耳朵是如何听声辩位的7.0声道耳机能帮你吃鸡吗
出品：科普中国
制作：科了个普 荆博
监制：中国科学院计算机网络信息中心
同大家一样，很久不玩PC游戏的小编在同事和主播的洗脑怂恿下，还是不小心成了盒子精，加入了沉迷“吃鸡”的队伍之中，不对，是加入到《绝地求生大逃亡》的电竞事业之中。为了吃到鸡，小编也是很拼的，不仅查询各种攻略，还观看游戏视频。
人类接受的声音是由耳朵的结构决定的，外界声音通过外耳廓收集到外耳道，而引起鼓膜振动，随之带动锤骨运动，传向砧骨、镫骨，透过前庭窗传给内耳，最终在耳蜗内完成听觉刺激从声音向电信号的转换。
当然，实际上人类听到声音的机理会更复杂些，身体的其他部分，如骨骼等，也可能会充当声音的传播介质，但最主要的收声系统依然是通过外耳，内耳和耳蜗完成的。
听力的产生需要一个完整的系统，即耳、脑及联接它们的听神经。当声音信号从人的外耳（耳廓、外耳道）和中耳（骨膜、听骨链）传到内耳，内耳中的耳蜗负责听觉感知，耳蜗中的毛细胞（图1中的放大部分）将声音信号转换为生物电信号传入听神经，由听神经将该信号传入听觉中枢，然后经过大脑听觉皮层分析最终产生了听觉。同时，大脑发出调节信号对声音感知进行调节。所以，以后不要笑话烧耳机的会有“脑放”，其实大家都需要“脑放”才能解读声音。
从声音信号的传输过程来看，我们人体自带的听觉接收设备（你的听觉系统）确实是2.0的系统。
Figure 2人眼视域示意图
更重要的是，视觉系统有非常大的几率会被干扰，比如在黑夜中，你只能依靠星光和月光折射的光亮作为照明光源，视觉效果会大打折扣；同时，如果背景同目标非常接近，我们依然会很难发现危险的靠近（这也是保护色产生原因）。所以眼见为实不假，就怕眼不见。
听觉系统在监听环境的时候就有很大的优势了，一方面我们可以做到360度无死角，此外也无需侧重于某个方向，我们只需要先确定有异常，然后再进行更精确的辨位。我们是如何听声辨位的呢？答案是通过两只耳朵听到音源最终传到耳中的微小差异进行定位（图3）。
第一种方法是通过时间差定位，比如一个声音如果从左边来，那么左耳先听到它，于是做出判断：原来你在我靠左的位置。
Figure 4依据听到声音强度差异辨别声源方位示意图
声音在传播过程中，背向声音的一侧耳朵会因为身体的遮挡，产生滤波效果，导致声音的强度变低。如果右边的声音大，左边的声音小，我们就判断声源更靠近右边一些；左右两边的音量大小越接近，我们会感觉声音越接近中心。这就是我们第二种辨别声音方向的方法。
这种方法也有一定局限，那就是在声音的波长大于头部一倍的时候，（在650HZ左右，这个区间刚好在中音区）声音可以轻松绕过身体，使得耳朵很难分辨哪面的声音更大一些，所以我们更擅长听声音的长短先后，而对声音大小的敏感程度会低一些。
听声辨位的机制讲到这里，那么问题来了，如果声音在我们的正前方，正后方，正上方或者正下方，那么我们岂不是很难辨别声音的方位。非常庆幸的是，我们有个灵活的脖子，大多的时候你只需要转动下头颅（具体情形见图5），两耳的差异性就会产生了，你就可以准确定位声源的方位了。
Figure 6有着灵动耳朵的黑猩猩
那么就会有细心的朋友问，为什么同狗狗说话的时候，狗狗似乎也非常喜欢侧耳倾听（图7），而且似乎越是萌的小狗越喜欢做这个动作？
其实很好理解，越萌的狗狗一般也越小，他们通常处于一个比较低的位置，想要听清主人的话，就需要有一只耳朵朝上，才会比较有帮助，毕竟我们都没有听说过哪种动物的耳朵是朝天长的。
Figure 8丧心病狂的n.1声道示意图
从这个意义上来说，多声道耳机对于声效的还原和声场的模拟是有意义的，7.1声道耳机在一定程度上可以让你更加精确的感知声源的位置，尽早预知危机。
有了7.1声道耳机就万事大吉了吗？
我们没有足够强大的听声辨位能力，不仅仅是耳朵的问题。还有一个原因是，常规频率的声音有个巨大的缺点，那就是中低频率的声音非常容易发生衍射，能量小，方向性差，遇到物体不反射的概率非常大。
所以，大多数听声辨位能力较强的动物所收集的声源信号是超声波。比如蝙蝠，通过发射短促的尖叫声（实际是我们无法听到的超声波）并分析该声波遇见周围环境中的物体后反弹的回声来躲避障碍物，捕捉昆虫。想具备完美的听声辨位能力，仅仅从外界接受声音是不够的，你还需要自备一个发射器。
Figure 10 虎的头部结构示意图
而食草目的大多数动物则在这个特征上相反，双眼位于头部的两侧。这样虽然可以（图11）带来更大的视野范围，却牺牲了成像的空间感，导致食草目动物通过视觉判断距离的能力偏弱。
Figure 12正在准备进行致命一击的猫咪
所以，你知道啦，耳朵能感知危险，但只能作为我们的预警设备，双眼则能制造危险，这才是我们进攻的利器；我们的祖先历经千万年的努力进化才让我们爬到食物链的顶端。所以，想要“吃鸡”，练好犀利的眼神和枪法才上上策，毕竟最好的防守是进攻。
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