聲音定位（Sound Localization），指動物通過環(huán)境中聲音的刺激來確定聲源的方向和距離。這一過程對于動物的生存至關(guān)重要，如覓食、尋找幼仔或父母以及逃避捕食者的攻擊。聲音定位依賴于到達兩只耳朵的聲音在頻率、強度和持續(xù)時間等方面的物理特性的變化。
定位機理
強度差
當(dāng)高頻聲音刺激到來自一側(cè)的聲音時，頭部本身會形成聲音傳播的障礙物，使得聲音到達另一側(cè)耳朵的強度減弱。這種強度差會導(dǎo)致神經(jīng)元單位發(fā)放頻率的不對稱。通常，成人能夠準(zhǔn)確地定位2000至3000赫茲的聲音。
時間差
來自正面的聲音同時到達雙耳，而來自側(cè)面的聲音則先到達靠近的一只耳朵，延遲約0.6毫秒。介于這兩個極端情況的聲音到達雙耳的時間差在0至0.6毫秒之間。這個時間差對于識別具有特定特征的突發(fā)聲源非常有用。
音色差
當(dāng)聲音從右側(cè)傳來時，它需要繞過頭部的部分才能到達左側(cè)耳朵。這與波長和障礙物尺寸的比例有關(guān)。人的頭部直徑約為20厘米，大致等于1700赫茲聲波的波長，因此高于1000赫茲的聲波繞過頭部的能力較差，衰減更大。這意味著左右耳接收到的聲音顏色會有差異，除非聲音是從正面（或背面）傳來的。
位相差
低頻聲音的波長較長，頭部的阻擋作用較小，因此雙耳聽到的聲音強度差異較小。在這種情況下，判斷聲源的位置主要依靠雙耳感受到的聲音相位上的差異，即聲波在同一相位到達雙耳的時間先后不同。聽覺神經(jīng)元在聲波的作用下，其單位發(fā)放頻率的變化并非在整個聲波周期內(nèi)發(fā)生，而是在聲波周期的特定相位上。頭部兩側(cè)的聽覺神經(jīng)元中，一些會對同相位聲波產(chǎn)生同步性單位發(fā)放。這種神經(jīng)元僅在聲波某一相位改變單位發(fā)放頻率的機制稱為聽覺神經(jīng)元的鎖相機制。低頻聲波到達雙耳的相位不同，由于兩側(cè)神經(jīng)元單位發(fā)放的鎖相機制，導(dǎo)致一側(cè)神經(jīng)元增加單位發(fā)放頻率，從而造成兩側(cè)神經(jīng)元單位發(fā)放的不對稱性，產(chǎn)生了時差效應(yīng)，據(jù)此可以對聲源進行準(zhǔn)確的空間定位。聲源方位的辨別可能是由聽覺中樞內(nèi)的多個細(xì)胞活動的獨特空間和時間模式所決定的，也可能涉及更高層次的中樞處理。
總的來說，低頻聲音的定位通過位相差實現(xiàn)，位相差對提供聲源定位的有效聲音頻率最高可達1500赫茲；而高頻聲音無法通過位相差來區(qū)分其來源，而是通過響度差來區(qū)分。然而，位相差和響度差的有效性還取決于頭部的大小。例如，像老鼠這樣的小型動物，由于兩耳接近，對低頻聲音既不能通過相位差來區(qū)分，也不能通過響度差來定位，但對于高頻聲音的定位能力卻很強。許多動物對超過40,000赫茲的高頻聲音非常敏感。相比之下，大象對低頻聲音的定位能力更強，聽力上限為10,000赫茲。所有這些都表明，每個物種都會對其最重要的信息最為敏感，人類也是如此。
參考資料 >
怎樣的定位才是精準(zhǔn)? 剖析聲音定位原理.個人圖書館.2024-11-08
我們?nèi)绾芜M行聲源定位?.搜狐網(wǎng).2024-11-08
聲音定位指根據(jù)聲音信號確定聲源方位.多環(huán)保.2024-11-08