双耳线索和线索交换——音频演示

本页有一些小动画,用于说明定位声源方向的两个主要双耳线索:双耳时间差( Interaural Time Differences, ITDs)双耳声级差(Interaural Level Differences, ILDs)

你需要使用耳机听视频中的音轨。为了感知效果,你需要双耳听力良好。若你的一只耳朵有暂时性或永久性听力损失,这些演示对你来说可能无效(抱歉!)。如果你的耳机或计算机的声卡质量不好,它们也可能无法正常工作。许多笔记本电脑声卡在精确重现声音的某些时域特征时存在缺陷,这将导致这些演示无法正确工作。还要注意的是,很多无线蓝牙耳机也无法正确重现ITD,因此如果你使用无线耳机,演示中的ITD部分可能也无法正常工作。此外,如果你戴错了耳机(即本应连接到左耳的传感器连接到右耳),那么声音可能会从 "错误的一侧 "传来。

要观察什么

下面的演示展示并播放了 500 Hz 短纯音,这些短纯音要么仅有ITD的变化,或者仅有ILD的变化,或者ILD和ITD同时变化。

第一个演示仅显示ITD的变化,开始时左耳领先0.4毫秒,然后ITD以0.2毫秒的步长变化,直到右耳领先0.4毫秒,然后再变回来。如果演示正常工作,你将听到声源似乎从稍微偏左的位置移动到稍微偏右的位置。

仅ITD变化

 

第二个演示中,将ITD恒定为零,但改变ILD,使得左耳声音初始强度相较右耳高6 dB。然后,ILD以3 dB的步长向右移动,然后再返回。这些ILD在立体音乐中被利用,你可能不会惊讶于它们可以使声源听起来向左或向右移动,但你可能会觉得奇怪的是,改变ITD 或者改变ILD,尽管它们对声音的影响非常不同,但它们都能导致类似的声源位置感知变化。

 

仅ILD变化

 

当然,对于正常的自由场声源,ITD和ILD是共变的,即声音在距离较近的耳朵中既出现得更早,也会更强。因此,最自然的情况是第三个演示中的情况,即ITD和ILD同时变化。如果你的耳朵和我的一样,那么在这第三个示例中,移动声源的印象会更清晰、更有说服力,并且声源似乎在更广泛的范围内移动,比前两个示例更为明显。

ITD和ILD同时变化

 

通过耳机播放人为处理的声音时,我们还可以使ITD和ILD的线索相互矛盾,即声音可能在左耳出现较早,但在右耳更响。在存在这种矛盾线索的情况下,我们的大脑倾向于感知位于中线附近的“折中(compromise)”位置,这种现象被称为“线索交换(cue trading)”。这在第四个示例中进行了说明。在这个示例中,声源的移动范围应该比第三个示例小得多,可能也比第一和第二个示例小。

对ITD和ILD的权衡

 

个体对ITD的敏感度可能会有所不同,如果你对ITD的敏感度非常低,那么你可能听不到第一个示例中的任何声源移动效果,并且在第二到第四个示例中也不会有太大的差别。(然而,就像我在Acer Aspire 1810笔记本电脑上遇到的情况一样,也有可能是你计算机上的声卡或声音软件存在问题,所以无法准确地重现ITD)。相反,如果你对ITD非常敏感,你可能会发现第一个示例比第二个示例具有更强烈的声源移动效果。你对ITD的个体敏感度将影响你在第四个示例中所听到的移动程度及移动方向(如果有的话)。