很多音乐发烧友都见过活着听说过听音室这个词。代表着极致的享受甚至奢华。随便都是极品的设备加合理的听音设计。两个字可以形容：享受。那么PC音频爱好者是不是也要注意音箱的拜访呢：答案是肯定的。为什么说一定要注意器材的摆放，我们先来看音频的定位。

第一部分，音频的定位。

　　1.人耳的听音结构。要进一步的了解3D的音频是如何定位(Position)的，就需要进一步的了解人耳的结构、声音是如何传递以及人脑是如何进行声音的接收的。耳朵分外耳、中耳、内耳。外耳包括耳廓及外耳道。其中耳廓的主要作用是收集声音，外耳道的共振特性对音源中的高频部分有一定的放大作用。耳道的终端是鼓膜，将外耳与中耳分开。声波撞击鼓膜即引起鼓膜的振动。

　　中耳是一个含气的腔体。内有三块听小骨：锤骨、砧骨及镫骨。三块听小骨连成一个联动的杠杆系统，鼓膜的振动通过听骨链的传动，将声波传送至内耳。内耳中有一个耳蜗，这个部分集合着耳蜗神经。耳蜗管道里排列着以万计的毛细胞，它们的顶部长有很细小的纤毛。毛细胞的大小和形状随着耳蜗的盘旋呈现出特有的规律，恰似一架钢琴的“琴键”，耳蜗底圈感受高频而顶圈感受低频。这样不同的位置对不同频率的声音敏感度不同，经过一系列生物电活动，传到大脑的颚叶，大脑再进行处理，这样便构成了人类的听觉系统。

　　同时正是人类听觉系统的这种结构，决定了人类可以听到的声波频率范围为20-20kHz，即波长1.6厘米到16米的声波。低于20赫兹的声波形成次声，高于20k赫兹的声波形成超声，人耳一般感受不到。所以我们下面的研究中的声波的取样频率也是在这个范围内。

　　2.从HRTF说起。HRTF(Head Related Transfer Functions)，头部相关传输函数。HRTF的定位原理，分为四个部分。

　　首先是ITD和IID。

　　人耳的基本的音频的定位原理就是ITD（Interaural Time Difference，两侧声音时间延迟差别）和IID（Interaural Intensity Difference，两侧声音强度差别）。其中ITD是指由于方位的不同，声音到达两耳的时间有差别，人脑就会判断音源位于到达时间早些的一侧。IID是指距离音源较近的耳朵，收到的声音强度比另一侧高，感到声音更大一些，人脑就会判断音源位于声音强度较高的一侧。

ITD和IID的模型如下图所示

　　从上图中我们可以看出，音源发出的声音在较近的耳朵和较远的耳朵之间有一段明显的延迟，这就是ITD。这一点我们从音源、较近的左耳、较远的右耳三个位置的波形图上就可以看出来。

　　这里为了便于研究，我们只是做了一个声音的最简单的模型——正弦波图形

　　由正弦波得到的声音叫纯音。但我们平时听到的大部分声音不是纯音,而是复合音,这是由不同频率和振幅的正弦波叠加而成。横坐标为时间t，纵坐标为声音强度A（振幅amplitude）。我们假定音源的波形从坐标原点出发，延迟为0，振幅在图7中的三个波形图象中最大。

　　声音经过在空气中的传播，有一定时间的延迟，声音强度进一步下降，到达较近的左耳。表现在波形图象就是声波图形离开原点一段位置，同时振幅减小。

　　然后，声音再经过一定时间的延迟，声音强度进一步下降，到达比较远的右耳。这时候表现在波形图象就是声波图形离开原点更远的一段位置，振幅继续减小。

　　我们从图中可以很只宽的看出声音的延迟强度的变化。

　　IID+ITD的结果是把音源定位到以听者两耳这间连线为轴线的锥体范围内。一般两耳间的距离约为15厘米，当波长大于15厘米时IIT和ITD将会减弱。因为波长大声音频率低，因此我们很难判断出低音的位置，但却能轻易分辨高音的方位。

　　从上图可以看出，ITD和IID的高度角是发生变化，即音源的位置可能是在任何一个位置。这样只有ITD和IID来描述音源的变化是不够的。因为按照ITD和IID的模型，当音源处于头部正前方和正后方、正上方和正下方的时候，所取得是数据是一样的，并不能来完全描述音源的位置。

　　其次， 耳廓绕射效应和不同的频率振动。

　　要全面的定位3D音频，耳廓的作用是非常大的，耳廓对于声音的定位，是至关重要的一环。耳廓的作用就是滤波器，根据声音的不同角度，加强、减弱声波能量，过滤之后传给大脑，让我们更准确确定音源源的位置。

　　上图中我们分别选取了90度，45度、0度声波入射角，我们可以很清楚的看到到达耳廓的位置不同，反射角也不同。这样不同角度的声波在耳廓产生不同效果，到达鼓膜的位置也不同，然后在鼓膜上产生不同的频率振动。同时外耳道是一个中空的结构，这种结构造成的谐振会增益5kHz的信号，而正好是人听觉的最敏感频段，起到了一个声音放大的作用。这样音频定位会更准确。

再次，声音的混响与掩蔽。

　　一般来说，声音并不是直线进入耳朵，多是通过了几次反射才进入大脑。同时在音波行进的过程中，能量会减弱，加上反射造成的消音和延迟作用，声音已经有了变化。这种反射混合起来的效果称为交互混响。正是依靠着这些变化，我们才能判断周围的环境。

　　具体来说，如果两个声音同时到达耳朵混合时,由于两个声音的频率、振幅不同,混合的结果也不同。其中如果两个声音强度大致相同,频率相差较大,就产生混合音。但若两个声音强度相差不大,频率也很接近,则会听到以两个声音频率的差数为频率的声音起伏现象,叫做拍音。如果两个声音强度相差较大,则只能感受到其中的一个较强的声音,这种现象就是声音的掩蔽。声音的掩蔽受频率和强度的影响。如果掩蔽音和被掩蔽音都是纯音,那么两个声音频率越接近,掩蔽作用越大。低频音对高频音的掩蔽作用比高频音对低频音的掩蔽作用大。掩蔽音强度提高,掩蔽作用增加,覆盖的频率范围也增加。掩蔽音强度减小,掩蔽作用覆盖的频率范围也减小。

　　正是依靠这些声音相互作用的结果，耳朵才能更好的感知周围环境。

　　最后，音源心理预测效应。

　　人类大脑长时间感受声波，对一定情况下的声波有特定的心理反映。我们正是利用了这种音源心理预测效应，通过ITD、IID、耳廓震动频率等元素构建HRTF模型，通过“欺骗”，让人脑感觉到3D音频，这就是HRTF技术3D音频定位的原理所在。

　　从音频定位的原理，我们就可以知道，音箱的位置是非常重要的。

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