編輯整理/孫潔

看得見的歌聲：海洋鯨豚完美聲譜圖

編輯整理/孫潔

海洋里充滿了各式各樣的聲音，在我們耳中，鯨和海豚的叫聲如同仙樂般美妙，可是如何讓每個人都能感受到這份來自深海里的美好？聲學工程師馬克·菲舍爾采用了一種聲音視覺化的手法，將聲音轉(zhuǎn)變成精美的圖片，通過細致且極富震撼力的畫面，為觀者捕捉到了海洋聲音里更多的藝術(shù)之美。

同樣是小須鯨“啵嚶”聲轉(zhuǎn)換成的圖像，一排被拉長的綠色的“小水滴”如同孔雀的羽毛，細膩、柔軟，傳遞給人們小須鯨聲音的柔韌質(zhì)感。這幅圖相較于之前以傅立葉變換為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化的圖形來說，更好的捕捉了鯨類的聲音特征：脈沖，也就是圖中綠色的“小水滴”。非常明顯，菲舍爾更喜歡一種比較不常用的數(shù)學方法——小波變換，這種方法可以將聲音分解成比較短的離散的小波成分。“傅立葉變換方法太常用了，以致于人們在考慮如何處理聲音信號時，這幾乎成了唯一的方法。對鯨類來說，聲音還可以轉(zhuǎn)化成很多聲譜圖無法展現(xiàn)的形式，”菲舍爾如是說。

絕對“治愈”系的海豚之音，同樣的聲音信號形成的聲圖，在菲舍爾手中用了另外一種不同形式的小波進行變換，而且在聲圖上玩了一些花樣，得到了這樣花朵錦簇的效果。他稱之為“藝術(shù)能夠達到的極致”。他將聲音片段一層層疊起來，旋轉(zhuǎn)并且改變其尺度。最后得到的這張復合圖像中，花朵的每一輪都代表聲音信號中一個不同部分。藍白相間的花朵仿佛將人置身于深藍海底，聽到那細膩的、叩開人心靈之門的海豚歌聲。

這幅表現(xiàn)出小須鯨的聲音的圖像，黑灰色的畫面，雖然不像其他動物那么色彩絢爛，卻更多出幾分憂郁的線條，如同老唱片般，訴說那些陳年韻事。為了分辨生物種類，海洋生物學家通常會用繪制聲譜的方法將動物叫聲可視化。這幅圖是將小須鯨的喊叫聲頻率沿時間軸繪制而成的。原始的聲音信號通過數(shù)學方法中的傅立葉變換分解成正弦波成分。傅立葉變換適用于連續(xù)的周期噪聲的分析，但是鯨和海豚的聲音在音調(diào)、音量和長短上都有所變化。尤其是在對某種物種的聲音片段進行轉(zhuǎn)換時，傅立葉變換的效果不甚理想。就像你在這張小須鯨“啵嚶”聲的線性聲譜中看到的那樣，細節(jié)信息被模糊掉了，獨立的脈沖也很難分辨出來。

這是用上幅圖中同樣的聲音信號形成的線性圖像，不同的是圖像圍成了一個環(huán)形。由濃及淡的顏色推迭，讓人一下子墜入這個圖案之中，菲舍爾有時會在圖像的外觀上玩些花樣：比如將聲音信號疊加起來，形成一朵花的形狀，或者將聲圖內(nèi)外顛倒或者是放大其中某一個特征，但他表示在大多數(shù)情況下，他更樂于保持聲圖的原貌。這幅圖沒有經(jīng)過任何的藝術(shù)加工，是根據(jù)加州拉霍亞的西南漁業(yè)科學中心錄制的聲音信號生成的。經(jīng)過菲舍爾的還原，我們領(lǐng)略到了小須鯨的臻美之聲，仿佛有一個出口，在召喚我們?nèi)ふ?、尋找?/p>

本圖是相同的小須鯨歌聲經(jīng)過不同的小波轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的可視化效果圖。由于有數(shù)百種小波類型可以使用，因此菲舍爾選擇了其中最能表達小須鯨歌聲或是最能產(chǎn)生理想的審美效果的一種。

斑原海豚的叫聲

這是亞述爾群島附近錄制的一只斑原海豚的聲圖。聲音錄制于北大西洋亞述爾群島海域。潦草的線條表現(xiàn)出班原海豚的狂野與性感，圖中包含了“喀嚦”聲和鳴叫聲?！翱场甭晫獔D中的向外放射的直線，鳴叫聲對應粗略的黑線。囀鳴哨聲在音量上稍微弱一些，所以有可能是來自于其他海豚。

這是亞述爾群島海上賞鯨活動中錄制的偽虎鯨的聲音。聲音錄制于北大西洋亞述爾群島海域。盡管名字里有“虎鯨”兩個字，但是這種生物更接近于海豚而非虎鯨。他們的聲音中包含了豐富的高頻“喀嚦”聲，鳴叫聲和喊叫聲，用來進行回聲定位和溝通信息。這幅圖中，你可以看到他們是如何同時發(fā)出“喀嚦”聲和鳴叫聲的?！翱场甭曆貜较蜉椛?，而鳴叫聲是圖中間模糊的一團?！翱场甭暫网Q叫聲的交錯呈現(xiàn)，細致入微又攝人心魄。仿佛有一只只偽虎鯨，在高亢唱著嘹亮的歌曲。

這幅聲圖展示了某些生物發(fā)出“喀嚦”聲的精確性。這是一只白喙斑紋海豚發(fā)出的用于回聲定位的信號，“喀嚦”聲的頻率在15萬赫茲左右。聲音信號錄制于冰島附近的南大西洋地區(qū)。乍一看這圖，如同哥特大教堂里的宗教圖案，纖細的瓣狀線形，將人一下子拉入神秘的世界中。

這是菲舍爾將一頭座頭鯨交配時的低頻嘯叫和喊叫聲轉(zhuǎn)化成的聲圖，聲音的時間軸沿逆時針彎曲成環(huán)形。這段聲音信號錄制于夏威夷。菲舍爾在舊金山開設了一家公司，專門銷售這些迷人的聲圖，將有越來越多的人可以通過畫面去感受自己從未聽聞的海洋歌聲。