鼠标式家用留言机

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我们之所以有声象定位能力，其根本原因是我们有耳廓。从声源振动到我们的鼓膜振动以致于听见声音，我把声音的传播过程分成三步：第一步是从声源传到耳廓，这是个单调的过程，波形无变化。第二步是声波经过耳廓进入外耳道，这不是单调过程，声波波形要受影响。这一步是声象定位的关键，在下文要详细讨论。第三步是声波穿过外耳道到达鼓膜，使其振动并使我们听见声音，这也是个单调过程。

下面我说明一下我们是如何利用耳廓实现声象定位的。

若声源在左边，则声波先到达左耳，再到达右耳，两耳接收到的声波存在着相位差。由于声波在传播时会受空气的阻尼作用而损失能量，故左耳承受的声压大于右耳承受的声压，两耳间存在声压差。由于声波到达右耳的外耳道需绕过头颅、耳轮、耳屏等部位，到达左耳的外耳道不需绕过那么多的部位，所以右耳听到的声音中的高次谐波成份要少于左耳听到的，故两耳听到的声音存在综合波形的差别。正是由于这些差别的存在，使我们可以判断声源在左边还是在右边。

由于声波中基波和谐波的衍射作用不同，耳廓的形状复杂且对各频率声波的反射率不同，所以耳廓必然会对基波和各次谐波的声压、相位等产生不同的影响，改变了声波的综合波形。若声源在前面，则声波被耳廓反射进外耳道；若声源在后面，则声波绕过耳廓进入外耳道。声源的前后位置不同，耳廓对声波综合波形的改变也不相同。我们的大脑通过分析处理这些"不同"，就可以判断出声源在前边还是在后边。

我们对声源上下方位识别与前后方位识别的原理和过程基本相同，只是有部分声音可能是通过头顶传进来的。这对声源方位的识别起辅助作用。

实际上，我们的大脑是对声源的左右、前后、上下方位综合在一起判断的，这个判断过程一般是瞬间完成的。所以我们听到声音后一般可以很快指出声源在什么方向（但低音定位能力较差）。

世上没有完美的事物，我们的耳朵也不例外。大自然虽然使它们具有声象定位能力，但是没有赐予它们识别声源远近的能力。这就使我们听到的这个声音的世界是个没有距离感的世界，这与一只眼的人看到的世界有些相似。

各学科之间都是有一定联系的。在天文学里，人为了研究天体位置和运动，假想天体分布在以观察者为球心，以适当长度为半径的球面上，这个球面叫做天球。

在这里，我借用一下"天球"的思想：假想有一个"声场球"，这是个以听音者的头为球心，以适当长度为半径的球。我们周围的一切声源都投影在球面上，也就是说：把声源各部位与听音者头的距离看作是一样的，是"声场球"的半径，把三维立体的声源看作二维平面的声源。这样做的依据是我们的耳朵不能识别声源的远近，只能识别声源的方向，所以可以把立体的声源抽象成平面的，暂且称之为"面声源"。我们听到的任何声音（说话、呼吸、耳鸣等自身产生的声音例外）都可以认为是从"声场球"上分布的一个个"面声源"发出的。

由于"面声源"的各部分发声情况不同，比如我们关门时"咣当"一声，门的靠合页一边振动较弱，靠把手一边振动较强。一辆怠速的轿车，它的发动机盖和前翼子板振动较强，尾箱盖和后翼子板振动较弱。……我们的耳廓又恰恰不把这些强弱差别平等对待，所以只能把它们抽象成一个个发声的平面，不能进一步抽象成一个个发声的点，也就是不能把"面声源"再进一步抽象成"点声源"，否则就会失真。又因为真实环境中的声源大都是"面声源"（对于一些体积很小的声源，如放炮声的声源，可认为是"点声源"），所以要想完美重现真实环境中的声音，关键在重现"面声源"。

重现"面声源"就意味着我们想重现什么东西发的声音，就要做这个东西的平面模型。要重现火车的声音就要做火车的平面模型；要重现风吹树的声音，就要做树的平面模型……，并且精确地控制这些平面模型上的每一点的振动情况，还要随时控制这些平面模型与听音者的相对位置……，这是根本不可能做到的。我们只能靠音响设备重现真实环境中的声音。

纵观Hi-Fi音响设备，无论是惠威的顶级参考箱，还是背负蓝色水晶盖的顶级转盘，它们都达不到真正的HIGH-END。退一万步说，假设有一套绝对完美的设备，从录音到放音的各环节都没有任何失真，那么它也不可能很好地重现真实环境中的声音。原因是：音箱扬声器的振膜的各部分振动情况一致（理想的扬声器，不存在分割振动），且振膜面积不大，只能相当于"点声源"。按理论分析，要有无穷多个"点声源"，才能"拼成""面声源"。也就是说要有无穷多个音箱才能有可能很好地重现真实环境中的声音，而一套音响设备只有有限的几个音箱，也就只有有限的几?quot;点声源"，无穷多个音箱又是根本不可能做到的。所以，只要是采用音箱放音这种形式，无论它的动态范围多么大，频响多么宽，失真多么小，都不可能很好地重现真实环境中原有的声音。

本文一开始就提到，耳廓使我蔷哂辛松?蠖ㄎ荒芰ΑＭ??嵌???刮颐歉弑Ｕ娴刂叵终媸祷肪持械纳?舯涞煤蔚燃枘眩〈?声道杜比环绕声的出现，经历了4.1声道的THX，5.1声道的杜比AC-3，5.1声道的DTS，直到目前最好的7.1声道的SDDS，人类付出了高昂的代价，全是因为耳廓！ 为了回避耳廓给我们带来的这么多麻烦，我设想了一种全新的针对个人听音的录音与放音方式：用一种与人体皮肤质地相同的材料按真实的大小做一个假人头，制做的关键在精确地仿制人的两只耳廓。这对仿生学来说不会是什么难事。然后在假人头两耳的外耳道内朝外放两只麦克风，麦克风的拾音部位要位于外耳道口，耳屏后面。再把假人头放在需要录音的环境中。麦克风拾取到的声音被记录在数字磁带、光盘等媒介上。最后在听音者那里用耳塞重放这些声音。

这种方法的理论依据是：假耳廓会像真耳廓一样，对真实环境中的声波有一定影响，麦克风把这些被影响过的声波拾取出来，通过媒介再用耳塞重放到听音者的外耳道中。听音者听到的是由精确仿制的假耳廓影响后的声音，与真耳廓影响后的声音没什么区别，并且声波在外耳道中的传播是个单调过程，波形不会再变化，再加上外耳道很狭窄，"点声源"与"面声源"在这里没区别，所以耳塞发出的声音仍可以使大脑形成正确的声象定位。

在这里值得强调的一点是必须用耳塞放音，因为用音箱或耳扣式耳机听音时，听音者的耳廓仍会继续影响声波，使这种录音方式失去意义。录音时麦克风所放的位置正好是听音者放耳塞的位置，这也是为了忠实地再现真实环境中原有的声音。 这种录放音方式可以形象地看作是把听音者的耳廓延伸到录音现场，故有很强的临场感，但还有个美中不足：它不能重现真实环境中经人的头顶而非空气传进去的那部分声音，这会使重放的声音上下方位感变差。解决这个问题的方法是：录音时在假人头头顶处增设一个特制的麦克风。放音时，听音者头上顶一个特制的像小帽子一样的扬声器，用来重现头顶处的声音。为了使用方便，可将头顶扬声器和两只耳塞用一个支架联成一个整体，成为副耳机或采用什么别的安装形式。只要让听音者感觉到从头顶传来的声音即可，具体形式可由耳机设计者自由发挥。若听音者要求不高或这种耳机与目前的两声道设备不兼容，也可不用头顶扬声器，但临场感会差一些。综上所述，这种利用假人头录音，耳塞和头顶扬声器放音的方式，完全可能很好地重现真实环境中的声音。 这种方式与现在流行的环绕声音响设备相比，优越性在于：

1． 只需一副耳机，造价远低于一堆音箱。
2． 耳机的动态范围、频响等指标可以做得比音箱高得多，且不会出现由于分频器而造成的相位偏移等弊病。
3． 耳机只需很小的功率就能驱动，省去了多声道功放机等设备。并且耳机放大器的性能指标可以做得比功放机高得多。
4． 最多只需三个声道，与现行设备基本兼容，额外投资很少（你若不想用头顶扬声器就更好办了）。
5． 没有"皇帝位"限制，戴上耳机，你时时刻刻都处在"皇帝位"上。

对目前情况来说，这种录放音方式若要实现还有一定的困难：

1． 现在多用电容式麦克风录音，体积太大，假人头装不下，而体积小的驻集体麦克风音质又不令人满意。
2． 从录音到放音的一系列设备，很难做到配合默契，再加上它们的各种失真，使频响曲线难以做到平直光滑。
3． 耳机的性能指标虽比音箱好得多，但仍存在谐波失真、分谐波失真、互调失真、瞬态失真等，尽管这些失真很小，但比起电路的失真仍要大成百上千倍，使整机性能指标下降。 我想，随着科技的进步，离子扬声器等新技术的成熟，这些困难不久就会解决的。到那时，耳机听音会以其不可匹敌的优势成为个人听音的首选方式，因为唯有耳机才能使人身临其境。