趣谈“双耳效应”与“立体声”

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你思考过这样的问题吗？人为什么有两只耳朵？一只耳朵不是也能听到声音吗？两只耳朵和一只耳朵听到的声音有什么不同吗？要回答上面这些问题，我们需要了解什么是“双耳效应”和“立体声”.

一、双耳效应

因为人有两只耳朵，声源到两只耳朵的距离一般是不同的，那么声音传到两只耳朵时就会有许多差异：一是强度，对于同一声音，两只耳朵感受到的强度是不同的，如果声源在右方，则右耳听到的声音就比左耳强；二是时间，对同一声音，两只耳朵感受到的时间有先有后，假如声源在左方，则左耳比右耳离声源近，左耳将比右耳先听到声音；三是步调（即相位），对同一声音，两只耳朵感受到的振动的步调有差别.以上这些差异就是人们判断声源方向的重要基础，会引起方向感，我们人类正是靠双耳接收到的声音的差异来确定声源的位置的，这就叫双耳效应.下面的实验可以让你体验到双耳效应的存在.

1.用长1.5～2.0m、直径25mm的一根塑料硬管（或金属管），将内部装满细沙后两端用废纸堵住，在火炉旁加热后弯成一个圆形，两管口相距25cm左右.

2.倒出管中的细沙，将管口打磨光滑，用布条将管挂在试听者的两耳旁，如图1.

3.试听者紧闭双眼，耳贴管口，助手用一细木棒轻击管的任意部位，试听者皆能准确地判断出敲击处的位置，这就是双耳效应.

与此类似，我们也可以回答这样的问题：“人为什么要长两只眼睛？一只眼睛看物体和两只眼睛看物体有什么区别？”事实表明：一只眼睛能看到物体，但不能对物体进行准确定位，用两只眼睛同时观察一个物体时我们能区别物体的远近，对物体进行准确定位并获得有深度的立体感.例如：让你闭上一只眼睛去做穿针引线的细活，往往看上去好像线已经穿过针孔了，其实却是从边上过去的，并没有穿进去.因此，双眼看物体能对物体进行准确定位并获得视觉上的立体感；同样，正是由于耳朵的特殊功能和两只耳朵的完美位置而产生的双耳效应，使我们在剧场欣赏交响乐时，能辨别出不同乐器在舞台上的不同位置，从而产生“立体感”，它使声音远近分明、层次清楚，使人有身临其境的感觉.

二、立体声和立体声技术

1.立体声

立体声是指具有立体感的声音.正是由于双耳效应，人们可以准确地判断声音传来的方位，所以说，我们听到的声音是立体的.特别是有多个声源同时发声时，人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况.从这个意义上来讲，自然界中所发出的一切声音都是立体声.当我们直接听到这些立体声时，除了能感受到声音的响度、音调和音色外，还能感受到它们的方位和层次.这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音，称为自然界中的立体声.

2.立体声技术

（1）双声道立体声

如果只用一个话筒将舞台上的声音放大后播放出来，我们听到的就不再是立体的声音.要想重现舞台上的立体声，使我们有身临其境的感觉，可以把两只话筒放在不同的位置（相当于人的双耳），用两条线路分别放大两路声音信号，然后通过左右两个扬声器放出来，这样，听众就会感到不同的声音是从不同的位置传来的，能较好地还原声音的方向感，使声音具有立体感，这就是常说的双声道立体声.立体声录音技术诞生于1954年.许多立体声收音机和录音机上都有“Stereo”开关，当开关处于Stereo位置时，播放出的是立体声；而Mono位置时则将左右两个声道合并在一起，没有立体声效果.一些卡拉OK歌曲在录制时，就常常将伴音和原唱分别录制在左右两个声道上，便于播放时进行控制.

（2）多声道环绕立体声

尽管双声道立体声的效果无疑要大大好于单声道，但它还不够理想，比如它无法根据听众的位置变化而提供一个稳定的声场效果.如果想要得到更好的立体声效果，我们还可以在声源的四周多放几只话筒，相应地也要在听众的周围多放几只扬声器（如图2所示），这样听众就会感觉所听到的声音来自于四面八方，在双耳作用下分辨出声音的不同方位，立体感就更强了.随着电影技术的发展，环绕立体声技术也在不断更新，从大名鼎鼎的Dolby（杜比）立体声技术，到SRS 3D立体声技术，人类对立体声技术的研究有了许多创新和突破.目前最具有代表性、效果最好的多声道环绕立体声技术主要有二种格式：Dolby Digital（杜比数码环绕声音系统）和DTS声音系统，这两种声音编码系统都能提供高质量的5.1数字音频，大多数的影碟和家庭影院系统都能够支持这两种环绕声，使用它们都能获得电影院中那种仿佛身临其境的环绕立体声效果.

因为有双耳效应，人类能聆听到美妙的立体声，由此也推动了音频再现技术的不断发展.未来的音响系统上又将会有哪些新技术出现？是会出现更多的声道和扬声器，还是会运用更贴近人类听觉心理的声音处理技术，抑或会出现扬声器阵列或者通过神经直接进行控制的界面？让我们拭目以待……