如果你已经在音响圈待了一段时间，可能还未正式迈进“发烧”的门槛，但必然或多或少听说过以下说法：
闭上眼睛，歌手仿佛就站在你面前；
息，让中置音箱可闻不可见；
只用左右两只主音箱，就能呈现出前置左中右声道的信
戴上耳机，即可享受全景声效果；
只需条形音箱和低音炮，就能组建环绕声/全景声系统；
……
与之相关的还有各个音响品牌/厂家专有的“虚拟环绕技术”“声场映射技术”“声场定位技术”等等，花样繁多，而且说得头头是道。刚接触这些技术名词时，想必很多人心中的第一个想法都是：这些音响厂家又在吹牛了！然而真正体验过后，又不得不承认，其中确实有些神奇之处。
但要说这些技术就是神秘的黑科技吗？也不尽然。关于“幻象声场”的研究早已有之。它与人的生理和心理息息相关。
头部尺寸和频率、波长的关系
人类的听觉感知机制非常强大，能区分声音到达两耳10μs的时间差，能听到超出10个倍频程的声音，要知道可见光的覆盖范围不到一个倍频程，还能承受非常大的动态范围，所跨越的声压比值为10000000:1。
而人的头部尺寸相对于声波的大小，因波长而有所不同。对低频来说，头部很小，对高频来说又很大。人耳能听到的最低频率，在空气中的声波波长超过15m，与之相比，头部很小，声波很容易通过衍射作用绕过去，而人耳能听到的最高频率的波长小于25mm，这时候头部就变成明显的阻碍了。在与声波入射方向相对的另一侧头部会形成“声学阴影区”。中频段声波波长则和头部尺寸相近。
基本定位机制
这就意味着，人对不同频率范围有着不同的感知机制。在低频段，声波能自由绕过头部，因此声音到达两耳间的电平差很小，不能基于电平差来定位。那要依靠什么呢？依靠声音到达两耳的时间差。这个感知机制叫做“双耳时间差（ITD,intramural time difference）定位”。
高频段则相反，两耳间电平差因声音入射角不同而有所改变，叫做“双耳电平差（ILD，interaural level difference）定位”。同时，时间差的影响变得不再重要，否则会产生严重混淆，因为高频段的波长很短，稍微动一下头部都会极大影响定位，时间差的作用变得微乎其微。
这两种定位机制，能决定人耳对大多数声音方位的感知。可能有些人会问，正前方、正上方和正后方的声音，明明在两耳之间产生的时间差和电平差完全相同，为什么人耳仍能感觉到方位的不同？这主要因为耳廓效应，即外耳耳廓的形状和涡状结构对不同方向声音的响应不同。
总而言之，双耳时间差、双耳电平差和耳廓效应相结合，形成了一系列复杂的响应，随着声场与听音者头部的相对角度发生变化。比如一个包含宽广频率的声源，从头部左右侧传来时，听起来要明亮一些（听到更多高频成分），而从前后方传来时，音色上会略微“发暗”。
最小可辨听音位
那么从听音者前方传来和从后方传来，又有什么不同呢？这就涉及到最小可辨听音角（MAA,minimum audible angle）的概念。它在听音者四周各不相同。正前方水平面上的最小可辨听音角最小，大约为1度，垂直面大约是3度。而且在听音者前方高于听音水平面位置的各个角度保持良好的分辨率，朝着侧面和后方逐渐劣化。因此，从心理声学上考虑多声道系统设计时，前方声道的数量比后方声道更多。
幻象声场/声像的来源和研究
一般来说，听音者会将声音定位在最早到达的直达声方向，而从各个方向传来的反射声叠加到从一个方向传来的直达声之后，会产生各种效果，包括人耳感觉声源变宽，音色变化等等。当反射声电平增高到某一水平时，“综合定位效应”开始起作用，使两个声源之间的方位被听音者判断为声源的方位，从而产生了幻象声源，在扬声器之间形成幻象声像。
再加上基本定位机制的影响，双声道系统中，只有左右扬声器特性、房间声学条件匹配，同时听音者面对扬声器坐在两只扬声器的中垂线上时，左右扬声器所产生的完全一致的声场才能使听力正常的听音者听到处于中间位置的幻象声像。注意这段表述中的“重重限制”，一旦听音者移动身体，幻象便随之移动、跳变，这是引入中置扬声器的主要原因之一。
早在1975年，英国广播公司研究实验室就对“四方声”进行了全面研究，试图了解广播要不要采用四声道格式。据研究发现，当左右声道电平差为0dB时，声像处于正中间的位置。当右声道电平比左声道电平低10dB时，声像位于中间偏左略大于22.5度的位置。当声道间的电平差达到30dB时，声像完全定位在左扬声器。
再来看侧方声场的情况。当前后声道间的电平差为0dB时，实际上的声像位置比想象中的90度要靠前，大约往前偏移了25度左右。标准偏差也比前方声场要大得多，说明不同测试者之间差异较大。5声道、7声道乃至全景声的情况自然更为复杂。
空间感和包围感的差异
但是万变不离其宗，幻象声像/声场的形成和变化始终离不开生理和心理两大因素的影响。摸清规律，耳机、两声道音箱、条形音箱、多声道音箱都能依靠调节直达声和反射声、混响声之间的比例，来形成和控制空间感和包围感。
这两个术语经常被混用，但确实有所不同。空间感指的是声音所处声场的空间被展现的程度，双声道和多声道都能拥有空间感。在双声道系统中，空间感主要表现的是扬声器之间所塑造的物理空间，其中也包括深度信息。
而包围感表现的是被声音环绕的感觉，即处于声场空间之内的感觉，需要多声道系统来营造。双声道立体声只能塑造出从扬声器之外观察一个空间的感觉，而多声道立体声能塑造在空间内部的感觉。
参考资料：《多声道环绕声技术（第二版）》 Tomlinson Holman著，王珏译，人民邮电出版社，2011年
