看得見的歌聲：海洋鯨豚完美聲譜圖

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之美。

同樣是小須鯨“啵嚶”聲轉換成的圖像，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感。這幅圖相較于之前以傅立葉變換為基礎轉化的圖形來說，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，聲音還可以轉化成很多聲譜圖無法展現的形式，”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“藝術能夠達到的極致”。他將聲音片段一層層疊起來，旋轉并且改變其尺度。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的周期噪聲的分析，但是鯨和海豚的聲音在音調、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，或者將聲圖內外顛倒或者是放大其中某一個特征，但他表示在大多數情況下，他更樂于保持聲圖的原貌。這幅圖沒有經過任何的藝術加工，是根據加州拉霍亞的西南漁業科學中心錄制的聲音信號生成的。經過菲舍爾的還原，我們領略到了小須鯨的臻美之聲，仿佛有一個出口，在召喚我們去尋找、尋找。

本圖是相同的小須鯨歌聲經過不同的小波轉換產生的可視化效果圖。由于有數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。潦草的線條表現出班原海豚的狂野與性感，圖中包含了“喀嚦”聲和鳴叫聲。“喀嚦”聲對應圖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出“喀嚦”聲和鳴叫聲的。“喀嚦”聲沿徑向輻射，而鳴叫聲是圖中間模糊的一團。“喀嚦”聲和鳴叫聲的交錯呈現，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出“喀嚦”聲的精確性。這是一只白喙斑紋海豚發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。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化成的聲圖，聲音的時間軸沿逆時針彎曲成環形。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。