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为什么要双耳选配助听器

当我们用单眼看东西时,只能看见物体的平面,即仅能看到物体的高与宽(二维平面)。用双眼看东西时,由于视差的作用,除了高与宽外,还可以观察到深度,从而把二维平面物像扩展为三维立体物像,这叫双眼视觉。
    是否像眼睛一样,也有双耳听觉呢?一点也不错。双耳听觉的功能,在于能分辨出声音的方向。双耳听觉对声源的定位作用,也叫双耳效应。近20年来深受人们关注的立体声技术,就是利用人的双耳效应作为理论基础而发生起来的。
    所谓立体声电影,就是在剧场四周适当的地方,安上很多扬声器,利用人的双耳效应来产生立体声感。当银幕左方有人开枪射击的画面时,观众会明显感到枪声来自左方,有如身临其境,从而增强艺术效果。
    舞台上乐队演奏时,乐队布满整个舞台,它占有一定的几何宽度和深度。我们能够明显地分辨出,小提琴的声音来自舞台的左侧,独唱演员站在舞台中间偏左一点,低音提琴在舞台的右侧,各个打击乐器又排列在舞台后半部的左侧。一个设计得很合理的音乐厅,从舞台台口的顶棚到侧墙反射过来的声音,可以起到加强加厚原乐队声音的作用。此外,乐队发出的声音经过墙面、顶棚无规则地多次反射以后形成的余音,叫做混响声。这种混响声在乐队演奏突然间断时最容易听出来,一般在1到几秒钟,由大到小以至衰减到听不见,混响声能使人进入“余音绕梁,三日不绝”的意境。
    以上所说的,无论是乐队的直接声、反射声,还是混响声,统称为音乐厅的现场感觉或者叫临场感觉。当我们用普通收录机,用单只或单组扬声器重放这些乐队演奏时,上述各种声都来自同一个方向,声音单调,缺乏层次,因此难于满足音乐爱好者的高要求。如果我们采用正规的双信道立体声系统,在现场录音的时候,最少需要使用左右两套传声器,分别录音。由于传声器对录取来自不同方向声音信号的能力不同,因而具有方向性。在重放时,再用两只或两组扬声器拉开一定距离,这种声音系统可以很好地把乐队的宽度感觉呈现出来,同时在一定程度上给出音乐厅的反射声和混响声,这就给听众带来了音乐厅的现场或临场感觉。特别是对于舞台上边走边唱的歌剧演员,立体声放声系统可以逼真地重现移动着的演员的声像。这是为什么呢?
    原来是奇妙的双耳效应在起作用。大家都知道,近似于球形的人类头颅把双耳分隔于两侧。假如声音信号的来源到达两耳的距离不同及声音传播途中屏障条件不同,从某一方位出发的声音到达两耳便有时间先后(或者位相差别)和强度大小不同。人耳对声源的空间定位作用,正是听觉系统在分析和综合两耳感受声音的时间差(位相差)和强度差的结果。
    当声源处在正前方,方位角为0º角,声波同时抵达双耳,两耳不出现时间或位相差,因此,可以判断声源即在正前方。当声源逐渐偏向左侧时,例如在正前方偏左45º方位角时,据计算,双耳之间的时间差是0.39毫秒。当声源完全移到人的左侧方,这时方位角为90º角,声波先到达左耳,由于倾听者头部的阻隔,声波后到达右耳,两耳之间间差为0.65毫秒。虽然这一时差还不到1毫秒,可是听觉系统就可以根据这一时间差而判定声源在左。
    关于到达双耳声波的位相差问题,经测试表明,在声源和耳相距1米以上时,随着声音频率从0~2000赫,方位角从0~90º逐渐增加,使双耳间声波位相差相应增大。
    再来讨论一下强度差问题。由于人的头部对侧面来的声波有遮蔽作用,比如,左侧来的声音,到达左耳肯定要响一些,到达右耳的声波由于要绕过人的头颅,声音就会弱一些,特别是高频率的声音,很容易受到头颅的阻隔而出现两耳间强度差别,因此,对高频声的声源定位,主要靠双耳间强度差。低于700赫以下的低频声波很容易绕过人的头部,所以声音的强度差不明显,对低频声的定位,主要靠双耳的时间差和位相差。人耳正是利用了上述双耳效应,才有可能欣赏那美妙的立体声音乐。
    从正前方或从正后方传来的声音,如果同时到达双耳,不出现时间差和位相差,强度也相等,人耳可能一时不好辨别。但当转动一下头部,声源便又落在偏右或偏左侧,这就容易辨别它的方向了。我们每个人在日常生活中都有这样的体验,转动头部和侧耳倾听时,常能更准确、更迅速地判明声源。双耳听觉除了帮助我们作声源定位以外,与单耳听觉相比,还有不少其他的优点:由于双耳综合的结果,声音的响度可以增加,大致相当于单耳时提高3~6分贝;双耳听觉的辨别能力比单耳好;特别是在有噪声干扰的情况下,双耳听觉对语言的识别能力明显地比单耳高。有人还发现,右耳以对语音信号的感受为主,左耳则对音乐等非语音信号感受为主,这可能与大脑两半球皮质功能分工有关。
    人耳不仅能判定声音的方向,而且还能估计声音的远近,这叫做深度定位。其机制何在?目前还不十分了解,它与个人以往所听声音的经验、已存在的听觉形象等因素有关。
    婴儿不能很快地找到声源,但经过多次反复和试探后,就能掌握。成人不仅能迅速判明声音方向,而且也能估计远近。可见声音定向的能力是在后天生活中锻练出来的,它与大脑皮质的高级分析综合功能有关。
英国科学家达连巴赫(Dalianbach)和盲人学者苏帕(Schuber)曾进行一次有趣的试验。他们在走道上设立一个大纸幕,然后让参加试验的盲人向着纸幕走去。当走到离开纸幕0.3米(1英尺)左右的地方,几乎所有的盲人都 停了下来。原来他们感到存在着障碍物。让盲人穿上特制的不透气、不传声的潜水衣重行实验时,盲人们依旧能够感到防碍物。但当用棉花和蜡以及耳罩将盲人耳道堵起来时,在100次的试验中,回回碰壁。进一步的研究证明,如果让盲人穿上硬底鞋,用手杖敲打着地面走路,就很有助于他们觉察出防碍物的存在;如果让盲人不出声地走路,就不容易感到障碍物。
    这一切说明,盲人具有回声探测和声音定向的本领。鞋跟咯咯声、手杖嗒嗒声碰到防碍障后被反射回来,由于双耳效应,就能够准确判定障碍物的方向。
生物物理学认为,视觉和听觉有着十分密切的关系,当某一部分的功能发生障碍的时候,另一部分的功能就会相应加强,叫做代偿作用。所以,盲人的听觉一般都较正常人来得灵敏,能够察觉极其微弱的回声,声波定向能力也较强。
在我们日常生活中,经常遇到的寻找声音方向或是确定声源的距离,并不是一个简单的过程,它的本质还没有完全弄清。不过,可以相信,随着大脑皮质功能的秘密被全部揭开时,这个问题也会迎刃而解。

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