心理学在计算机界的应用

每天从梦中醒来开始，我们就通过自己的五官去体会这个多姿多彩的世界。同时，我们对自己通过视觉、听觉等感官直接得来的信息深信不疑。但是随着计算机技术的发展，人们值得信赖的感官却开始被新技术“忽悠”了。如今，就算是亲眼所见、亲耳所听也不一定能够保证你所得到的信息是确凿的事实。想知道为什么吗？OK，就让我们一起走进计算机心理学的世界。

耳听为虚——声学心理学

找不到方向的音源——低音炮

提到声学心理学，我们首先就会想到经常都要用到的音箱。早在上世纪初，为了满足两个耳朵还原声场的需要，工程师们发明了立体声音箱。由于左右音箱分别模拟人左右耳听到的声音，因此左音箱和右音箱必须正确摆放，否则听到的声场就会左右颠倒，导致在看电影时，明明是炸弹在左侧爆炸，但是爆炸声却在右边。但是大家发现没有，作为震撼效果必备的低音炮的摆放位置却没有固定要求，往往左右皆可，甚至被放置在角落。而我们在听音时也完全不能判断低音的来源方向。是大片看多了导致我们听力下降吗？

全身的神经网络，就像计算机中的连线

何为心理学？

在探究计算机心理学之前， 我们先重新认识一下心理学。心理学是个舶来词，英文是
Psychology。熟悉英文的人会发现Psych这个词根和心脏几乎没什么联系，反而和大脑、神经却是关系密切，像精神病（Psychiatry）、精神上的（Psychological）。所以虽然称为“心”理学，研究的都是和大脑神经有关的问题。而计算机心理学就是计算机技术和传统心理学的一门交叉学科。

根据听觉心理学，科学家发现大部分人耳朵对于聆听频率低于300Hz的低音，几乎都表现出难以定位的特点。这是因为人耳判断左右声源时，是通过判断两个声音到达耳朵时间差和响度差来实现的。当频率较高时，因为头部的阻挡作用，我们能够判断声源方向。当频率低于300Hz时，声波波长已经超过两耳间的距离。

首款2.1多媒体计算机音箱——创新的PCWorks

这样声波的衍射效果使得到达两耳的声音相位、响度十分相似，使得听觉神经无法辨别声音来自何方。基于这个发现，1998年诞生了世界上首台2.1多媒体音箱——使用两个小尺寸扬声器（又称为全频带扬声器）回放300Hz以上的声音，大限度的节约桌面空间；将300Hz以下的声音交由独立低音炮回放。

低音炮的多种放法

由于低音的无指向性，低音炮可随意放置于桌子下面或者墙角，以增强低音效果。这种加入0.1低音炮的音响组合方式能够很好的满足非高保真的收听需要，使得2.1、4.1、5.1、7.1等等带有独立低音炮的组合式音箱迅速发展壮大，产品遍布计算机和家庭影院市场。

会转弯的声音——虚拟环绕声

当飞机经过我们头顶时，我们的耳朵能够很清晰地分辨出飞机从我们的右后方飞到左前方；走在街道上，我们也能分辨出一辆辆汽车从左后方开到左前方及更远的地方。也许你会说以上我们对音源移动的感觉完全是因为音源本身在移动。不过如果仔细探究一下我们听觉系统，你会发现前后左右的全部声音后都是转化为耳朵内振膜的振动。所以我们探知声音来自方位实际仰赖我们耳朵的形状，其能够阻挡后方的声音使之发生强度和音色的变化，加上听觉神经的分析就得到了声音来自前后的感觉。也就是说，我们分辨声源前后的能力完全依靠声音在进入耳道前受到的影响及发生的改变。如果我们能够模仿出来自后方的经过头部、耳朵影响而发生变化后的声音，那么不就可以欺骗听觉神经，使之以为听到的声音来自后方了吗？

模拟多环绕声系统

在这种听觉心理学理论的支持下，诞生了各种各样的虚拟环绕声技术，如大众化的SRS、
BBE、专业的Dolby Logic等等，在一定程度上的确提高了普通立体声的环绕空间效果。不过模拟人耳对声音的影响绝非易事，对于不同频率、响度、音色的声音，终变化可能有上亿种影响方式，绝非简单几种计算机处理算法能否覆盖的。而且随着多声道录音和回放技术的成熟，真正的多声道系统能够更直观的再现前后声场。因此虚拟环绕声技术目前发展并不快，仅仅局限于耳机领域。

以毒攻毒——降噪耳机

过年期间，家家户户都在燃放烟花爆竹，喜庆热闹的同时必定也扰乱了自己的正常生活。一般的想法是除去音源，重新颁布禁止燃放烟花爆竹的禁令。或者隔断噪声的传播渠道，比如说堵住耳朵。好在笔者购买了目前大热的降噪耳机，哪怕在大年三十，或者在吵闹的飞机上也能安心收听歌曲。

主动降噪的声波叠加图

我们知道声音也是一种波形。既然是波形，必然也有其固定的波峰和波谷。如果能够产生一个正好能够和噪声源发出的声音一致，但是相位相反。那么不是正好就能抵消两个噪声，回复宁静吗？这就是主动降噪耳机的工作原理。一般在民用入耳式降噪耳机上，很明显在耳机外侧安置了一个MIC（麦克风）。MIC接收传向耳朵的噪声（和其他希望滤除的声音），将其发送到一个处理电路。处理电路得到噪声信息后，产生和噪声相位相反的信号，并叠加到音乐信号中。这样终进入耳道的噪声就被耳机中发出的反相信号抵消，只留下音乐了。

主动降噪的声波叠加图

当然，再快的处理电路也不能做到实时产生反相信号，而必须通过一定算法预测出下一时间噪声。因此降噪耳机对于对话、音乐、汽车喇叭等这类并无固定规律，突然发生的声音是无能为力的。

眼见不一定为实——视觉心理学

据说在电影刚刚发明的时候，当播放到一列火车驶来时，整个放映室的观众一下逃光了，生怕那辆列车开过来撞倒自己。之后随着平面电影的普及，我们也习惯于平面显示器上的实物，再不会闹笑话了。但是如果你是一名在上海工作，且需要在1、2号地铁转乘的上班族，你一定体验过转乘过道上的3D显示效果。当笔者走过3D显示器，看着其中那栩栩如生，而且已经飞出显示器的水果时，真的是情不自禁想去摸摸看。都说眼见为实，但是笔者知道自己的眼睛这次被欺骗了。就像通过一对耳朵判断声源的左右一样，我们也通过一双眼睛来分辨物体的远近。由于两眼间的距离，使得不同物体在两个眼睛中的成像并不一致。这样视觉神经通过判断两个成像的区别来区分物体远近。如果闭上一只眼睛，面对自己不熟悉的景物，我们就无法分辨远近了。

3D显示器（需专用眼镜）的原理

不过在使用计算机时，我们面对的却是一块平整的显示器。显示器中的文档、图标、界面和3D游戏中的人、物等等显示元素虽然存在前后的逻辑关系，但是投射在两个眼睛中的图像是完全相同的。所有的立体感觉并非来自视觉神经，而是我们大脑的一种立体抽象（类似100年前被吓跑的观众）。简单而言就是我们看到的是平面图像，然后大脑强迫自己认为存在远近关系。因此当我们玩
3D游戏时，虽然能够通过场景辨别出不同人物的远近关系，但是当一块巨石砸过来时，估计大多数人都不会选择躲开显示屏。因为我们潜意识会说“够了，我认为这块石头从远处飞过来已经很给面子了，别指望我会当真！”。因此，在游戏画面已经做的足够逼真的今天，视觉心理学家也加入进来，开始为我们带来以假乱真的3D游戏体验。

左边为透镜3D显示，右边为阻挡条3D显示

既然我们获得立体图像的基础是两只相距8厘米眼睛，以及看到的两幅不同图像。那么只要能保证我们盯着显示器的两只眼睛能看到不同的图像就能成功将平面图片立体化了。目前比较流行的方式是，通过显卡和配套驱动程序计算出同一个虚拟3D场景在左右两只眼睛中看到的两幅不同画面，将它们交错混合到一起。在显示器前方放置相位交错的偏光层，使左右不同画面通过不同的偏光方式。观看者佩戴专用的偏光眼镜，就能使左右眼看到混合前的左右不同画面。这样左眼只能看到左画面，右眼只能见到右画面，终欺骗视觉神经，在大脑还原成乱真的3D世界。

不过工程师们的终目标是制造不需要3D眼镜也能看到的3D显示器，目前这种技术已经小有成果，在上海地铁通道中我们就能够看到此类裸眼3D技术展示机。该技术通过在显示屏表面添加阻挡条或者透镜的方式，使不同画面的光正好交错发出。这样观测者在一定观看距离和角度上，两眼正好看到不同图像，获得立体感觉。

结语

每次在计算机工业中运用一种心理学成果，都会诞生一种新的计算机应用并开拓相关市场，改变我们和计算机的沟通方式。虽然有一种担心认为人类改造计算机去适应自身的同时也会渐渐的依赖上计算机，但是每种技术都是双刃剑，又何止是计算机中的心理学应用呢？只要能保证一切在人类的掌控之中，将更多的心理学研究成果应用于计算机工业中，在加速我们文明的发展速度的同时，还能让我们的生活更舒适，娱乐更完美。