科學(xué)玩跨界，用科技解鎖聲音的奧秘

樹上的鳥鳴和人們的交談

耳機(jī)里的美妙音樂

聲音，無時(shí)無處不在

但我們真的了解它嗎？

中科院聲學(xué)所張志博老師

帶你一起探索聲音的奧秘

中國科學(xué)院聲學(xué)研究所 張志博老師

聽不見的聲音

你知道聲音是如何產(chǎn)生和傳播的嗎？在日常生活中又是如何被我們感知到的呢？

細(xì)心觀察，音樂不但能聽，還能被看到。音箱喇叭的表面或是正在演奏的琴弦，都能看到振動(dòng)。我國古代有一種銅盆——魚洗，當(dāng)人們在盆邊摩擦，銅盆內(nèi)的水就會激蕩起來，同時(shí)發(fā)出嗡嗡的聲音。

試想一下，當(dāng)鬧鐘被放進(jìn)一個(gè)密閉玻璃罐中，然后把玻璃罐內(nèi)的空氣抽光，聲音是否還能被我們聽見呢？

人類有一套完整的聽覺系統(tǒng)來感知聲音，但只能聽到可聽聲。次聲和超聲也是聲音，但超出了人類能識別的頻率范圍，是我們所“聽不見的聲音”。別小看這些聽不到的聲音，除了音樂、說話，我們利用這些聽不到的聲音可以實(shí)現(xiàn)B超檢查、確定物體的位置等。

樂器里的“六耳獼猴”

樂器是人類特有的發(fā)明創(chuàng)造，每一種每秒的音樂都需要特別的樂器來演奏。

體鳴樂器、膜鳴樂器、弦鳴樂器、氣鳴樂器和電鳴樂器這5種樂器的發(fā)聲原理各不相同。要論新時(shí)代的樂器寵兒，電鳴樂器絕對是最具科技風(fēng)的。

1875年，美國的貝爾發(fā)現(xiàn)了聲和電信號可以互相轉(zhuǎn)換，并由此發(fā)明了電話，這為電鳴樂器的誕生奠定了理論基礎(chǔ)。現(xiàn)代電子合成器采用了集成電路、信息處理器和數(shù)字處理技術(shù)，它幾乎可以模擬任何一種樂器和任何一種聲音，還能創(chuàng)造出自然界和生活中所沒有的聲音，在演奏效果上集傳統(tǒng)樂器之大成。

算法作曲是否會取代傳統(tǒng)的音樂創(chuàng)作?

2017年，格萊美獲獎(jiǎng)制作人艾利克斯和他的創(chuàng)作伙伴“沃森”共同創(chuàng)作了一首容納了千萬傷心事的歌曲《Not Easy》，榮登Spotify全球榜Top 2。而這個(gè)“沃森”并不是一個(gè)人，而是一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)。

“算法作曲”作為新時(shí)尚，依靠數(shù)學(xué)思維作曲，甚至完全不用作曲家介入。除了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)和算法，現(xiàn)代人工智能開始用于音樂，創(chuàng)造了計(jì)算機(jī)作曲的人機(jī)交互模式。

那么，算法作曲是否將取代傳統(tǒng)的音樂創(chuàng)作? 在眼下，這當(dāng)然還是天方夜譚，但在科技高度發(fā)展的未來也未可知。

人類為什么要發(fā)明耳機(jī)？

19世紀(jì)80年代，世界上第一副耳機(jī)誕生。不過它并不是因音樂而生，它是為通訊而生，那時(shí)候的耳機(jī)更像是一個(gè)大型聽診器。

1937年，德國科學(xué)家尤根.拜耳發(fā)明了世界上第一款音樂耳機(jī)。至今，耳機(jī)已經(jīng)成為人們最便捷的音樂收聽方式之一，甚至被權(quán)威機(jī)構(gòu)評選為“世界上最偉大的100個(gè)發(fā)明之一”。

隨著科技的發(fā)展，抗噪音耳機(jī)、耳塞式耳機(jī)、無線耳機(jī)，甚至藍(lán)牙耳機(jī)、骨傳聲耳機(jī)等黑科技為耳機(jī)賦予了更多的功能。

什么樣的建筑才能實(shí)現(xiàn)“繞梁三日，余音裊裊”

用耳機(jī)聽音樂固然方便，但對于很多人來說，音樂會現(xiàn)場的立體沉浸式體驗(yàn)更加妙不可言。

音樂廳不同于普通的建筑，它涉及音樂、聲學(xué)和建筑等諸多科學(xué)理論，是藝術(shù)和科學(xué)的綜合體。

混響時(shí)間的長短直接影響到音樂廳的聲效，適合的混響時(shí)間，要根據(jù)房間的體積、大小、聲音的種類來選擇。根據(jù)聲波傳播反射原理，設(shè)計(jì)師要推斷出聲波在室內(nèi)的走向與分布，使聲波能在一定時(shí)間里均勻的分布在整個(gè)室內(nèi)，這樣獨(dú)特的室內(nèi)設(shè)計(jì)才能“繞梁三日，余音裊裊”。

當(dāng)藝術(shù)和科技完美融合，此時(shí)音樂奏響，音樂殿堂里除了美妙的音符，是不是還飄散著滿滿的科技符號。

“探索聲音的奧密”系列科普視頻是由中國下一代教育基金會，深圳市平安公益基金會，科技日報(bào)社聯(lián)合策劃出品，旨在引導(dǎo)青少年觀察生活，探尋蘊(yùn)含在生活中的科學(xué)原理，培養(yǎng)青少年的探索精神。

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