吃雞聽不到敵人在哪？怪耳機還是怪大腦？

來自專欄酷炫腦科學

「人在哪兒啊我怎麼聽不見？」

「就在你樓上啊傻子！」

......

這樣的對話，是不是很熟悉？筆者在打某 fps 遊戲的時候，經常會被隊友責備， 「這麼大的腳步聲都聽不見？換個耳機吧」 。可是，到底是什麼阻止我聽音辨位，走上吃雞巔峰的呢？

筆者的第一次吃雞 ↓↓

酷炫腦作者 / Prismo

審核校閱 / 酷炫腦

編輯 / Mandy

首先，我們的聽覺系統是怎麼知道聲音是從哪裡來的呢？要知道，位於耳蝸的聽覺神經只能把聲音的頻率（frequency），強度（intensity）和相位（phase），相當於聲音是什麼時候開始的）這三個信息傳達給大腦：很明顯，這些信息不包括聲音是從哪裡來的。但是神奇的是，我們的聽覺系統可以僅用這幾個特徵為我們做到聲音定位；這其中的奧秘就是：我們有兩個耳朵。

對，就這麼簡單。當我們有兩個耳朵的時候，聲音會分別到達兩邊，而兩耳得到的信息是不一樣的，很大程度上取決於聲音的位置。第一個不同就是強度的不同。當聲音從一邊傳來的時候，由於我們的頭相當於一個障礙物，聲波必須發生衍射（diffraction）才可以到達另一邊。這使得另一邊的聲音會比來源那邊弱。這個偏差叫做雙耳強度差（interaural level difference, ILD）。ILD 對高頻率的聲音更加有效，甚至最高可以達到 40 dB 。

第二個不同叫做雙耳時間差（interaural time difference, ITD）。顧名思義，它指聲音到達遠邊的耳朵時會花費更多時間，儘管只有幾微秒。有了這兩個雙耳差異，我們可以輕鬆地知道聲音是從左邊還是右邊來的。

雙耳時間差，ITD

等等，那我們是怎麼知道上和下，前和後呢？而且對只有一隻耳朵的人來說，他們豈不是沒有聽音辨位的能力了嗎？別著急，我們還有第三個線索可以用，而且這第三個線索只需要一隻耳朵。它就是：耳廓。

耳廓其實是有著複雜的結構

是的，每個人的耳廓都不一樣，而它的作用可不止是好看。當聲波傳播到耳朵的時候，由於耳廓的特殊形狀，聲波中的某一特定頻率將會被消弱，而具體是哪個頻率將由聲音的來源方向決定。舉個例子，如果是從上面來的聲音，其中的 8 kHz 那一頻率將會觸發更弱的神經反應；如果是下方來的聲音，6 kHz 的頻率會更弱。我們的大腦學會了認識這一點，能夠找到聲譜缺口（Spectral notch）在哪裡，並得出聲音的上下。

根據聲音的高低，被消弱的頻率是不一樣的（注意箭頭所指的地方）

更神奇的是，耳廓不僅能告訴你上下，它實際上包含了聲音的具體位置，只不過因為這個信號不及前兩種準確可靠，雙耳聽覺的人仍然會僅用 ITD 和 ILD 判斷左右。但是對於一出生就只有一隻可以工作的耳朵，或是後天一隻耳朵永久失聰的人，僅有的耳廓信息則是至關重要的。如果把有著健康雙耳聽覺的人的一隻耳朵堵住一會兒，對他/她來說，那一陣子的聲音將只能從沒有堵住的耳朵方向傳來。而如果他/她是先天單耳聽覺，或是堵上幾個月，這個人的大腦就會適應並調整，使其能利用較弱的聲譜缺口信息去判斷聲音的方向，儘管這遠不及雙耳聽覺準確。

左圖是堵住一隻耳朵的雙耳聽覺者的定位表現，可以看出聲音只會被判斷是在沒有堵住耳朵的方向；右圖是天生單耳聽覺者的定位表現，儘管有誤差，但是與實際聲音來源不會差太遠

除了上述的三種定位手段，還有一個很重要的因素會影響我們對聲音的感知，那就是我們眼睛在看的位置。要知道，人類是視覺動物。我們的大腦收到的絕大多數信息都是來自眼睛；相比其他感官，我們也最信賴視覺作為理解周圍環境的工具。因此，視覺會對聽覺造成一定的影響，其中就包括定位：我們會傾向把聲音定位在我們眼睛注視的地方。

黃圈為眼球注視點，紅點為聲音來源，藍點為參與試驗者給聲音的感知定位。可以看到相比現實，我們會認為聲音更接近來自我們看的方向

現在我們知道了聽覺系統的定位法，我們能夠解釋在吃雞類遊戲中的一些「聾人」表現嗎？

玩遊戲，尤其是需要和隊友語音或者降低周圍噪音的遊戲時，我們經常會選擇戴上耳機。然而耳機可能恰恰就是問題所在。戴耳機會造成至少兩種影響。一是戴耳機的時候我們的聽覺閾值（threshold）會上升。閾值是指我們能聽到的最小聲音強度，如果閾值上升了，我們就會對一些輕微的聲音不夠敏感。這是由於戴上耳機後我們沒法用兩個耳朵去聽同一個聲音，並且一些生理噪音，如心跳，會增加聽低強度聲音的難度。

耳機的第二個影響是它使得耳廓沒法工作。無論是頭戴式（改變耳廓形狀）還是入耳式（直接跳過耳廓），都相當於使我們的聽覺系統少了一個很重要的定位線索。這個線索重要到如果沒有它，我們幾乎只能知道聲音是從左還是從右，不知道具體的前後上下（即 cone of confusion）。

當然，這些影響是因人而異的，而且對於長時間沉浸遊戲的人來說，他們一邊在嘗試戴著耳機聽音辨位的同時一邊也在訓練自己的大腦認識戴耳機時聲音的模樣，從而增加精準度。

好了，下次吃雞隊友再責怪你聽不到槍和腳步聲，你可以理直氣壯地把這篇文章給他們講一遍。相信不等你說完，他們就會把你踢出隊伍語音，你就不用被責備了。（？？？）

參考文獻：

Yost, W. A. (2013). Fundamentals of hearing: An introduction. Lieden: Brill.

Cui, Q. N., Razavi, B., Oneill, W. E., & Paige, G. D. (2010). Perception of Auditory, Visual, and Egocentric Spatial Alignment Adapts Differently to Changes in Eye Position. Journal of Neurophysiology, 103(2), 1020-1035.

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