看得见的歌声：海洋鲸豚完美声谱图

编辑整理/孙洁

看得见的歌声：海洋鲸豚完美声谱图

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海洋里充满了各式各样的声音，在我们耳中，鲸和海豚的叫声如同仙乐般美妙，可是如何让每个人都能感受到这份来自深海里的美好？声学工程师马克·菲舍尔采用了一种声音视觉化的手法，将声音转变成精美的图片，通过细致且极富震撼力的画面，为观者捕捉到了海洋声音里更多的艺术之美。

同样是小须鲸“啵嘤”声转换成的图像，一排被拉长的绿色的“小水滴”如同孔雀的羽毛，细腻、柔软，传递给人们小须鲸声音的柔韧质感。这幅图相较于之前以傅立叶变换为基础转化的图形来说，更好的捕捉了鲸类的声音特征：脉冲，也就是图中绿色的“小水滴”。非常明显，菲舍尔更喜欢一种比较不常用的数学方法——小波变换，这种方法可以将声音分解成比较短的离散的小波成分。“傅立叶变换方法太常用了，以致于人们在考虑如何处理声音信号时，这几乎成了唯一的方法。对鲸类来说，声音还可以转化成很多声谱图无法展现的形式，”菲舍尔如是说。

绝对“治愈”系的海豚之音，同样的声音信号形成的声图，在菲舍尔手中用了另外一种不同形式的小波进行变换，而且在声图上玩了一些花样，得到了这样花朵锦簇的效果。他称之为“艺术能够达到的极致”。他将声音片段一层层叠起来，旋转并且改变其尺度。最后得到的这张复合图像中，花朵的每一轮都代表声音信号中一个不同部分。蓝白相间的花朵仿佛将人置身于深蓝海底，听到那细腻的、叩开人心灵之门的海豚歌声。

这幅表现出小须鲸的声音的图像，黑灰色的画面，虽然不像其他动物那么色彩绚烂，却更多出几分忧郁的线条，如同老唱片般，诉说那些陈年韵事。为了分辨生物种类，海洋生物学家通常会用绘制声谱的方法将动物叫声可视化。这幅图是将小须鲸的喊叫声频率沿时间轴绘制而成的。原始的声音信号通过数学方法中的傅立叶变换分解成正弦波成分。傅立叶变换适用于连续的周期噪声的分析，但是鲸和海豚的声音在音调、音量和长短上都有所变化。尤其是在对某种物种的声音片段进行转换时，傅立叶变换的效果不甚理想。就像你在这张小须鲸“啵嘤”声的线性声谱中看到的那样，细节信息被模糊掉了，独立的脉冲也很难分辨出来。

这是用上幅图中同样的声音信号形成的线性图像，不同的是图像围成了一个环形。由浓及淡的颜色推迭，让人一下子坠入这个图案之中，菲舍尔有时会在图像的外观上玩些花样：比如将声音信号叠加起来，形成一朵花的形状，或者将声图内外颠倒或者是放大其中某一个特征，但他表示在大多数情况下，他更乐于保持声图的原貌。这幅图没有经过任何的艺术加工，是根据加州拉霍亚的西南渔业科学中心录制的声音信号生成的。经过菲舍尔的还原，我们领略到了小须鲸的臻美之声，仿佛有一个出口，在召唤我们去寻找、寻找。

本图是相同的小须鲸歌声经过不同的小波转换产生的可视化效果图。由于有数百种小波类型可以使用，因此菲舍尔选择了其中最能表达小须鲸歌声或是最能产生理想的审美效果的一种。

斑原海豚的叫声

这是亚述尔群岛附近录制的一只斑原海豚的声图。声音录制于北大西洋亚述尔群岛海域。潦草的线条表现出班原海豚的狂野与性感，图中包含了“喀呖”声和鸣叫声。“喀呖”声对应图中的向外放射的直线，鸣叫声对应粗略的黑线。啭鸣哨声在音量上稍微弱一些，所以有可能是来自于其他海豚。

这是亚述尔群岛海上赏鲸活动中录制的伪虎鲸的声音。声音录制于北大西洋亚述尔群岛海域。尽管名字里有“虎鲸”两个字，但是这种生物更接近于海豚而非虎鲸。他们的声音中包含了丰富的高频“喀呖”声，鸣叫声和喊叫声，用来进行回声定位和沟通信息。这幅图中，你可以看到他们是如何同时发出“喀呖”声和鸣叫声的。“喀呖”声沿径向辐射，而鸣叫声是图中间模糊的一团。“喀呖”声和鸣叫声的交错呈现，细致入微又摄人心魄。仿佛有一只只伪虎鲸，在高亢唱着嘹亮的歌曲。

这幅声图展示了某些生物发出“喀呖”声的精确性。这是一只白喙斑纹海豚发出的用于回声定位的信号，“喀呖”声的频率在15万赫兹左右。声音信号录制于冰岛附近的南大西洋地区。乍一看这图，如同哥特大教堂里的宗教图案，纤细的瓣状线形，将人一下子拉入神秘的世界中。

这是菲舍尔将一头座头鲸交配时的低频啸叫和喊叫声转化成的声图，声音的时间轴沿逆时针弯曲成环形。这段声音信号录制于夏威夷。菲舍尔在旧金山开设了一家公司，专门销售这些迷人的声图，将有越来越多的人可以通过画面去感受自己从未听闻的海洋歌声。