声音定位

声音定位（Sound Localization），指动物通过环境中声音的刺激来确定声源的方向和距离。这一过程对于动物的生存至关重要，如觅食、寻找幼仔或父母以及逃避捕食者的攻击。声音定位依赖于到达两只耳朵的声音在频率、强度和持续时间等方面的物理特性的变化。

定位机理

强度差

当高频声音刺激到来自一侧的声音时，头部本身会形成声音传播的障碍物，使得声音到达另一侧耳朵的强度减弱。这种强度差会导致神经元单位发放频率的不对称。通常，成人能够准确地定位2000至3000赫兹的声音。

时间差

来自正面的声音同时到达双耳，而来自侧面的声音则先到达靠近的一只耳朵，延迟约0.6毫秒。介于这两个极端情况的声音到达双耳的时间差在0至0.6毫秒之间。这个时间差对于识别具有特定特征的突发声源非常有用。

音色差

当声音从右侧传来时，它需要绕过头部的部分才能到达左侧耳朵。这与波长和障碍物尺寸的比例有关。人的头部直径约为20厘米，大致等于1700赫兹声波的波长，因此高于1000赫兹的声波绕过头部的能力较差，衰减更大。这意味着左右耳接收到的声音颜色会有差异，除非声音是从正面（或背面）传来的。

位相差

低频声音的波长较长，头部的阻挡作用较小，因此双耳听到的声音强度差异较小。在这种情况下，判断声源的位置主要依靠双耳感受到的声音相位上的差异，即声波在同一相位到达双耳的时间先后不同。听觉神经元在声波的作用下，其单位发放频率的变化并非在整个声波周期内发生，而是在声波周期的特定相位上。头部两侧的听觉神经元中，一些会对同相位声波产生同步性单位发放。这种神经元仅在声波某一相位改变单位发放频率的机制称为听觉神经元的锁相机制。低频声波到达双耳的相位不同，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，据此可以对声源进行准确的空间定位。声源方位的辨别可能是由听觉中枢内的多个细胞活动的独特空间和时间模式所决定的，也可能涉及更高层次的中枢处理。

总的来说，低频声音的定位通过位相差实现，位相差对提供声源定位的有效声音频率最高可达1500赫兹；而高频声音无法通过位相差来区分其来源，而是通过响度差来区分。然而，位相差和响度差的有效性还取决于头部的大小。例如，像老鼠这样的小型动物，由于两耳接近，对低频声音既不能通过相位差来区分，也不能通过响度差来定位，但对于高频声音的定位能力却很强。许多动物对超过40,000赫兹的高频声音非常敏感。相比之下，大象对低频声音的定位能力更强，听力上限为10,000赫兹。所有这些都表明，每个物种都会对其最重要的信息最为敏感，人类也是如此。

参考资料

怎样的定位才是精准? 剖析声音定位原理.个人图书馆.2024-11-08

我们如何进行声源定位?.搜狐网.2024-11-08

声音定位指根据声音信号确定声源方位.多环保.2024-11-08