠(yuǎn)大于上下垂直方向而確定的,從而克服了過去把聲器組配置在臺口兩側(cè)所造成部分聽眾感到聲音來自側(cè)向的缺陷,避免使聽眾明顯地感到場聲器發(fā)出的聲音與講演者的直達(dá)聲來自不同的方向。
利用“雙耳效應(yīng)”,我們可以通過錄音技術(shù)錄下聲響,然后用兩個或幾個音箱播放出來,使人們聽起來好像音箱之間有一個聲源在發(fā)聲,這個假想的、實際上不存在的聲源就叫作“聲像”。當(dāng)我們聽立體聲廣播、立體聲唱片中的一個管弦樂隊演奏時,你可以感到大提琴在你的右前方,小提琴在你的左前方,而小號卻在中間……。對于電聲樂隊,你也可以很明顯地感覺出主奏樂器來自不同的方向。聽重唱,你可以清楚地分辨出左、右聲道中分別播出的各自的高聲部和低聲部。因此,立體聲的優(yōu)點不僅僅是有真實感、臨場感、空間感,而且由于把聲像分離了或改變了位置,就會使你聽覺具有層次感,而且可以壓低噪聲。







