耳朵和音乐

序言

最近因为一些机缘巧合，研究了很多关于耳朵和音乐的问题，零零散散的在朋友圈写了很多，但是寥寥数语也总不能尽意，还是花点时间写写个小结。

关于音乐

音乐的种类

这世界上的音乐显而易见的，主要有两种，从钢琴就能看出，7个白键和5个黑键分别代表的七度和五度平均律。

几乎所有人都能意识到阿拉伯音乐和欧美音乐的显著差异。是由于不同的平均律导致的。

然而就像道尔顿直到很近代才察觉色盲，这种导致音乐分成明显两类的原因，一直被忽视。

人有两种耳朵

这几乎是最显而易见的事。

人类之所以会产生音律。毫无疑问的和耳蜗的谐振结构相关。

人们会把频率翻倍称为升一个度，对于一类音乐，称为升六度，对于另外一类音乐称为升八度。

这是因为，频率翻倍的机械波在相同尺度的振子上振动模态相似。对人的神经而言，会产生类似的感觉。

产生音阶的原因

人的全部听觉感受都由耳蜗传入大脑。一般认为耳朵就像一个分频的传感器，能够感知对应外部空气中传播的20Hz到22kHz频率范围的声音。声音在耳蜗中谐振会产生谐振峰和谐振谷。谐振峰的点就是人类敏感的音。

形成五度和七度音阶差异的原因

由于耳蜗的曲率不同，其二倍频程谐振峰之间的谐振峰的数量是不同的。那么这些谐振峰的数量决定了人在一个音度中能区分几个显著的声音。

如果是五个，那就是五度音阶，如果是七个，那就是七度音阶。

耳蜗决定音乐喜好

因为对特定的音阶敏感，在自然而然的生活中产生的原始音乐，就会有所区别，因此人类的音乐自然而然的被分为两种。

关于耳朵

C和G调的形成

有趣的事情，前面谈音乐，我们提到很多耳朵的事实，接下来谈耳朵，我们要提音乐的事实。

调是音乐的根

在作曲理论里，首先需要确定一个基调，这个基调通常是人类感觉稳定的一个调。音乐就在这样的根上生长。

驻波使人感觉稳定

特定的调能在人耳中产生驻波，强有力的驻波能使人感觉稳定。

驻波有两个频点，壶腹驻波和蜗旋器驻波。

壶腹驻波一般都在C调的偶数倍频率上。

蜗旋器驻波则因耳蜗曲率而异在F或者G调的偶数倍频率上。

驻波的形成与耳朵的基本反射

形成驻波需要稳定的功率输入。如果没有稳定的功率输入，驻波就很难形成。那为什么人耳能在那两个点上形成稳定驻波呢？

人耳的调谐机制

人耳有一个蹬骨和耳膜反射回路，这个回路能保证人耳的毛细胞产生最大的振幅，是一种匹配机制。这种机制也用于保护人耳毛细胞在大音量冲击下不受伤害。

其作用机理如下，在毛细胞振幅过大时，蹬骨肌和鼓膜肌收紧。在毛细胞振幅过小时，蹬骨肌和鼓膜肌放松。

这个反射以毛细胞的总和振幅为输入，因此在整个耳蜗乃至整个半规管都形成驻波时，这种反射最强烈。反过来能形成驻波的频率也最能刺激这种反射。

这种反射弧在特定频率会形成极点，极点导致稳定的震荡，而这两个极点恰好就是前文提到的驻波点。

人耳的调谐能最大程度保证人耳的灵敏度，但是也会在人耳中形成稳定的震荡。这种稳定的震荡也被认为是颞叶基底神经生长的原动力。嗅觉也有类似作用我们别的文章再提。

人耳两个极点的实际频率

由于反射肌群的震颤，人耳实际上在鼓膜往后有个调制的过程。使得耳蜗的实际工作频率高于空气中的声波频率。

这也很容易从耳蜗的尺寸中看出，耳蜗中有个密布毛细胞的传感器膜，叫基底膜，其宽度由蜗底到蜗顶从0.65mm到0.16mm渐变。其从淋巴液中拾取声音，仅考虑淋巴液的声波波长，对应的频率应该是1.15MHZ到4.6MHz之间，实际频率应该还略高于这个频率。

这也就导致用无线电直接刺激耳蜗要采用不同的频率。

小结

把这些知识汇集一下，免得三言两语说不清。