Fenomenele implicate sînt complexe, atît acustic cît mai ales psihic. Dar în principiu lucrurile stau așa: ne dăm seama de direcție --- cu o precizie foarte bună, de 1 grad în unele situații --- pentru că avem două urechi. Sunetele care ajung la fiecare dintre urechi diferă în următoarele aspecte:
- intensitate globală diferită;
- momentul sosirii diferit;
- spectru de frecvențe diferit;
- suprapunere de ecouri diferită;
- efecte diferite ale urechii externe asupra sunetului;
- reflexii diferite pe umeri, piept etc.;
- reflexii diferite pe obiectele și pereții din jur.
Astfel, urechea orientată spre sursa sunetului percepe un sunet mai intens, cu frecvențe înalte mai clare, mai curînd și cu alte influențe datorate urechii externe și reflexiilor pe alte părți ale corpului.
Frecvențele foarte joase (sub circa 100 Hz) nu folosesc practic deloc la localizarea sursei, pentru că ajung la urechi cu aproximativ aceeași intensitate, din cauza difracției (sunetul ocolește ușor capul), și pentru că diferența de fază între urechi e prea mică, întrucît lungimea de undă e de ordinul metrilor. Așa se face că într-un sistem audio 5.1 nu e nevoie să punem subwooferul în centru, fiindcă oricum nu ne dăm seama de unde vine sunetul (amplasarea lui poate avea însă efect asupra intensității).
Frecvențele joase și medii, pînă pe la 1000 Hz, ajută la localizarea sursei prin diferența de fază între undele sonore.
Frecvențele medii și înalte, de pe la 1000 Hz în sus, ajută la localizare prin diferența timpului de propagare (dacă sunetul conține salturi rapide, de exemplu păcănituri) sau prin diferența mare de intensitate. Lungimea mică de undă face ca sunetul care ocolește capul să ajungă la urechea opusă cu mare pierdere de energie.
E interesant că creierul nu prea e deranjat de reflexiile sunetului pe suprafețele din încăpere. Asta se întîmplă pentru că reflexiile sosesc mai tîrziu decît sunetul direct, iar creierul reușește să deosebească sunetul direct de sunetul reflectat, chiar și atunci cînd sunetul reflectat e ceva mai puternic decît cel direct.
Asta a fost localizarea în plan orizontal.
În plan vertical localizarea e mai dificilă și se bazează pe diferențe minuscule introduse de forma urechii externe și de reflexiile pe umeri și alte părți ale corpului sau obiecte din apropiere.
În sfîrșit, determinarea distanței pînă la sursă e cea mai dificilă, în afară de cazul cînd sursa e foarte aproape de una din urechi sau cînd știm dinainte cam cît de puternic e sunetul unei surse cunoscute în funcție de distanță. În încăperi reflexiile ajută mult la evaluarea distanței, mai ales dacă sîntem obișnuiți cu felul cum rezonează încăperile respective. Cînd se schimbă calitatea reflexiilor dintr-o încăpere cunoscută, de exemplu cînd scoatem covorul sau mobila, sunetele se aud cu totul altfel și ne scade capacitatea de evaluare a distanței.
Bibliografie suplimentara:
http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_localization
Răspuns republicat din vechea secțiune Q&A