心理聲學：瞭解聆聽體驗

我們體驗聲音的方式不盡相同我們的身體、環境和認知背景，都會影響我們怎麼解讀週遭聲音的意義。這是我們認得的聲音嗎？這個聲音令人意外，還是在預期之中？它與其他感官向我們傳達的訊息一致嗎？因為我們認為自己所聽到的，對於我們聽到什麼會產生很大的影響，所以任何關於人類聽覺的討論都應該包括聲音感知 (也就是心理聲學) 的研究。

什麼是心理聲學？

心理聲學研究的是人們如何感知聲音。這項開始於 1800 年代晚期，相對年輕的領域，目的在於促進溝通的發展。心理聲學結合了聲音的生理學 (身體接收聲音的方式) 和聲音的心理學 (大腦解讀聲音的方式)。這幾門科學的結合讓我們能夠瞭解聲音如何，以及為何，給人不同的影響。

聽聲的生理學

從外耳的形狀到我們耳蝸的捲繞，甚至是我們頭骨的共振特性，有許多物理特性會影響聲波怎麼穿過身體並進入我們的大腦。甚至隨著我們年齡增長，處理不同聲音頻率的能力也會有所改變，而這表示我們在生命各階段聽到的聲音可能會略有不同。 

一般而言，人類只能聽見可聽聲譜中的一小部分。人類聽力範圍包括約 20 Hz 至 20 kHz 的頻率範圍，這是辨識語音和聆聽音樂的理想範圍，但對於火山爆發等特別高或特別低頻率的聲音來說，就不太好。

即使是人類中最靈敏的耳朵也聽不見次聲波 (低於 20 Hz 的雜音) 或超音波 (高於 20 kHz 的雜音)。有些動物，像是大象、蝙蝠和海豚，可以聽見更大頻率範圍的聲音，而世界上大部分的喧囂是我們所聽不見的，因為這些聲音都在我們生理所允許的聽力範圍之外。

可能影響聲音感知的生理因素包括：

• 耳朵的形狀和大小
• 骨密度
• 體重

聆聽的心理學

雖然物理上的差異會影響我們聽到什麼聲音，但決定我們如何聽的是大腦。我們的耳朵不是精確的機器，因此我們利用認知能力來補償主觀的聲音。我們的大腦有一項重要的任務，就是找出聲音的意義，這同時會考量即時背景和個人體驗，藉此解碼來源和意圖。

就像其他所有動物一樣，我們使用聽覺作為主要警告系統：我們該跑走還是大笑？在這裡，重點不在於實際是什麼聲音，而更在於大腦怎麼解讀這個聲音。舉例來說，如果我們在繁忙的餐廳裡聽到玻璃破掉的聲音，我們認定某個服務人員掉了一杯飲料。不用害怕。然而，如果一樣的聲音在睡覺時讓我們驚醒，我們的大腦就會進入「戰或逃」的模式。聲音背景是心理聲學考量的諸多因素之一。

如果您讀到綠色這個詞，但它是用紅色墨水印出來的，這種視覺上的不一致可能會讓您停下來一秒的時間。這樣的背景偏差也會透過聲音來欺騙我們的大腦。我們的心智會不斷識別聲音，並同時依賴視覺和環境的線索，協助我們有效率地處理音訊資訊。在我們的腦袋裡，聲音的感知就是我們的現實，就算它不總是準確。

聽覺錯覺

這些例子說明背景能如何影響大腦對我們所聽到的聲音進行解讀，這甚至可以刺激情緒反應。

• 音高漸高還是漸低？
  • Daniel Pressnitzer 的背景與聽覺實驗 
    
• 您聽到什麼名字？
  • Brad Story 的 Yanny 還是 Laurel 實驗
• 您可以信任您的耳朵嗎？
  • ASAPScience 的聽覺錯覺
• 緊張的電影中的聲音錯覺
  • Vox 的 Shepard 音調 
    

這聽起來好還是不好？

人類感知聲音的主觀性關鍵之一，在於聲音聽起來好還是不好。除了我們的個人經驗和偏好之外，有許多不同的層面能幫助我們判斷聲音是令人反感還是愉悅的。這些心理聲學指標一起幫助我們將聲音賦予意見。

心理聲學指標

• 音高
• 響度
• 銳利度
• 音色
• 持續時間
• 粗糙度

聲音聽起來「好」或不好，取決於大腦怎麼解讀這些指標。例如，雖然 G# 始終是同一個音調，但這個音調從長笛上發出，和從煙霧警報器發出時，聽起來就非常不同。從長笛接收到的心理聲學指標被大腦解讀為安撫，而警報器發出的同一個音調被解讀為威脅。

心理聲學的應用

週遭的世界很大一部分是透過聲音來體驗的，因此心理聲學是許多產業的重要工具這點並不令人意外，這包括以下產業：

• 音樂和電影製作
• 汽車性能
• 建築與環境設計
• 通訊裝置
• 社區警報系統

各個領域的工程師都依靠心理聲學，來瞭解聲音會如何影響他們的設計帶來的體驗。汽車工程師運用心理聲學來提升跑車加速的刺激感，而土木工程師會利用心理聲學來瞭解高速公路噪音，對附近公園遊客的享受有何影響。

心理聲學如何計算？

人類的大腦非常難以測量。雖然大腦中的物理和化學變化可以客觀觀察，但要將感知建成模型則沒有這麼清楚。聲音感知的研究仰賴心理聲學實驗，在這些實驗中聽者評估聲音的不同層面，例如音高和泛音。為量化這些結果，利用統計分析方法試圖提出精確的聲音感知模型。

Ansys Sound 等工程軟體使用數學和運算技術，來模擬人腦中的聲音處理。雖然這些模型無法完整涵蓋感知的各種細微差異，但仍有助於預測不同狀況下聲音會帶來什麼體驗，並識別聽覺遮蔽效應等因素，讓工程師能獲得有價值的見解，進而將設計最佳化。

聲音定位

我們的大腦怎麼識認聲音在環境中的來源位置，稱為聲音定位。聲音來源在我們的後面還是前面？聲音來源是高還是低？舉例來說，在電影中，聲音定位能告訴我們恐龍要從哪個方向攻擊。這也有助於在路徑上偵測接近的自行車，或知道何時需要為緊急車輛停靠路邊。

心理聲學對於聲音定位非常重要，因為它能告訴我們聲學線索應該怎麼解讀。自行車在路徑上有足夠的空間嗎，還是我們是否需要往旁邊跨一步？緊急車輛正在靠近我們還是遠離我們？為了回答這些位置問題，我們的大腦會處理和比較從兩耳收集到的資訊，包括時間和強度。

為聲音賦予意義

心理聲學的研究讓人類瞭解他們聽到的聲音。透過聽覺系統與認知能力的強大組合，我們不僅能接收週遭的聲音，還能為其賦予意義，幫助我們保持安全、溝通和享受世界這個永不結束的音樂會。

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