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雙耳效應 圖片來自荊門新聞網

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。聲音強弱不同時，可感受出聲源與聽音者之間的距離。

基本原理

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。

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。

對於瞬態聲，可以有效地利用時間差來判別聲音方位，這時的定位作用取決於聲音傳來的最初瞬間。這也是人耳對打擊樂器、語言、求救聲等瞬態聲更易判別方位的重要原因。對於持續音，由於它們分別先後到達兩耳所引起的遮蔽效應，致使定位效果稍差。所以，時間差可以提供比聲級差更多的方向性信息，是雙耳聽覺定向的主要依據，尤其對瞬態聲方位的判別更有利。

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，頻率越高的分量衰減越大。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。

時間差效應

如果左耳先聽到聲音，那麼聽者就覺得這個聲音是從左邊（先聽到聲音的耳的一側方向）來的，反之亦然。這種現象我們稱為左右之間的時間差效應。

時間差效應是我們聽覺辨別聲源方位（發出聲音的位室）的重要根據之一。它的原理是：耳在頭的兩側，如果一個聲音來自聽者正前方（中軸線），那麼這個聲音到達兩耳的距離是相等的，因此，聽者就覺得這個聲音出自正前方；如果這個聲音來自聽音人的左例，那麼左耳就比右耳先聽到這聲音，於是聽者便覺得聲音出自前方的左側。換句話說，如果聲源偏離正前方中軸線的角度越大，左耳比右耳的聽音時間差就越大。

聲強差效應

如果左耳聽到的聲音比右耳的要大，那麼，聽音人會覺得聲音來自左側方向，反之亦然。這種現象稱為左右耳之間的聲強差。

聲強差效應也是我們聽覺辨別聲源方位助重要根據之一，它的原理是：如果一個聲音來自聽者正前反正前方的中軸線上，那麼，聲音到達雙耳的聲音大小是一樣的，於是聽者就覺得這個聲音處在前方；倘若聲音來自聽者人的左側，聽者人就覺得聲源偏左。

基本定義

當聲源(包括複雜的集群信號)偏向左耳或右耳，即偏離兩耳正前方的中軸線時，聲源到達左、右耳的距離存在差異，這將導致到達兩耳的聲音在聲級、時間、相位上存在着差異。這種微小差異被人耳的聽覺所感知，傳導給大腦並與存貯在大腦里已有的聽覺經驗進行比較、分析，得出聲音方位的判別，這就是雙耳效應。

在舞台上用兩個相距不太遠的傳聲器，分別連到兩個放大器上，然後把放大器放大後的變化電流連接到另一個房間的兩個與傳聲器位置對應的揚聲器中。這樣當一個演員在舞台上由左向右、邊走邊唱地走過時，在另一個房間裡的聽眾就會感到好像演員就在自己面前由左向右、邊走邊唱地走過一樣。如果用兩個錄音機同時分別記錄從兩個傳聲器送來的音頻電流；放音時，再將同時放音的兩個揚聲器放到與傳聲器對應的位置上，聽到的聲音就會有很好的立體感，這就是兩聲道立體聲錄音。立體聲磁性錄音機大多是兩個聲道的。它的錄音磁頭和放音磁頭都是由上下兩組線圈做成的，磁頭的磁心疊厚比一般用的磁帶錄音機磁頭磁心疊厚要窄一半多，在磁帶上的磁跡也就比普通錄音機記錄的磁跡窄一半多。這樣，一條磁帶上就有四條磁跡。在錄音時，聲音由布置在左右的兩個傳聲器轉變成音頻電流後，由錄音機內的兩套放大器分別進行放大，並分別送到錄音磁頭的兩組線圈內，當磁帶經過錄音磁頭時，兩聲道的錄音就同時被記錄到磁帶的兩條磁跡上。在放音的時候，磁帶通過放音磁頭時，放音磁頭的兩組線圈分別感應出兩條磁跡的變化電流，經過兩套放大器分別放大，然後由布置在聽眾左前和右前的兩個揚聲器分別重放出兩個聲道的聲音，使聽眾獲得立體感。

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，將內部裝滿細沙後兩端用廢紙堵住，在火爐旁加熱後窩成一個圓形，兩管口相距250毫米左右。

2、倒出管中的細沙，將管口打磨光滑，用布條將管掛在試聽者的兩耳旁。如圖《雙耳效應測試方法》所示：

3．試聽者緊閉雙眼，耳貼管口，助手用一細木棒輕擊管的任意部位，試聽者皆能準確地判斷出敲擊處的位置，這就是雙耳效應。

相關鏈接：時間差效應，聲強差效應

相關應用

劇場觀眾廳擴聲系統中的揚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揚聲器發出的聲音與講演者的直達聲來自不同的方向。

利用「雙耳效應」，我們可以通過錄音技術錄下聲響，然後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聲，這個假想的、實際上不存在的聲源就叫作「聲像」。當我們聽立體聲廣播、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……。對於電聲樂隊，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，立體聲的優點不僅僅是有真實感、臨場感、空間感，而且由於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。

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布特性的重放聲，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、仿頭真制式、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，一是要儘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； 二是儘量選擇採用「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； 三是儘量選用仿真頭CD唱片和真人頭CD唱片，可惜的是品種極少。

「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。