戴上耳機的時候，我們經(jīng)常能感受到聲音有明顯區(qū)別地從前后左右傳進我們的耳朵里，從而給我們帶來更好的聽覺體驗。你知道是怎么做到的嗎？
(資料圖)
大家都知道，我們可以憑借一只耳朵來感受聲音的響度、音調(diào)和音色。但是，如果想辨別出聲音的方向，就要依靠兩只耳朵了，因為兩只耳朵才可以聽出時間差和聲級差。
時間差是指聲音抵達兩只耳朵時間的前后差別，聲級差則是兩只耳朵聽到聲音能量的大小差別。例如，聲源在我們的右邊時，我們的右耳會先聽到聲音，之后聲音才會到達左耳。
從正前方和正后方過來的聲音，同時到達雙耳，聲能量一樣，所以僅僅靠時間差和聲級差兩個信息，我們無法判斷聲音來自正前方還是正后方。
那么，問題又來了，雙耳怎么辨別聲音的前后方向？
事實上，聲音從發(fā)出到被我們的耳朵聽到，經(jīng)歷了三個過程——傳播過程、生理過程和心理過程。由于生理過程和心理過程幾乎不可操控，在這里我們僅僅關(guān)注傳播過程。
傳播過程也稱為物理過程，是指聲源發(fā)出的聲波經(jīng)由介質(zhì)到達耳廓，再通過耳道傳遞到鼓膜并引起其振動的過程。
這是一個極其復雜的過程，人耳廓構(gòu)造的不同會使聲波經(jīng)由耳廓影響后形成的波形不盡相同。顯然，正前方聲源的傳播過程和正后方聲源的傳播過程是不一樣的，因為我們的耳朵并不是前后對稱的。
來自正前方的聲音經(jīng)過耳廓反射，可以直接進入耳道；而正后方的聲音則需要繞過耳廓才能進入耳道。也正是由于這種不同，我們才可以分辨出聲音來源的前后。
耳廓相當于一個給聲音進行“加密”的設(shè)備，而我們的大腦經(jīng)過長時間的學習，已經(jīng)完全掌握了這門“解密技術(shù)”，可以輕而易舉地聽出聲源的前后方位。
更加科學地講，加密聲音的不僅僅是耳廓，還有頭部輪廓和肩膀等身體部位。由于這一系列的影響都與頭部有關(guān)，因此這種加密方法也被研究人員稱為：頭相關(guān)函數(shù)。
頭相關(guān)函數(shù)可以理解成我們頭部對于聲音的加密方法，這種加密是針對不同方位的。也正因為頭部對于各個方向上的聲音加密方式不一樣，我們的大腦才可以解密出聲音的方向。
為了解密不同聲源方位的加密方式，研究人員可以通過測量或者計算得到不同方向的頭相關(guān)函數(shù)，然后組成一個數(shù)據(jù)庫。
我們戴上耳機之后，聲音便直接經(jīng)由耳道，被鼓膜接收了。失去了頭部加密的過程，耳機內(nèi)的聲音聽起來也就沒有了方向感。
但是，隨著聲信號處理技術(shù)的發(fā)展，我們可以通過在耳機內(nèi)部置入電子設(shè)備，來模擬頭部的加密過程。
如果我們的電子設(shè)備與頭相關(guān)函數(shù)的加密方法一致，那么經(jīng)過電子設(shè)備加密之后的聲音就可以被大腦解密出方位信息，成功地“欺騙”大腦。
正是基于這樣的思路，工程師們開發(fā)了基于頭相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)庫的空間音頻方法。
他們用數(shù)字電路來模擬整個的頭相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)庫，然后對耳機內(nèi)的聲音進行特定方向上的加密，這樣，就能夠讓耳機內(nèi)的聲音聽起來具有特定的方向感。
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