人類的聽覺除了對聲音的音調、強度和音色的主觀感覺外,還包括對聲音空間特性的感覺。利用單一生源所發生的聲音,聽覺系統可以對生源進行定位,判斷出聲源的方向。從物理角度上看,聲壓在空間和時間上的分布決定了聲場。在不同的聲場中,聽者可能會得到不同的主觀聽覺感受。人類對聲音的空間特性的感覺也稱空間聽覺,包括聲源定位和對環境的聲學空間特性感覺兩個方面。
基本的聲像定位原理 聲像定位是指在三維空間中精確定位聲音位置的能力。人類對聲源的定位原理是由于聲源產生的直達聲經過頭部等的衍射后到達,從而產生雙耳時間差和聲級差。聽者通過聽覺系統利用雙耳時間差和聲級差,來判斷聲源的方向。研究表明,耳廓對頭部的轉動引起雙耳處的改變和對聲波的衍射所引起的梳狀濾波效應,均對定位起著十分重要的作用。
聽覺系統對聲源方向的辨別能力和聲源方向、聲源特性有關,也會因人而異。 在水平面,正前方聲源的定位能力最高,在1~3度之間;兩側和后方稍差一些,一般為5~10度范圍內;而對上方聲源的定位能力更差,在中垂面上達到15~20度。若聲源偏離了聽者前方的中垂面方向,到達兩耳的聲音就會有差別。聽覺系統根據這些差別可以判斷出聲音的方位,成為“雙耳效應”。
當聲源位于人體的右側,聲音首先到達右耳,從而在到達雙耳的時間先后上形成時間差,這種時間差成為雙耳時間差,它與聲源的方向角度有關。 在頻率小于1.5KHZ的低頻段,雙耳時間差是定位的主要因素。這時,對于一定頻率的聲音,雙耳時間差與雙耳相位差是對應的。
而對于更高的頻率,雙耳相位差的概念就模糊了。因此雙耳相位差只對低頻聲的定位判斷起主要作用。而雙耳時間差可作為頻率在1.5~4.0KHZ的一個定位因素。