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海洋动物声谱:美妙声音与视觉图像完全结合

海洋动物声谱:美妙声音与视觉图像完全结合

据英国新科学家杂志报道,众所周知,鲸和海豚的歌声是听觉的一种享受,目前,美国声学工程师马克-费希尔(Mark Fischer)将这些海洋中最美妙的动物乐章形成视觉上的美感图像,他现将更多的声音信息转换成为视觉信息。
如图所示,这张图像是费希尔描绘的驼背鲸求偶歌。

为了帮助鉴别小须鲸的种类,通常海洋生物学家绘制该动物发出声音的声谱,从而在视觉上呈现声音效果模式。
如图所示,这是小须鲸连续性叫声的频率图像,这些天然声音信息通过一种叫做傅立叶转换法(FT)的数字处理技术,转换成为正弦波组合图像。傅立叶转换法非常适合于描述重复连续的噪音,然而鲸和海豚的声音呈现出不同的音调、音量和长度。
傅立叶转换法对于转换某些物种的断音效果较差,该图像是小须鲸发出“啵嘤”叫声的线形声谱,图像相对模糊,单个的声音脉冲信号无法识别。


费希尔更倾向于使用一种叫做“微波转换法”的通用数字处理技术,该技术可以将声音表现为像微波一样较短的分立成份。如图所示,这是小须鲸“啵嘤”叫声图像显示,其成像效果要比基于傅立叶转换法的正弦波段更加清晰,其中绿色小滴粒结构是声音脉冲峰值。
费希尔说:“傅立叶转换法用途较广泛,它曾成为研究人员使用最多的描绘声音的方法。对于鲸目动物,微波转换法可以将声谱图中无法显示的声音信号清晰地表达出来。”





费希尔非常擅长制作声谱图像,他在位于美国旧金山的阿古声学公司将这些声谱图像作为艺术品进行出售。如图所示,这张线状图是来自相同鲸类的叫声,以圆形结构进行呈现。有时费希尔以“绘制”这些图像为乐趣,他可以使这些声谱图像呈现出花朵等形状。
这张图片并未通过任何方式进行艺术修正,它源自美国加利福尼亚州西南渔业科学中心研究员记录的声音信息。


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如图所示,这是不同类型微型的声谱转换图像,据悉,声谱图像可使用数百种微波图像类型,费希尔可以选择其中某种来表达最佳的美学效果。


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如图所示,这是大西洋亚述尔群岛附近记录的海豚叫声的声谱,所记录的海豚录音听起来有卡嗒和口哨声,在声谱中卡嗒声音表现为向外辐射的直线;黑线表现为口哨声音,这些声音音量较低。


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如图所示,这是伪虎鲸叫声的声谱图像,该段声音是在大西洋亚述尔群岛观测鲸鱼活动中记录下来的。伪虎鲸与海豚更接近一些,而不是伪虎鲸。这段录音包含多种高频卡嗒声、 口哨声和哭喊声,伪虎鲸的叫声通常用于回声定位和通信。


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这张声谱图像和上一张都是采用相同的声音信号,但是费希尔运用了不同类型的微波呈像技术对声音信号进行了转换,并呈现出美妙的花卉效果。
他描述这段声谱为“极端的艺术”,这是一张复合图像,每个“花卉状”图像的螺旋环形成于不同的声谱记录。
费希尔为了形成层次重叠图像效果,对声谱信号进行了旋转,并改变了大小。


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如图所示,这是不同类型微型的声谱转换图像,据悉,声谱图像可使用数百种微波图像类型,费希尔可以选择其中某种来表达最佳的美学效果。

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如图所示,这是不同类型微型的声谱转换图像,据悉,声谱图像可使用数百种微波图像类型,费希尔可以选择其中某种来表达最佳的美学效果。

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