冷熱水傾倒聲音異同與轉化數據構建

崔鳴岐

摘 要：數字音頻是隨著數字信號處理技術、計算機技術、多媒體技術的發展而形成的一種全新的聲音處理手段。發現涼水和熱水傾倒聲音不同，探究確定水傾倒聲音與水溫存在關系，結合不同的聲音可轉換成不同的數據，通過獲取的數據不同可以同步直接轉換為不同的水的溫度，達到通過傾倒水的聲音得到水的溫度的目的。以此制作聲音測溫儀。

關鍵詞：數字音頻；數據聲音；測溫儀

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A

一、涼水和熱水傾倒聲音不同的發現及確定

前些日子我在家中用飲水機接水的時候（如圖1所示），忽然聽到接涼水和接開水的時候的聲音明顯不同，涼水傾倒時的聲音比較清脆，熱水傾倒時的聲音比較渾厚。涼水和熱水傾倒時的聲音明顯不同，我對此非常好奇，很想知道為什么會產生這種現象以及這是否是真的。

一開始我想到的原因有兩點：①這有可能是飲水機中水在加熱過程中不利于氣泡溢出使開水內部存有氣泡，因為熱水有氣泡才產生了熱水和冷水傾倒聲音的不同；②也有可能是因為熱水和冷水的溫度差異，因為溫度差異才產生了熱水和冷水傾倒聲音的不同。若原因一成立，說明涼水和熱水傾倒時的聲音不同只在特定的環境下出現，結果不帶有普遍性，可以在特定的條件下應用；若原因二成立，說明涼水和熱水傾倒時的聲音不同的結果帶有普遍性，擁有一般性的規律可以應用的領域應更廣泛。

為了驗證我的想法，我進行了如下的研究（如圖2所示）：兩水杯中分別裝入相同量熱水和開水，分別向杯中傾倒，若僅是第一個原因作用的話，那么這一次應該聽到開水和涼水的傾倒聲音是相同的，但是實驗的結果是這一次開水和涼水的傾倒聲音，和用飲水機接水的時候聽到的結果一樣，也就是涼水和熱水傾倒時的聲音有明顯的不同的主要原因應是熱水和冷水的溫度差異。通過驗證原因一不成立，說明涼水和熱水傾倒時的聲音不同只在特定的環境下出現，結果帶有普遍性；說明原因二成立，說明因為溫度差異才產生了熱水和冷水傾倒聲音的不同，涼水和熱水傾倒時的聲音不同的結果帶有普遍性擁有一般性的規律可以應用領域應更廣泛。

為了進一步確定涼水和熱水傾倒時的聲音有明顯的不同，筆者上網查閱。發現了許多這方面的研究與回答：

1.水煮開后，水分子的活動能力大為增加，分子間的吸引力大為削弱，這時，不僅液體表面的水分很快蒸發，而且液體內部的水分子也爭先恐后地汽化飛出。因此，在開水四周總是夾著這一層富于彈性的水汽，所以發出了低沉的“撲撲”聲。

2.水溫度降低時，水分子的活動能力減弱了，分子間的吸引力增大了，液體內部的水分子不再汽化，包圍著的水汽層逐漸消失，因而發出來的聲音變清脆了。

3.有人認為，冷水倒在地上，水和水里的空氣同時與地面撞擊，所以發現的聲音比較清脆。至于開水，因為開水里沒有空氣了，倒在地上時就只有水與地面撞擊，所以發出的聲音比較低沉。

4.冷水和熱水傾倒時的聲音的差異（如圖3所示）

以上都說明冷水和熱水傾倒時的聲音真的有明顯的不同。

二、不同的聲音可以轉化成不同的數據

現在是數字時代，不同的聲音可以轉化成不同的數據，音頻信號轉換成數據被廣泛應用，如數字錄音機、MP3、手機之類的都需要將音頻信號轉換成數據。現在自然聲音的收集通常需采用話筒，麥克風等設備，收集方式主要是用麥克風等聲音采集設備捕捉聲波，將聲波的振動轉化為模擬音頻信號，然后用磁帶將模擬信號記錄下來，或者用電腦將模擬信號記錄下來，或者用電腦將模擬信號轉化成數字電信號，并記錄存儲下來。

把模擬的電信號變為數字電信號這一過程稱為模擬信號數字化，即模/數轉換（A/D）。A/D轉換通常使用PCM（脈沖編碼調制）技術來實現，未經過數據壓縮，直接量化進行傳輸則被稱為PCM（脈沖編碼調制）。A/D轉換過程包括3個階段，即取樣、量化、編碼。

通過圖4的程序我們就將不同的聲音可以轉換成了不同的數據。

三、涼水和熱水傾倒聲音不同的應用探究——聲音測溫儀

通過上面的表述，我們知道水的溫度不同傾倒水時對應的聲音就不同，不同聲音可以轉換為不同的數據，錄音機的播放是將獲取的不同數據存儲，需要時再將存儲的不同數據再轉換成聲音，我們這里需要的是同步將獲取的不同數據同步轉化為不同的溫度，并通過顯示器顯示，也就是我們通過水的傾倒聲音可以直接得出水溫。我把這樣的儀器稱為——聲音測溫儀，如圖5所示。

1.聲音測溫儀有怎樣的應用價值呢？

我上網查閱卻未找到它在生產生活中的應用。我堅信任何事物的存在都有它特有的價值，我不禁回想起了去年我的表弟剛剛出生的時候，我的小姨和小姨父我為我的表弟喝奶粉這件事情，費了很大的心思。這是因為奶粉的溫度總是不好確定。這導致整個沖奶粉的過程非常的麻煩。這讓我立馬想到了我這個發現的用武之地。我不確定是否每家都有這個困難，于是我又上網搜索了一下是否其他的家長也為此煩惱。沒想到在網上經常有小孩的家長，抱怨小孩子的奶粉溫度不好控制。

由此我更加確信我這個發現利用涼水和熱水傾倒聲音來制作一種測出溫度的儀器——聲音測溫儀的可行性，我認為這種僅憑水聲測量水的溫度的方法還可以運用到其他的不同領域當中。當然，聲音測溫儀受技術限制現在實現有較多難點，但聲音感知和理解的目標就是使計算機能感知人耳聽覺所能關注和理解的聲音并加以利用。

參考文獻

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