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降噪耳機沒你的耳朵厲害!——人的雙耳如何「聽聲辨位」及「擴音抗噪」?

雅文兒童聽語文教基金會_96
・2021/12/13 ・2356字 ・閱讀時間約 4 分鐘
  • 作者/洪右真|雅文基金會聽語科學研究中心研究員
專業的耳機不僅能降低環境噪音、擴大音訊,還能呈現出聲音的方位感。圖/Pexels

除了令人屏息的視覺畫面,沉浸式的電玩讓玩家戴上耳機就能藉由聽覺體驗一場驚心動魄的冒險旅程。從《地獄之刃:賽奴雅的獻祭》中環繞耳邊忽遠忽近、似有若無的神祕低語,到《惡靈古堡 8》裡得繃緊神經、豎起耳朵辨識吸血鬼女士的高跟鞋腳步聲以躲避攻擊,遊戲開發商皆在音效處理上,下足了工夫來強化故事的代入感。要知道如何重現真實的聲音感受,讓玩家閉眼徒聽就能在腦海裡建構三維世界,就得從人類「聽聲辨位」的能力說起。

就像透過雙眼定焦才能創造視覺立體感知,定位物品位置;我們會運用雙耳接收到聲音的時間、音量差別,和耳廓效應來感受聲音的三維特性並定位聲源。因此,武俠小說中的人物之所以能忽聽一聲響,側身接住後方擲來之暗器,並非身懷絕技,其實單靠的就是兩隻耳朵罷了。

時間和音量,就是定位聲音的座標值

聲音抵達兩耳的時間差別有助於聲源定位。圖\雅文基金會

碰到廟會有人在你左邊點燃鞭炮,炮竹聲會先透過空氣抵達你的左耳再到右耳,而聲音抵達兩耳的時間差異就稱為雙耳時間差(interaural timing difference, ITD),是我們用來判斷聲音左右方位的線索之一。若聲音直接從左側傳來,抵達左耳的時間比右耳大概早了 0.6 到 0.8 毫秒,相當於 0.0006 到 0.0008 秒[1]。雖然超乎想像的短暫,但也足夠讓大腦分辨聲音的水平方向了。

不僅如此,當鞭炮在左側炸開時,你是否也會下意識用手壓住左耳?這就跟雙耳強度差(interaural level difference, ILD)有關了。因為左右耳之間相隔了一顆頭,所以比較靠近鞭炮聲的左耳所接受到的聲音強度(音量)會比右耳來的大。這種頭部阻隔聲音的現象被稱為頭影效應(head shadow effect)。

高頻聲音較容易受到頭影效應的影響。圖\雅文基金會

當聲音越高頻時,代表能量在空氣裡每秒鐘振動的次數越多,波長越短,因此受到頭影效應的影響也越明顯。相反的,因為低頻聲音的波形較長,甚至超過頭的寬度,所以雙耳強度差通常會偏小。研究顯示我們通常會倚賴雙耳強度差來判斷 2,000Hz 以上聲音的方位,而雙耳接收到的高頻聲音量差最高可達 20 分貝[2]

再加上耳廓的幫忙,讓聲音定位三維化

大腦整合聲音抵達雙耳的時間差異和強度差異就能讓我們掌握聲音的水平位置,然而垂直定位則須靠雙耳的耳廓(俗稱耳殼)來幫忙,才能分清楚聲音是來自前方、後方、上方或下方。

耳廓能幫助收集聲音,還能幫助大腦判斷聲音的來向。圖/Pexels

就像指紋一樣,每個人的耳廓樣貌也都是獨一無二。當聲波抵達到耳朵時會依據耳廓的凹凸形狀產生不同的反射,隨著到達角度的不同產生各種獨特的音質,最後匯集進入耳道,我們的大腦就藉由這些聲音特質定位聲源,稱為耳廓效應(pinna effect)[3]。每個人從出生起就不斷累積運用耳廓辨識聲源的經驗來讓定位能力更好。下次你可以把耳廓揉捏成不同形狀,就會發現自己在垂直定位聲源的精準度變差。

聽聲辨位需要兩隻耳朵協同努力,因此對於單側聽力受損的人而言,雖然平常聽別人說話可以靠好耳幫忙,但碰到得要定位聲源的時候就頭大了,因為所有的聲音聽起來都像是從好耳那邊傳過來的。也就是無法使用雙耳的關係,單側聽損者常會左右轉頭、利用視覺輔助去尋找聲音的來源,

除了定位,擴音降噪也難不倒你的雙耳

既然說明了雙耳在聲源定位上的用處,就不能不順帶提到兩個雙耳聆聽的優勢:雙耳加成(binaural summation)與雙耳靜噪(binaural squelch)。由左耳進入的聲音會先交由右腦處理,右耳聲則先交給左側腦,但最後兩側腦會共同處理和詮釋聲音。許多研究就發現,雙耳聆聽可以提升語音理解的能力[4]

比起雙耳,只用單耳偷聽別人講八卦其實更辛苦,你得要更靠近說話者才能聽得清楚。雖然聲源的音強一樣,但聽話者用雙耳聆聽時,大腦感知到響度會比單耳來的大聲,而這樣的感受差異可小至 2~3 分貝,大則可到 6~10 分貝。這樣雙耳加成的效果來自於當信息傳送到聽覺皮層前,左右兩條聽神經已相互交錯數百次擴大聲音,讓輕柔的聲音也能聽得更清楚[5]

雙耳聆聽讓噪音干擾降低,讓你在朋友聚會聊得更盡興。圖/Pexels

而雙耳聆聽的另一個優勢則是雙耳靜噪,除了整合兩邊聲音提高音量外,雙耳也能讓大腦有效發揮選擇性聽覺注意力,讓我們在吵雜環境能聽得不費力,更專注於別人說話。這是因為當信號和噪音從不同位置產生時,聽覺中樞可以在整合兩耳接收聲音的時間和強度差異來分離訊息和噪音,進而提升訊噪比(signal-to-noise ratio, SNR),讓訊息聽起來就更清楚[6]

在讀了這些雙耳的功用後,你是否也對自己的兩隻耳朵肅然起敬,並不得不讚嘆身體奧妙的運作機制?未來在享受虛擬世界磅礡音效的同時,也別忘了定時拿下耳機讓耳朵喘個氣,別讓雙耳過度操勞而受了永不可逆的損傷。

參考文獻

  1. Hale, K. S., & Stanney, K. M. (Eds.). (2014). Handbook of virtual environments: Design, implementation, and applications. CRC Press.
  2. Moore, B. C. (2012). An introduction to the psychology of hearing. Brill.
  3. Batteau, D. W. (1967). The role of the pinna in human localization. Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, 168(1011), 158-180.
  4. Ibrahim, I., Parsa, V., Macpherson, E., & Cheesman, M. (2013). Evaluation of speech intelligibility and sound localization abilities with hearing aids using binaural wireless technology. Audiology Research, 3(1), 1-9.
  5. Gelfand, S. (2010). Essentials of audiology.
  6. Litovsky, R., Parkinson, A., Arcaroli, J., & Sammeth, C. (2006). Simultaneous bilateral cochlear implantation in adults: a multicenter clinical study. Ear and hearing, 27(6), 714.

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雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。


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常見的指甲美容工具、技巧和風險

胡中行_96
・2022/05/19 ・3469字 ・閱讀時間約 7 分鐘

「我從自然、夢境與超現實的空間,得到許多靈感。由多方汲取,同時又非來自某個源頭。」國際藝術家 Juan Alvear 自白中的不確定性,簡直得請量子物理學家海德堡(Werner Heisenberg)來測量。

時尚雜誌《Vogue》最近在介紹 Juan Alvear 的時候,配了一幀照片:一隻右手食指的美甲,延伸成一根開出眼眸的銀色荊棘,尺寸約為該手指的四倍長。這件不明所以的作品,創作理念據說是在呈現深夜夢境所帶來的啟發。[1]

時尚雜誌《Vogue》介紹 Juan Alvear 時,配了一幀照片:一隻右手食指的美甲,延伸成一根開出眼眸的銀色荊棘。圖/Vogue

近年天馬行空的美甲造型蔚為風潮,連活體昆蟲都被納為材料,赫然突破普羅大眾對「多元媒材」創作的想像。[2], [3]就連風格相對「保守」的藝術家 Juan Alvear,在 Instagram 上也吸引了 5 萬追蹤者,其中包括他的顧客——時尚名媛 Paris Hilton 和英國歌手 Charli XCX。[1]估且不論指甲藝術的花費及其不實用性,單就美觀(或獵奇)的程度,便足以奪取眾人的目光。

指甲美容的風險

然而,從安全性的角度來說,進行指甲美容時,究竟得避開哪些危險因子?

2019 年《臨床與實驗皮膚科學》的〈指甲美容:皮膚科觀點〉以及 2020 年《國際女性皮膚科學期刊》的〈女性指甲健康〉二篇文章,列舉了數種常見的指甲美容商品和技巧,還有它們的健康風險。[4], [5]以下是綜合其他資料後,產出的清單,提供給愛美的泛科學讀者們參考。

估且不論指甲藝術的花費及其不實用性,單就美觀(或獵奇)的程度,便足以奪取眾人的目光。圖/Vogue

護甲油

護甲油(nail strengtheners)可以保護癌症病患因化療而變得脆弱的指甲,所以是極少數受到醫療人員大力推崇的美甲產品之一。[6], [7]護甲油分為「指甲強化油」(nail hardeners,又譯「硬甲油」)與「指甲滋潤油」(nail hydrators)二種。[8]

指甲強化油又再細分為二類:

  1. 交聯強化油(cross-linking hardeners)以甲醛和鈣質來與指甲中的蛋白質作用,進而提升指甲硬度。[8]甲醛濃度只要 0.006% 就可能導致接觸性皮膚炎,某些廠牌還高達 5%,所以有敏感體質的人,最好避免使用。[4]
  2. 加固強化油(reinforcing hardeners)用尼龍和硫氫基蛋白(sulfhydryl protein)等成份罩住指甲,增強硬度。[8]

指甲滋潤油

指甲滋潤油則是以礦物油、甘油、凡士林或蜂蠟等,來達到保養功效。[8]

指甲油

歷史上有不少民族,拿植物染料來為指甲上色。1932 年露華濃(Revlon)公司的創始人 Charles Revson,在用硝化纖維(nitrocellulose)製成的透明漆(clear lacquer)裡加入色素,做出第一罐現代指甲油(nail polishes或nail lacquers)。指甲油可透過減緩水份蒸散,來達到保濕功能。[5]

不過,許多市面上的產品都有添加甲苯磺醯胺-甲醛樹脂(tosylamide/formaldehyde resin),以提升色澤。該原料容易引發接觸性皮膚炎和氣喘,建議體質敏感的讀者,盡量避免。[4], [9]

除了過敏,塗抹指甲油的副作用,還包括以「假性白指甲」(pseudoleuconychia)樣貌呈現的「角蛋白顆粒化」(keratin granulation),以及指甲變色,嚴重影響外觀,因此不宜長期使用。[5]

塗抹指甲油的副作用包括過敏、角蛋白顆粒化,以及指甲變色,不適合長期使用。圖/PubMed

護甲基底油(base coats)算是指甲油的一種,被拿來打底用,目的是使指甲表面平滑,方便接著塗顏色較為鮮亮的指甲油。[10]據說能預防指甲變色,但不是對每個人都有效。[11]

美甲雕塑

美甲雕塑(sculptured nails)分為凝膠指甲(gel nails)和水晶指甲(acrylic nails)二種,都是採用液態丙烯酸(acrylate)或甲基丙烯酸(methacrylate)單體製作而成的壓克力顏料。[4], [12], [13]壓克力是手部「搔癢濕疹性皮膚炎」(pruritic eczematous dermatitis)的元兇之一,少數人甚至連臉蛋和脖子都會出現過敏症狀。[4]

凝膠指甲,亦稱作「光療指甲」(ultraviolet light–curable nail lacquer),特色是持久,又不易脆裂、刮傷。凝膠指甲油這種壓克力顏料,摻有過氧化苯醯(benzoyl peroxide)之類的光引發劑(photoinitiators),塗在指甲或塑膠甲片上,再用 UV (波長340~380 nms)或 LED 光線照射,就會聚合硬化。[4], [12], [13]

值得注意的是,雖然有些美甲光療機採用 UV 燈,有的則是LED燈,但實際上二種都會釋放出 UV 射線。[14]理論上,這種每次 3 到 5 分鐘,約 2 到 4 週重複一次的美甲行為,不算非常危險。[4]它所帶來的 UV 曝曬量,跟把皮膚曬成古銅色的助曬美容比起來低很多。[14]

然而,相關研究仍發現,有人因為長年接觸 UV 射線,甲下皮(hyponychium)黏在指甲上,造成「指甲反向胬肉」(pterygium inversum unguis;胬,注音:ㄋㄨˇ),修剪指甲時會痛。[4], [14], [15]還有更嚴重但罕見的情形,就是可能引發「鱗狀細胞癌」(squamous cell carcinoma)。[4], [14]

為了預防「指甲反向胬肉」,美國皮膚癌基金會建議,於使用美甲光療機前 20 分鐘,在手上塗抹廣效性防曬油。不過,此保護措施對防範「鱗狀細胞癌」無效。[14]

水晶指甲用的壓克力顏料可「自發聚合」(spontaneous polymerization),所以無需照射 UV 或 LED 光線,常與延長甲片搭配使用。[4], [12]

延長甲片

延長甲片(nail extensions)除了美觀,也能矯正變形的指甲,但最好不要裝太長,免得意外讓指甲和下面的皮膚(甲床)分開,造成「甲床剝離」(onycholysis)。 [5]

延長甲片能矯正變形的指甲,但最好不要裝太長,免得造成甲床剝離。圖/PubMed

指甲拋光機

指甲拋光機(nail drills)又稱「指甲打磨機」,常用於卸除美甲雕塑,若操作不慎,容易傷及周邊皮膚,或穿透指甲。[5]

去光水

去光水(nail polish removers)的主成份丙酮,可能造成指甲脆化和「刺激性皮膚炎」(irritant dermatitis)。為避免傷害指甲質地,建議每週最多使用一次。[5]

指緣軟化劑

指緣軟化劑(cuticle removers)裡頭的氫氧化鈉(sodium hydroxide),會激起某些人皮膚的發炎反應,而且指緣其實本來就不應該被去除。[5]

黏貼型美甲產品

被黏貼型美甲產品(stick-on nail dressings)封住的指甲,可能因暫時的「過度水合」(overhydration)而變薄。黏貼時使用的瞬間膠(cyanoacrylate glue,又譯「三秒膠」),會產生「放熱反應」(exothermic reaction),因此偶有全層皮膚燙傷的案例不幸發生。此外,在拆卸黏貼型美甲產品,清潔指甲底下的空間時,要小心別使甲床剝離。[5]

結語

最後,塗抹顏色或黏貼裝飾,都會妨礙醫師觀察指甲。例如:有一名婦女 30 年前曾注意到指甲有異常的條紋,但她不以為意,只是一直用指甲油覆蓋。等情況嚴重到無法掩飾,才被醫師診斷出「黑色素瘤」(melanoma)。此時,病灶已經由皮膚表層向下深入 0.42mm。[4]

閱讀完一長串的健康危害之後,您是否好奇頂尖美甲藝術家怎麼對待自己的指甲?「近來,比起延長甲片,我更崇尚天然」,Juan Alvear 坦言:「因為服務客戶時,我的指甲總是被磨到或刮傷。」[1]

參考資料

  1. Nail Files: Juan Alvear on Why “Cutesy Toes” and “Spiky Nails” Do, In Fact, Go Together
  2. 浮誇系美甲當道!2021 年夏季美甲師最愛的出人意表 27 個美甲趨勢
  3. 最噁爛美甲……把活螞蟻關進指甲 還瞎扯:牠們有在呼吸
  4. Reinecke, J. K., & Hinshaw, M. A. (2020). Nail health in women. International journal of women’s dermatology6(2), 73–79.
  5. Dinani, N. & George, S. (2019). Nail cosmetics: a dermatological perspective. Clin Exp Dermatol, 44: 599-605.
  6. Nail Changes
  7. Chemotherapy side effects: physical changes
  8. Nail Hardeners vs. Nail Hydrators: Which Works Best for Brittle Nails?
  9. 美容作業人員有機溶劑暴露及通風設施改善與管理探討─以美甲人員為例
  10. Trending – Nail Polish
  11. Rieder, E. A., & Tosti, A. (2016). Cosmetically Induced Disorders of the Nail with Update on Contemporary Nail Manicures. The Journal of clinical and aesthetic dermatology9(4), 39–44.
  12. 壓克力高分子的應用
  13. What Is Gel Nail Polish Made of?
  14. Ask the Expert: Are the UV Lamps in the Dryers at the Nail Salon Safe to Use?
  15. 國際電腦漢字及異體字知識庫:胬

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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。