声音定位

物理学名词

声音定位（sound localization）是指动物利用环境中的声音刺激确定声源方向和距离的行为。用于觅食，寻找幼仔、父母，躲避捕食者等。取决于到达两耳的声音的物理特性变化，包括频率、强度和持续时间上的差别。猫头鹰有很大的、位置不对称的耳壳和硕长的耳蜗，能精确测定发出声响的猎物的具体位置。哺乳动物两耳间隔较大，感知声音的时间差别成为重要依据。猫能辨别方向上只有5度夹角的两个声源，人在相同情境下大约只能辨别3度夹角的声源，但人有较大的头部，可弥补某些不足。物理的、电生理的和行为反应的精确记录都可用来研究动物的听觉定位。

定位机理

强度差

高频的声音刺激，由于它的波长较短，如果一个高频声波来自一侧，头部本身就构成声音传播的障碍物，使其到达对侧耳中的音强受到耗损，这样在两耳之间形成了强度差，导致神经元单位发放频率的不对称。一般成年人能准确定位2000-3000Hz的声音。

时间差

来自正前方的声音同时到达双耳，来自正侧方的声音到达近侧耳朵的时间比远侧耳朵约0.6ms，介于两者之间的声音到达双耳的时间差为0-0.6ms之间。到达的时间对有特征的、突然发生的声源定位是很有用的。

音色差

声波如果从右侧的某个方向上传来，则要绕过头部的某些部分才能到达左耳。已知波的绕射能力同波长与障碍物尺度之间的比例有关。人头的直径约为20cm，相当于1700Hz声波的波长，所以频率为1000Hz以上的声波绕过头颅的能力较差，衰减越大。也就是说，同一个声音中的各个力量绕过头部的能力各不相同，频率越高的分量衰减越大。于是左耳听到的音色同右耳听到音色就有差异。只要声音不是从正前方（或正后方）来，两耳听到音色就会不同，这也是人们判别声源方位的一种依据。

位相差

低频的声音刺激，它的波长较长，头的阻隔作用小，双耳听到的声音强度差别也较小。在这种情况下，判定声源方位主要靠双耳感受声音位相上的差别，即声波同一相位到达双耳的时间先后不同。听觉神经元在声波作用时，增加单位发放频率的现象，并不是发生在整个声波周期时间内，而是仅仅出现在声波周期的鞯一时相上。头两侧的听觉神经元中，有些对同相位声波产生同步性单位发放。神经元仅在声波某一相位时改变单位发放频率，两侧神经元对同相声波产生同步性单位发放的机制，称听觉神经元的锁相机制。低频声波达到双耳的相位不同，由于两侧神经元单位发放的锁相机制，导致一侧神经元增加单位发放频率，从而造成两侧神经元单位发放的不对称性，产生了时差效应，据此对声源进行准确的空间定位。声源方位的辨别可能是听觉中枢内的许多细胞活动的特殊空间和时间模式决定的，也可能是更高级的中枢分析加工的结果。

总之，低频声音的定位通过位相差，位相差对提供声源定位有效的声音频率最高为1500Hz；而高频声音无法通过位相差来辨别它的来源，靠响度差来辨别。但位相差和晌度差的有效性还取决于头颅的大小，象小鼠这样的小动物，由于两耳靠得很近，对低频声音既不能通过相位差来辨别，也不能靠响度差来定位，它们对高频声音的定位能力很强。许多动物对40000 Hz以上的高频声音很敏感。而象大象对低频声音的定位能力较强，听力的上限是10000Hz。这些都说明每个种系都对它们最有用的信息最敏感，人类也不例外。

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