吃鸡这类游戏是怎么做到让人从耳机里分辨声音方位的？ - 知乎89被浏览<strong class="NumberBoard-itemValue" title="1,183分享邀请回答0添加评论分享收藏感谢收起吃鸡这类游戏是怎么做到让人从耳机里分辨声音方位的？ - 知乎89被浏览<strong class="NumberBoard-itemValue" title="1,183分享邀请回答16 条评论分享收藏感谢收起耳朵是如何听声辩位的？7.0声道耳机能帮你吃鸡吗？_中国科普博览_知道日报_百度知道
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。不过时间长了，心态还是崩了啊，开始信奉主播们的推荐，信奉“水平不够，外设来凑”。但是有一件装备还是让小编很茫然，我们的耳朵明明是2.0声道的，能感受到7.1声道耳机带来的区别吗？人类是如何实现听声辨位的？7.1声道的耳机对于“吃鸡”这类第一人称射击来说真的有效吗？一个悲惨的事实：你的耳朵确实是2.0系统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 1声音在人体中的传导过程示意图2.0的耳朵是如何实现听声辨位的？那么，我们又是怎么用2.0的耳朵实现听声辨位的呢？这种能力是在我们长期的生存过程中为适应生存环境而进化来的——听力确实有比其他感知器官更早预知危险的潜质。在感受危险的能力上，我们先diss一下我们最依赖的视觉系统，虽然人类视觉系统能够提供更大更清晰的接收素材（意味着你需要更多大脑的计算资源），但人类的视野是有可视角度的，一般在120度左右（见图2），周边三分之二的范围属于视野盲区，更苛刻的是，即便不在盲区范围之内，能对你的视觉产生有效刺激的范围，基本上就在视觉中心周围更小的范围中。但左右两只耳朵却能形成360度无死角的监听范围，这是视力所不能比拟的优势。同时听力又不同于视力，不会在某一个方向或者角度占用过大的注意力。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 3依靠听到时间差异辨别声源方位示意图但是这种方法有一定的局限，那就是如果声音的频率超过1500hz，波长会小于头部尺寸的一半，你的左右耳将无法分辨出声音先到达你的哪只耳朵。也就是说，达到了高音5（sol）音调的声音就不能用这种方法辨别方向了，所以这时，只能通过双耳听到的不同音量大小来分辨方向了（图4）。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 5侧耳倾听的真谛而且，侧耳倾听虽然不是我们人类的特有动作，但人类作出这个动作的频率却相当高。主要原因是同动物相比，我们缺少一个异常灵活的耳朵，与我们基因组合最相近的黑猩猩（图6），其耳朵的大小和灵活度也要比我们大得多。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 7狗狗可爱的歪头杀说了这么多，7.1声道耳机到底能不能助我顺利吃鸡？现实中的情况要复杂得多，声音会遇到多个障碍物，然后发生散射折射，大大增加我们辨别声源方位的难度。声音发生传播的过程可能发生了多次的变化，并互相影响，但最后传到耳中的声音只是一个最终的结果。大部分游戏（以及电影）在制作的时候为了满足耳朵虽然解析度不高，但却是360度的接受需求，在声源上就选择了多声源的方式——用两个以上的收音设备进行采集，而这些采集设备会被摆放在声音最终的发声位置，以达到声音还原，声场模拟的效果。不仅如此，理论上讲声音的收音和发音设备在周边布置得越多，其还原性越好（见图8）。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 9蝙蝠的回声定位系统不过大家不需要沮丧，我们人类的辨位能力并没有完全依赖耳朵。作为食物链中的掠食者，我们选择视觉作为主要的辨位（当然更重要的是测距）系统。回想一下，食肉目的大多数动物除了具有尖牙利爪的特点外，还具有一个很明显的特征就是，双眼前置，位于头部的前侧；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 11马的头部结构示意图光波的频率更高，在方向性上有更大的优势，抗干扰的能力也更强。通过双眼的交汇定位，其精度要超过超声波好几个数量级，从而让猎食者更好把握与猎物的距离，做到一击必中（图12）。所以单纯快速地进行听声辨位其实是一件比较难的事情，除了本身要具备一定的听力能力，更需要大脑对其结果进行处理后才能较为准确地确定发声位置。所以，游戏中只接收到非常少量的信息就可以确定敌人的位置，也就是所谓的意识。这不是玄学，而是从长期的战斗中迅速处理海量信息而获得第一反应的能力。这种感觉可能无法描述，但你就是知道敌人在哪，危险在哪，机会在哪，这种宝贵的战斗经验，是需要长期练习，并在大脑的协作下完成的。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。“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。
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