科学玩跨界，用科技解锁声音的奥秘
2022-03-07
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的音乐创作?
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。
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