耳朵是如何听声辩位的？7.0声道耳机能帮你吃鸡吗？

出品：科普中国

建造：科了个普荆博

监制：中国科学院计较机收集信息中间

同大师一样，好久不玩PC游戏的小编在同事和本家儿播的洗脑怂恿下，仍是不小心当作了盒子精，插手了陷溺“吃鸡”的步队之中，不合错误，是插手到《绝地求生年夜逃亡》的电竞事业之中。为了吃到鸡，小编也是很拼的，不仅查询各类攻略，还不雅看游戏视频。

不外时候长了，心态仍是崩了啊，起头信仰本家儿播们的保举，信仰“程度不敷，外设来凑”。可是有一件装备仍是让小编很茫然，我们的耳朵明明是2.0声道的，能感触感染到7.1声道耳机带来的区别吗？人类是若何实现听声辨位的？7.1声道的耳机对于“吃鸡”这类第一人称射击来说真的有用吗？

一个悲凉的事实：你的耳朵确实是2.0系统

人类接管的声音是由耳朵的布局决议的，外界声音经由过程外耳廓收集到外耳道，而引起鼓膜振动，随之带动锤骨活动，传标的目的砧骨、镫骨，透过前庭窗传给内耳，最终在耳蜗内完当作听觉刺激从声音标的目的电旌旗灯号的转换。

当然，现实上人类听到声音的机理会更复杂些，身体的其他部门，如骨骼等，也可能会充任声音的传布介质，但最本家儿要的收声系统依然是经由过程外耳，内耳和耳蜗完当作的。

听力的发生需要一个完整的系统，即耳、脑及联接它们的听神经。当声音旌旗灯号从人的外耳（耳廓、外耳道）和中耳（骨膜、听骨链）传到内耳，内耳中的耳蜗负责听觉感知，耳蜗中的毛细胞（图1中的放年夜部门）将声音旌旗灯号转换为生物电旌旗灯号传入听神经，由听神经将该旌旗灯号传入听觉中枢，然后颠末年夜脑听觉皮层阐发最终发生了听觉。同时，年夜脑发出调节旌旗灯号对声音感知进行调节。所以，今后不要笑话烧耳机的会有“脑放”，其实大师都需要“脑放”才能解读声音。

从声音旌旗灯号的传输过程来看，我们人体自带的听觉领受设备（你的听觉系统）确实是2.0的系统。

Figure 1声音在人体中的传导过程示意图

2.0的耳朵是若何实现听声辨位的？

那么，我们又是怎么用2.0的耳朵实现听声辨位的呢？这种能力是在我们持久的保存过程中为顺应保存情况而进化来的——听力确实有比其他感知器官更早预知危险的潜质。

在感触感染危险的能力上，我们先diss一下我们最依靠的视觉系统，固然人类视觉系统可以或许供给更年夜更清楚的领受素材（意味着你需要更多年夜脑的计较资本），但人类的视野是有可视角度的，一般在120度摆布（见图2），周边三分之二的规模属于视野盲区，更苛刻的是，即便不在盲区规模之内，能对你的视觉发生有用刺激的规模，根基上就在视觉中间四周更小的规模中。

但摆布两只耳朵却能形当作360度无死角的监听规模，这是目力所不克不及对比的优势。同时听力又分歧于目力，不会在某一个偏向或者角度占用过年夜的注重力。

Figure 2人眼视域示意图

更主要的是，视觉系统有很是年夜的几率会被干扰，好比在黑夜中，你只能依靠星光和月光折射的亮光作为照明光源，视觉结果会年夜打扣头；同时，若是布景同方针很是接近，我们依然会很难发现危险的接近（这也是庇护色发生原因）。所以目睹为实不假，就怕眼不见。

听觉系统在监听情况的时辰就有很年夜的优势了，一方面我们可以做到360度无死角，此外也无需偏重于某个偏向，我们只需要先确定有异常，然后再进行更切确的辨位。我们是若何听声辨位的呢？谜底是经由过程两只耳朵听到音源最终传到耳中的细小差别进行定位（图3）。

第一种方式是经由过程时候差定位，好比一个声音若是从左边来，那么左耳先听到它，于是做出判定：本来你在我靠左的位置。

Figure 3依靠听到时候差别分辨声源方位示意图

可是这种方式有必然的局限，那就是若是声音的频率跨越1500hz，波长会小于头部尺寸的一半，你的摆布耳将无法分辩作声音先达到你的哪只耳朵。也就是说，达到了高音5（sol）调子的声音就不克不及用这种方式分辨偏向了，所以这时，只能经由过程双耳听到的分歧音量巨细来分辩偏向了（图4）。

Figure 4依据听到声音强度差别分辨声源方位示意图

声音在传布过程中，背标的目的声音的一侧耳朵会因为身体的遮挡，发生滤波结果，导致声音的强度变低。若是右边的声音年夜，左边的声音小，我们就判定声源更接近右边一些；摆布双方的音量巨细越接近，我们会感受声音越接近中间。这就是我们第二种分辨声音偏向的方式。

这种方式也有必然局限，那就是在声音的波长年夜于头部一倍的时辰，（在650HZ摆布，这个区间刚好在中音区）声音可以轻松绕过身体，使得耳朵很难分辩哪面的声音更年夜一些，所以我们更擅长听声音的长短先后，而对声音巨细的敏感水平会低一些。

听声辨位的机制讲到这里，那么问题来了，若是声音在我们的正前方，正后方，正上方或者正下方，那么我们岂不是很难分辨声音的方位。很是光荣的是，我们有个矫捷的脖子，年夜多的时辰你只需要动弹下头颅（具体景象见图5），两耳的差别性就会发生了，你就可以精确定位声源的方位了。

Figure 5侧耳倾听的真谛

并且，侧耳倾听固然不是我们人类的特有动作，但人类作出这个动作的频率却半斤八两高。本家儿要原因是同动物比拟，我们贫乏一个异常矫捷的耳朵，与我们基因组合最附近的黑猩猩（图6），其耳朵的巨细和矫捷度也要比我们年夜得多。

Figure 6有着灵动耳朵的黑猩猩

那么就会有细心的伴侣问，为什么同狗狗措辞的时辰，狗狗似乎也很是喜好侧耳倾听（图7），并且似乎越是萌的小狗越喜好做这个动作？

其实很好理解，越萌的狗狗一般也越小，他们凡是处于一个比力低的位置，想要听清本家儿人的话，就需要有一只耳朵朝上，才会比力有帮忙，究竟结果我们都没有传闻过哪种动物的耳朵是朝天长的。

Figure 7狗狗可爱的歪头杀

说了这么多，7.1声道耳机到底能不克不及助我顺遂吃鸡？

实际中的环境要复杂得多，声音会碰到多个障碍物，然后发生散射折射，年夜年夜增添我们分辨声源方位的难度。声音发生传布的过程可能发生了多次的转变，并互相影响，但最后传到耳中的声音只是一个最终的成果。

年夜部门游戏（以及片子）在建造的时辰为了知足耳朵固然解析度不高，但倒是360度的接管需求，在声源上就选择了多声源的体例——用两个以上的收音设备进行采集，而这些采集设备会被摆放在声音最终的发声位置，以达到声音还原，声场模拟的结果。不仅如斯，理论上讲声音的收音和发音设备在周边安插得越多，其还原性越好（见图8）。

Figure 8丧尽天良的n.1声道示意图

从这个意义上来说，多声道耳机对于声效的还原和声场的模拟是有意义的，7.1声道耳机在必然水平上可以让你加倍切确的感知声源的位置，尽早预知危机。

有了7.1声道耳机就万事年夜吉了吗？

我们没有足够壮大的听声辨位能力，不仅仅是耳朵的问题。还有一个原因是，常规频率的声音有个庞大的错误谬误，那就是中低频率的声音很是轻易发生衍射，能量小，偏向性差，碰到物体不反射的概率很是年夜。

所以，年夜大都听声辨位能力较强的动物所收集的声源旌旗灯号是超声波。好比蝙蝠，经由过程发射短促的尖啼声（现实是我们无法听到的超声波）并阐发该声波碰见四周情况中的物体后反弹的反响来遁藏障碍物，捕获虫豸。想具备完美的听声辨位能力，仅仅从外界接管声音是不敷的，你还需要自备一个发射器。

Figure 9蝙蝠的反响定位系统

不外大师不需要沮丧，我们人类的辨位能力并没有完全依靠耳朵。作为食物链中的掠食者，我们选择视觉作为本家儿要的辨位（当然更主要的是测距）系统。回忆一下，食肉目标年夜大都动物除了具有尖牙利爪的特点外，还具有一个很较着的特征就是，双面前置，位于头部的前侧；

Figure 10 虎的头部布局示意图

而食草目标年夜大都动物则在这个特征上相反，双眼位于头部的两侧。如许固然可以（图11）带来更年夜的视野规模，却牺牲了当作像的空间感，导致食草目动物经由过程视觉判定距离的能力偏弱。

Figure 11马的头部布局示意图

光波的频率更高，在偏向性上有更年夜的优势，抗干扰的能力也更强。经由过程双眼的交汇定位，其精度要跨越超声波好几个数目级，从而让猎食者更好把握与猎物的距离，做到一击必中（图12）。

所以纯真快速地进行听声辨位其实是一件比力难的工作，除了自己要具备必然的听力能力，更需要年夜脑对其成果进行处置后才能较为精确地确定发声位置。所以，游戏中只领受到很是少量的信息就可以确定仇敌的位置，也就是所谓的意识。

这不是形而上学，而是从持久的战斗中敏捷处置海量信息而获得第一反映的能力。这种感受可能无法描述，但你就是知道仇敌在哪，危险在哪，机遇在哪，这种贵重的战斗经验，是需要持久操练，并在年夜脑的协作下完当作的。

Figure 12正在筹办进行致命一击的猫咪

所以，你知道啦，耳朵能感知危险，但只能作为我们的预警设备，双眼则能制造危险，这才是我们进攻的利器；我们的祖先历经万万年的尽力进化才让我们爬到食物链的顶端。所以，想要“吃鸡”，练好犀利的眼神和枪法才上上策，究竟结果最好的戍守是进攻。

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发表于 2018-03-01 00:00
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