人耳的聽覺過程是一個復雜的生理過程,它直接和人耳的機械結構和聽覺神經系統特點有關。
人耳特性與人的眼睛特性一樣,是非常驚人的。任何一種高精尖的物理儀器對它都會望塵莫及。人耳能經得起自然界最強的聲音,同時也能感覺到極微小的聲音。例如,對于一個20歲左右健康的年輕人,他可聽到的最小聲壓約為2e-5Pa,這只有一個大氣壓的五十億分之一。這種極微小的聲壓,在頻率接近1,000Hz時,使人耳鼓膜產生數量級僅為1e-9cm的位移,這個距離小于氫分子直徑的十分之一。
人耳聽覺機構
人耳聽覺機構實際上與人的眼睛的視覺機構的復雜程度差不多。人耳聽覺機構由具有不同作用的3部分組成,即外耳、中耳和內耳。
下圖我們每個人耳朵的結構,雖然每個人的耳朵形狀不完全一致,但其內部結構基本一致,我們能夠聽到美妙的音樂,是因為耳朵擁有如此構造的原因。

鼓膜相當于傳聲器的振膜,而錘骨、砧骨和鐙骨相當于什么?
相當于話放!把鼓膜微小的震動通過杠桿的結構進行了震動放大!
然后把這個信號傳輸到耳蝸里,由耳蝸再變成生物信號。

放大了再看看這一部分的結構

內耳是人耳聽覺系統和聽覺器官中最復雜和最重要的部分。內耳中有一個專司聽覺的部分,它是一個螺旋形的圓通道,稱作耳蝸。耳蝸是一個由骨質所組成,具有蝸牛形狀的中空器官,內部充滿一種無色的淋巴液體。另外,耳蝸處還有一個也是被彈性膜遮住的稱為圓形窗的小孔。圓形窗的作用相當于一個施壓裝置。在內耳中,接受聲音振動后,起“感覺”部分的是一個螺旋線似的膠質薄膜,稱為基底膜。這是一個十分重要的振動膜,它從卵形窗直到耳蝸頂端沿耳蝸的整個通道分布著。
耳蝸中的淋巴液被基底膜分隔成兩部分,只是在耳蝸基底膜的底端蝸孔處被分隔的兩部分淋巴液才混合在一起。沿基底膜表面分布著專司聽覺的毛狀神經末梢約25,000條,其中最重要的聽覺神經主干為前庭神經和蝸神經。

耳蝸及里面的毛細胞,就是換能器,把聲能轉化為化學能,再變成生物電,通過神經進行傳導。這樣我們的大腦就得到了“聲音”信號。
而耳蝸里面的毛細胞,是很脆弱的。隨著年齡的增長,比較短的毛細胞會發生脫落,而對于短的毛細胞,則對高頻更敏感(高頻的波長比較短)。所以年齡增長,則高音的聽感越來越差。我們在工作中,也應該注意有意識的進行修正。
聲音屬于波數據,有頻率屬性。根據耳蝸的結構可以發現,人類耳蝸對聲音的傳導主要是在數據的頻率空間,而不是特征空間,和視覺一樣屬于類似于短時傅立葉變換的模式。

人耳蝸中中大約有30,000個神經纖維,而單個神經元數據傳輸的極限大約在200bit/s。當然,在特定聲音頻率范圍內,只有部分神經纖維會參與了數據傳輸,而且相鄰感受器之間有卷積效應,相當于模糊。這雖然有助于提高信息的精確度,但卻導致了最高分辨率(在1,000-2,000Hz)只有3-4Hz左右,而在一般音樂頻率范圍內(<1KHz或>2KHz)分辨率更小。
如果你神經衰弱導致耳鳴,那你聽到聲音一般就是你最強的聽力范圍,因為該范圍神經最密集。

大腦在現有的理論和研究中被分為了不同的區域,每個區域執行了不同的功能。你可以理解為,有的地方是大腦這臺計算機的聲卡(聽覺皮層,auditory cortex,位置在顳葉,負責聲音信息的處理)、有的地方是顯卡(視覺皮層,visual cortex, 負責處理圖像信息,在枕葉的位置),還有控制觸覺、味覺等的。
而這些模塊具體執行什么工作,是由它接受什么樣的信息來決定的。比如耳朵聽到了聲音(其實是聲波震動了耳內的毛細胞,耳朵不是主動去聽的,而是被動的,抖M的,呵呵),將這個聲音變成了電信號,傳輸到了顳葉(敲掉耳朵附近的骨頭,下面就是顳葉腦花了)。那么顳葉就接收并處理了聽覺信息,我們也就根據這個把它叫做聽覺皮層了(顳葉不等于聽皮層,還有其他的功能喲,就不細說了)。至于為什么是傳到顳葉而不是其他的地方,那是寫在你基因里的。而眼睛看到的信息就傳到了枕葉視覺皮層上了(敲開后腦勺的骨頭,就是它啦)
然后我們說,眼睛瞎啦(盲),眼睛就接收不到信息了,那么視覺皮層也就沒有信息可以處理。不過大腦不會就這么讓它吃閑飯的。神經可塑性(你可以把這種現象為你大腦中的一個工程師),就把大腦中的各種線纜(神經網絡)重新接通,比如將傳輸聲音的線纜接到原來是聽覺的線上面去(這只是一種比喻,具體的機制和過程是很復雜的),那么你的聽皮層就開始處理視覺信息啦。這個新的處理聲音的皮層加上原來處理聲音的皮層,是不是處理聲音的硬件就變大啦?這可以理解為你的聲卡升級了。所以盲人的聽覺在一定程度上是會變強的。
此外正常人的聽覺器官和大腦都能很好的對音樂進行過濾優化,保留有利信息去除噪音,達到最佳效果,這種自帶優化現象被稱作“心理聲學”。與一般的腦放不同,“心理聲學”屬于被動技能。所以,理論上64-128 kbit/s的聲音數據基本上可以達到正常人的聽力分辨能力的極限,實際則可能更低。但是,分辨能力往往只是通過“心理聲學”對聲波進行優化和重新構架,往往達不到對原始聲音數據的精確反饋。而目前主流音樂的發展中更加注重對音樂的細節刻畫,使得現代人對器材在不同頻率范圍內音樂的解析度的需求都有很大提高。人耳聽覺系統不僅是一個極靈敏的“傳聲器”,而且還具有“聲分析器”的作用,對聲音有相當大的選擇本領。例如,在噪聲場中,人們能夠聽出某些特殊頻率的聲音,能夠選擇出所需要的聲音信息,就好像有一組十分可靠“聲濾波器”一樣(雞尾酒會效應)。與此同時,人耳聽覺系統還具有判別聲音響度、音調和音色的本領。
有的人耳朵天生無法分辨聲音細節,這類患者的耳蝸一般都有物理缺陷,比如耳蝸有形狀上的偏差;部分毛細胞壞死或者功能喪失;或者大腦對聲音的后期處理能力過強導致過渡過濾。很可惜,這類殘疾問題是無法通過技術手段解決的。
老年人聽力退化也會產生類似效果甚至失聰。
因為音樂的魅力在于細節,任何一點噪聲和細節的改變都能很大程度改變音樂藝術家所要表達的情懷。這類人大多會失去對音樂的興趣,有的大概一輩子也無法領悟如何欣賞音樂,無法理解何為低頻上的下潛深度和解析力,以及高頻上的明亮程度,無法和正常人一樣欣賞音樂。
所以如果你想用心體會音樂,你會發現雜音就是在玷污音樂讓耳朵吃屎。只有徹底還原現場的氛圍才能正真入門欣賞音樂。
所以,當你認真去聽了現場音樂,或是真正的高保真音響后,你會發現,原來熟悉的音樂,還有那么多的細節我以前是沒有聽到的。
我們應該推動HI-FI的發展,培養人們欣賞音樂的素養,而不是拿個能響的手機、MP3之類的,聽動詞大次、動詞大次、動詞大次……
據統計,在人的一生中,每過10年聽力損失幾乎倍增,但是,相比男性、白人及拉美裔人士,任何年齡段的女性及非裔人士明顯較少出現聽力損失。推測是因為雌激素和膚色較深的黑色素,也對耳朵有保護作用,這也許可以解釋這些人群中聽力損失率較低的原因。
很多老年人的聽力損失,都是由于在年輕時期被過度的噪音影響所致,因此從青年時期就必須注意耳機的音量,音量過高會加快聽力損失。

特別是我們做音響工作的,要非常注意不要過度的使用大音量來刺激我們珍貴的耳朵。一般情況下,盡量少用耳機。