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科学玩跨界,用科技解锁声音的奥秘

科学玩跨界,用科技解锁声音的奥秘
2022-02-28 10:31:57 来源:财讯网

马路上的汽车喇叭声

树上的鸟鸣和人们的交谈

耳机里的美妙音乐

声音,无时无处不在

但我们真的了解它吗?

中科院声学所张志博老师

带你一起探索声音的奥秘

中国科学院声学研究所 张志博老师

听不见的声音

你知道声音是如何产生和传播的吗?在日常生活中又是如何被我们感知到的呢?

细心观察,音乐不但能听,还能被看到。音箱喇叭的表面或是正在演奏的琴弦,都能看到振动。我国古代有一种铜盆——鱼洗,当人们在盆边摩擦,铜盆内的水就会激荡起来,同时发出嗡嗡的声音。

试想一下,当闹钟被放进一个密闭玻璃罐中,然后把玻璃罐内的空气抽光,声音是否还能被我们听见呢?

人类有一套完整的听觉系统来感知声音,但只能听到可听声。次声和超声也是声音,但超出了人类能识别的频率范围,是我们所“听不见的声音”。别小看这些听不到的声音,除了音乐、说话,我们利用这些听不到的声音可以实现B超检查、确定物体的位置等。

乐器里的“六耳猕猴”

乐器是人类特有的发明创造,每一种每秒的音乐都需要特别的乐器来演奏。

体鸣乐器、膜鸣乐器、弦鸣乐器、气鸣乐器和电鸣乐器这5种乐器的发声原理各不相同。要论新时代的乐器宠儿,电鸣乐器绝对是最具科技风的。

1875年,美国的贝尔发现了声和电信号可以互相转换,并由此发明了电话,这为电鸣乐器的诞生奠定了理论基础。现代电子合成器采用了集成电路、信息处理器和数字处理技术,它几乎可以模拟任何一种乐器和任何一种声音,还能创造出自然界和生活中所没有的声音,在演奏效果上集传统乐器之大成。

算法作曲是否会取代传统音乐创作?

2017年,格莱美获奖制作人艾利克斯和他的创作伙伴“沃森”共同创作了一首容纳了千万伤心事的歌曲《Not Easy》,荣登Spotify全球榜Top 2。而这个“沃森”并不是一个人,而是一个计算系统。

“算法作曲”作为新时尚,依靠数学思维作曲,甚至完全不用作曲家介入。除了传统的数学和算法,现代人工智能开始用于音乐,创造了计算机作曲的人机交互模式。

那么,算法作曲是否将取代传统的音乐创作? 在眼下,这当然还是天方夜谭,但在科技高度发展的未来也未可知。

人类为什么要发明耳机?

19世纪80年代,世界上第一副耳机诞生。不过它并不是因音乐而生,它是为通讯而生,那时候的耳机更像是一个大型听诊器。

1937年,德国科学家尤根.拜耳发明了世界上第一款音乐耳机。至今,耳机已经成为人们最便捷的音乐收听方式之一,甚至被权威机构评选为“世界上最伟大的100个发明之一”。

随着科技的发展,抗噪音耳机、耳塞式耳机、无线耳机,甚至蓝牙耳机、骨传声耳机等黑科技为耳机赋予了更多的功能。

什么样的建筑才能实现“绕梁三日,余音袅袅”

用耳机听音乐固然方便,但对于很多人来说,音乐会现场的立体沉浸式体验更加妙不可言。

音乐厅不同于普通的建筑,它涉及音乐、声学和建筑等诸多科学理论,是艺术和科学的综合体。

混响时间的长短直接影响到音乐厅的声效,适合的混响时间,要根据房间的体积、大小、声音的种类来选择。根据声波传播反射原理,设计师要推断出声波在室内的走向与分布,使声波能在一定时间里均匀的分布在整个室内,这样独特的室内设计才能“绕梁三日,余音袅袅”。

当艺术和科技完美融合,此时音乐奏响,音乐殿堂里除了美妙的音符,是不是还飘散着满满的科技符号。

“探索声音的奥密”系列科普视频是由中国下一代教育基金会,深圳市平安公益基金会,科技日报社联合策划出品,旨在引导青少年观察生活,探寻蕴含在生活中的科学原理,培养青少年的探索精神。

系列视频内容陆续在科技日报新媒体矩阵、中国科技网、科普中国、腾讯视频、西瓜视频、百度百家号、微博泛知识、B站、青少年科技素养提升计划公众号、KK、YY等多个平台同步上线,关注我们了解更多精彩内容!

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