声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!

jiangnanjita 收藏 3 1727
导读:  [img]http://img1.cache.netease.com/cnews/2010/2/4/2010020412024280da4.jpg[/img]   图1 白喙斑纹海豚的高频鸣叫声   这是上幅图中同样的声音信号形成的声图,但是菲舍尔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。   [
近期热点 换一换

声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图1 白喙斑纹海豚的高频鸣叫声


这是上幅图中同样的声音信号形成的声图,但是菲舍尔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。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图2 小须鲸叫声的声谱图


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。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图3 小须鲸叫声的小波变换


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。同样是小须鲸“啵嘤”声转换成的图像,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。“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,”菲舍尔说。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图4 小须鲸的叫声


菲舍尔在旧金山开设了一家公司AguaSonic Acoustics ,专门销售这些迷人的声图。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。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。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图5 小须鲸的叫声


这是用上幅图中同样的声音信号经过另外一种形式的小波变换而形成的声图。小波的形式有上百种, 菲舍尔从中选择最能够表现声音信号特征或者最让人赏心悦目的一种。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图6 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。其中包含了“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。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图7 伪虎鲸的叫声


这是亚述尔群岛海上赏鲸活动中录制的伪虎鲸的声音。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。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图8 白喙斑纹海豚的叫声


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。


声学工程师将鲸鱼海豚叫声绘制成精美图片!


图9 座头鲸的叫声


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。


3
回复主贴
聚焦 国际 历史 社会 军事 精选
3条评论
点击加载更多

发表评论

更多精彩内容

热门话题

更多

经典聚焦

更多
发帖 向上 向下