چگونه صدا را ۳ بعدی می شنویم؟

چشمان خود را ببندید. اگر پرنده ای روی شاخه درخت بالای سر شما آواز بخواند، یا ماشینی از پشت سر شما بوق بزند، شما بدون دیدن آن ها، جایگاه دقیقشان را پیدا می کنید. اما آیا تا به حال اندیشیده اید که ما تنها دو گوش داریم، پس چگونه جهان را به شکل ۳ بعدی می شنویم؟

پاسخ این پرسش در همکاری شگفت انگیز میان گوش ها و مغز ما نهفته است. در این نوشته به زبانی ساده و روان بررسی می کنیم که گوش و مغز چگونه با چند ترفند کارآمد، جایگاه دقیق صدا را در فضای پیرامون ما پیدا می کنند.

بخش ۱: تفاوت زمان؛ نخستین راهنمای مغز

سرعت پیشروی موج های صدا در هوا روشن است. وقتی صدایی از سوی راست شما می آید، موج های آن پیش از آن که به گوش چپ برسند، به گوش راست برخورد می کنند. این تفاوت هنگام رسیدن صدا، بسیار اندک است و شاید به کمتر از یک هزارم ثانیه برسد.

اما مغز ما یک پردازنده بسیار نیرومند است. مغز این تفاوت زمانی کوچک را به سرعت می سنجد و بی درنگ می فهمد که سرچشمه صدا در کدام سو قرار دارد. هرچه این تفاوت زمانی بیشتر باشد، مغز درمی یابد که صدا بیشتر به کناره ها نزدیک است.

بخش ۲: سایه سر و تفاوت بلندی صدا

سنجش زمان تنها راه چاره نیست. سر ما مانند یک سد در برابر موج های صدا ایستادگی می کند. اگر کسی از سوی چپ با شما سخن بگوید، سر شما از رسیدن بخشی از موج های صدا به گوش راست جلوگیری می کند.

این پدیده که به آن «سایه سر» می گویند، باعث می شود صدایی که به گوش راست می رسد، کمی خفه تر و آرام تر از صدایی باشد که به گوش چپ می رسد. مغز با بررسی هم زمان این تفاوت بلندی و تفاوت زمانی که در بخش پیش گفتیم، سوی صدا را با درستی بسیار بالایی پیدا می کند.

بخش ۳: راز لاله گوش؛ چگونه بالا و پایین را می فهمیم؟

تا اینجا دریافتیم که مغز چگونه چپ و راست را می شناسد. اما صداهای بالا و پایین یا جلو و پشت سر چه؟ راز این کار در شکل پیچ در پیچ لاله گوش ما پنهان است.

لاله گوش انسان پر از پستی و بلندی است. وقتی موج های صدا از بالا یا پایین به گوش می رسند، با این لبه ها و فرورفتگی ها برخورد می کنند و پژواک های بسیار کوچکی می سازند. این برخوردها باعث می شوند رنگ و بوی صدا کمی دگرگون شود. مغز با بررسی این دگرگونی ها می فهمد که منبع صدا در چه بلندی یا پستی قرار دارد. در واقع لاله گوش مانند یک اثر انگشت بی مانند است که به مغز کمک می کند نقشه ای کامل از فضای پیرامون بسازد.

بخش ۴: حرکت های ناخودآگاه سر

گاهی مغز برای پیدا کردن جایگاه دقیق صدا دچار شک می شود. برای نمونه، صدایی که درست از روبرو می آید با صدایی که درست از پشت سر می آید، هم زمان و با بلندی یکسان به هر دو گوش می رسند.

در این هنگام، ما به طور ناخودآگاه و بدون آن که خودمان بدانیم، سر خود را کمی به چپ یا راست می چرخانیم. همین چرخش بسیار کوچک، تفاوت های تازه ای در زمان و بلندی صدا می سازد و مغز مانند یک کارآگاه هوشمند، با کنار هم گذاشتن این نشانه ها جایگاه دقیق را پیدا می کند.

بخش ۵: چگونه با هدفون صدای ۳ بعدی می شنویم؟

امروزه با پیشرفت فناوری، ما می توانیم در فیلم ها یا بازی های رایانه ای، صدای ۳ بعدی را تنها با یک جفت هدفون ساده بشنویم. برنامه نویسان و مهندسان صدا، همان کارهایی که سر و لاله گوش با موج های صدا می کنند را به کمک رایانه شبیه سازی می کنند.

آن ها زمان رسیدن صدا به گوش راست و چپ را در هدفون دگرگون می کنند و تاثیر پستی و بلندی های لاله گوش را روی موج های صدا پیاده سازی می کنند. در نتیجه، مغز ما فریب می خورد و می پندارد که به راستی در یک محیط ۳ بعدی قرار دارد و صداها از بیرون به گوش می رسند.

سخن پایانی

شنوایی ۳بعدی نشان دهنده توانمندی بی مانند مغز و طراحی شگفت انگیز بدن ما است. گوش های ما داده های خامی را گردآوری می کنند و مغز با سنجش های پیچیده در کسری از ثانیه، یک نقشه زنده و ۳ بعدی از جهان پیرامون برای ما می سازد تا بتوانیم در امنیت و آرامش زندگی کنیم.