3.3 听觉

广义而言，“听觉”具有两个层次的含义[2]。第一个层次是指对声音的感知，即感觉神经对声音的接受能力，这种能力先天具有，主要与听觉系统发育是否完整和健全，即听觉系统及相关结构在组织学、解剖学以及生理学上是否正常发育有关。第二个层次是指对声音的认知，即对声音的理解能力，这是在第一个层次的基础之上，经过各级听觉神经的加工处理以及听觉中枢水平的综合作用产生的，其中包括理解、记忆等复杂的心理过程，因此，需要后天学习才能获得。

从生理学上讲，声音通过外耳道、鼓膜、中耳部分的听骨链、咽鼓管及内耳部分的内外淋巴液将声波机械性地传导至位于耳蜗内的、特殊的听觉细胞。听觉细胞接收到声波引起的机械振动（图3-5），并将其转换为载有声音信息的神经冲动，以神经冲动的不同频率和组合形式对声音信息进行编码，经各级神经元的再编码，传送至听觉中枢，便产生了听觉。人的听觉会随着年龄的变化而产生变化，因为耳蜗内的神经对不同频率的声波的敏感程度会因为年龄的不同而有所不同。图3-6显示了听觉形成的过程。

图3-5 耳朵结构图

图3-6 听觉形成的过程

对于交互设计者而言，我们更感兴趣的是对声音的认知。听觉对声音的认识是有一定规律的[3]。首先是耳朵听神经接收到声波的机械振动，从而判断出声音的有无。接着是引起听觉注意。一般说来，对听者有意义的内容容易引起听觉注意。例如，在非常吵闹的鸡尾酒宴会上，如果有人提到你的名字，也许声音并不大，但你却会不由自主地竖起耳朵，这就是“鸡尾酒会效果”（Cocktail Party Effects）。我们的听觉还可以辨别声音来源的方向，任何声音在传到两侧耳朵时，因为两耳间的距离和头部的阻隔，到达两侧耳朵声音的强度和时间会有细微的差别：听觉时间差异（Interaural Time Difference，ITD）和听觉强度差异（Interaural Intensity Difference，IID）。人的大脑正是通过分析这种区别来判断声音来源的方向（图3-7），同时也会根据经验来判断声音的距离。当然，人的耳朵对方位和距离的判断有一些不足，这就是著名的前后混淆：声音从正前方和正后方抵达两只耳朵的强度和时间是一致的，因此，人分不清楚声音是来自正前方还是正后方。

听觉识别是辨别声音异同的一种能力，它是感官和大脑分析综合作用的结果。我们听音乐，就是听觉识别的一个最好的例证。我们可以通过声音的频率、波峰、音色等来区别、判断声音，感受声音中包含的内容、情绪等。音色是指不同声音的频率表现在波形上总是具有与众不同的特性。不同的物体振动都有不同的特点。不同的发声体由于其材料、结构不同，发出声音的音色也不同。例如钢琴、小提琴和人发出的声音不一样，每一个人发出的声音也不一样。因此，可以把音色理解为声音的特征[4]。而听觉记忆则是在辨别声音的基础上，把声音信号存储在大脑中。

人们在听到声音后出现的一种自我调节反应叫作听觉反馈，例如，在嘈杂的环境中提高嗓门说话，或者在学习模仿发音时，不断通过听觉反馈自我调节，直到准确无误地发音为止。听觉反馈很重要，我们常常看到这样的现象：如果你戴着耳机听音乐，一边听，一边跟着唱，你自以为唱得不错，但别人听到的却是你走调的歌声，这就是缺乏听觉反馈造成的。人对声音还有一个能力，就是声音适应：当人们初次暴露在一个高噪声环境里，会觉得不舒服，但时间久了，就会相对不敏感。但是暴露在一定强度的噪声中，时间久了会对身体造成伤害。

图3-7 人对声音的定位示意图

人对声音方位的判断能力已经越来越多地被开发和应用，成为交互设计中的一个重要部分。在汽车上，让警告声音产生的方位与紧急事件发生的方位相同就是一个明显的应用案例［13-16］。声音警告信息结合方位信息会让驾驶员更好地对警告做出恰当的反应。