2018年3月12日

声音定位:噪音来自哪里?

准确估计声源距离的能力对生存至关重要。在慕尼黑路德维希-马克西米利安大学(LMU)生物系Lutz Wiegrebe教授的指导下进行的一项新研究揭示了一种新的机制，人类利用这种机制来估计他们与声源的相对距离。调查显示，当人类被允许移动时，他们可以更有效地完成这项任务。研究结果发表在美国国家科学院院刊．

“我们人类发现很难从视觉或听觉上评估一个物体离我们有多远，”Wiegrebe说。“我们的视觉系统利用了视差现象。当我们移动时，离我们较近的物体的视位置在我们的视野内移动得比离我们较远的物体要多。这个相对运动提供了有关相对的信息距离这两个物体。当音源的性质没有明确定义时，声音的定位尤其具有挑战性。当我们听到一辆疾驰的救护车的警笛声时，估计我们与它的距离并不难。但当声音未知时，我们无法分辨我们听到的是附近微弱的声音还是远处更大的声音。

Wiegrebe和他的团队开始研究我们的听力系统如何应对这种情况。实验在一个无混响室中进行，以确保参与者不能根据回声或混响来评估声音位置的相对距离。实验对象戴上眼罩，头部运动被监测。他们坐着面对两个声源，这两个声源与受试者的距离不同。随机选择的一个源发出高音，另一个发出低音。受试者的任务是确定哪个声源离他们更近。“那些把上半身侧向移动的参与者——这样声源就会更靠右，然后再靠左——能够更好地估计声源之间的距离。这一结果表明，人类可以利用听觉运动视差来估计与声源的相对距离，”Wiegrebe说。事实上，即使两个声源之间的距离差只有16厘米，受试者也能做到这一点。

研究人员随后进行了两个进一步的实验。在其中一个实验中，受试者在一个运动平台上被动地左右移动，在另一个实验中，扬声器被移动。结果显示，当参与者被允许积极活动时，他们的表现最好。“自我运动和听觉系统之间的相互作用是显著的，”Wiegrebe说。显然，它有助于处理声源在大脑中相对位置的预期变化。这种机制在不同声音从不同方向撞击耳朵的情况下也是一个优势。“例如，在派对上四处走动可以帮助我们区分嘈杂的声音。运动改变了我们耳朵里的空间声音属性，从而使我们能够确定是哪一种声音消息来源离我们更近。”