趣談“雙耳效應(yīng)”與“立體聲”

你思考過這樣的問題嗎？人為什么有兩只耳朵？一只耳朵不是也能聽到聲音嗎？兩只耳朵和一只耳朵聽到的聲音有什么不同嗎？要回答上面這些問題，我們需要了解什么是“雙耳效應(yīng)”和“立體聲”.

一、雙耳效應(yīng)

因為人有兩只耳朵，聲源到兩只耳朵的距離一般是不同的，那么聲音傳到兩只耳朵時就會有許多差異：一是強度，對于同一聲音，兩只耳朵感受到的強度是不同的，如果聲源在右方，則右耳聽到的聲音就比左耳強；二是時間，對同一聲音，兩只耳朵感受到的時間有先有后，假如聲源在左方，則左耳比右耳離聲源近，左耳將比右耳先聽到聲音；三是步調(diào)（即相位），對同一聲音，兩只耳朵感受到的振動的步調(diào)有差別.以上這些差異就是人們判斷聲源方向的重要基礎(chǔ)，會引起方向感，我們?nèi)祟愓强侩p耳接收到的聲音的差異來確定聲源的位置的，這就叫雙耳效應(yīng).下面的實驗可以讓你體驗到雙耳效應(yīng)的存在.

1.用長1.5～2.0m、直徑25mm的一根塑料硬管（或金屬管），將內(nèi)部裝滿細沙后兩端用廢紙堵住，在火爐旁加熱后彎成一個圓形，兩管口相距25cm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1.

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(zhǔn)確地判斷出敲擊處的位置，這就是雙耳效應(yīng).

與此類似，我們也可以回答這樣的問題：“人為什么要長兩只眼睛？一只眼睛看物體和兩只眼睛看物體有什么區(qū)別？”事實表明：一只眼睛能看到物體，但不能對物體進行準(zhǔn)確定位，用兩只眼睛同時觀察一個物體時我們能區(qū)別物體的遠近，對物體進行準(zhǔn)確定位并獲得有深度的立體感.例如：讓你閉上一只眼睛去做穿針引線的細活，往往看上去好像線已經(jīng)穿過針孔了，其實卻是從邊上過去的，并沒有穿進去.因此，雙眼看物體能對物體進行準(zhǔn)確定位并獲得視覺上的立體感；同樣，正是由于耳朵的特殊功能和兩只耳朵的完美位置而產(chǎn)生的雙耳效應(yīng)，使我們在劇場欣賞交響樂時，能辨別出不同樂器在舞臺上的不同位置，從而產(chǎn)生“立體感”，它使聲音遠近分明、層次清楚，使人有身臨其境的感覺.

二、立體聲和立體聲技術(shù)

1.立體聲

立體聲是指具有立體感的聲音.正是由于雙耳效應(yīng)，人們可以準(zhǔn)確地判斷聲音傳來的方位，所以說，我們聽到的聲音是立體的.特別是有多個聲源同時發(fā)聲時，人們可以憑聽覺感知各個聲源在空間的位置分布狀況.從這個意義上來講，自然界中所發(fā)出的一切聲音都是立體聲.當(dāng)我們直接聽到這些立體聲時，除了能感受到聲音的響度、音調(diào)和音色外，還能感受到它們的方位和層次.這種人們直接聽到的具有方位層次等空間分布特性的聲音，稱為自然界中的立體聲.

2.立體聲技術(shù)

（1）雙聲道立體聲

如果只用一個話筒將舞臺上的聲音放大后播放出來，我們聽到的就不再是立體的聲音.要想重現(xiàn)舞臺上的立體聲，使我們有身臨其境的感覺，可以把兩只話筒放在不同的位置（相當(dāng)于人的雙耳），用兩條線路分別放大兩路聲音信號，然后通過左右兩個揚聲器放出來，這樣，聽眾就會感到不同的聲音是從不同的位置傳來的，能較好地還原聲音的方向感，使聲音具有立體感，這就是常說的雙聲道立體聲.立體聲錄音技術(shù)誕生于1954年.許多立體聲收音機和錄音機上都有“Stereo”開關(guān)，當(dāng)開關(guān)處于Stereo位置時，播放出的是立體聲；而Mono位置時則將左右兩個聲道合并在一起，沒有立體聲效果.一些卡拉OK歌曲在錄制時，就常常將伴音和原唱分別錄制在左右兩個聲道上，便于播放時進行控制.

（2）多聲道環(huán)繞立體聲

盡管雙聲道立體聲的效果無疑要大大好于單聲道，但它還不夠理想，比如它無法根據(jù)聽眾的位置變化而提供一個穩(wěn)定的聲場效果.如果想要得到更好的立體聲效果，我們還可以在聲源的四周多放幾只話筒，相應(yīng)地也要在聽眾的周圍多放幾只揚聲器（如圖2所示），這樣聽眾就會感覺所聽到的聲音來自于四面八方，在雙耳作用下分辨出聲音的不同方位，立體感就更強了.隨著電影技術(shù)的發(fā)展，環(huán)繞立體聲技術(shù)也在不斷更新，從大名鼎鼎的Dolby（杜比）立體聲技術(shù)，到SRS 3D立體聲技術(shù)，人類對立體聲技術(shù)的研究有了許多創(chuàng)新和突破.目前最具有代表性、效果最好的多聲道環(huán)繞立體聲技術(shù)主要有二種格式：Dolby Digital（杜比數(shù)碼環(huán)繞聲音系統(tǒng)）和DTS聲音系統(tǒng)，這兩種聲音編碼系統(tǒng)都能提供高質(zhì)量的5.1數(shù)字音頻，大多數(shù)的影碟和家庭影院系統(tǒng)都能夠支持這兩種環(huán)繞聲，使用它們都能獲得電影院中那種仿佛身臨其境的環(huán)繞立體聲效果.

因為有雙耳效應(yīng)，人類能聆聽到美妙的立體聲，由此也推動了音頻再現(xiàn)技術(shù)的不斷發(fā)展.未來的音響系統(tǒng)上又將會有哪些新技術(shù)出現(xiàn)？是會出現(xiàn)更多的聲道和揚聲器，還是會運用更貼近人類聽覺心理的聲音處理技術(shù)，抑或會出現(xiàn)揚聲器陣列或者通過神經(jīng)直接進行控制的界面？讓我們拭目以待……