看见声音|声音的“虚拟现实”

来源: 中科院物理所

声音为何能够如此神奇地挑动我们的情感?声音知识只是一种物理振动现象,还是某种更加动态的东西?在这篇文章中,我们将探讨声音理论的演进,声音背后的数学逻辑,以及设计师和建筑师将声音可视化的可能性。

声音的力量

每个人都会对某种特定的音乐产生一定程度的情感变化,可能回忆起一段褪色的记忆,或者仅仅是愉悦心情。对于这个问题,不难相信,声音具有激发我们的大脑产生任何视觉对象的潜力,有时甚至影响力更大。然而并不是所有的声音都具有同等的激发作用。是什么使声音在心理支配方面产生差异?

瑞士“state of being”Biel双年展中的“In Silence”作品

为了理解这一现象,我们必须了解有关声音本质的结构。一般情况下,声音中的谐波作为基本振动音符使音乐与使人烦躁的噪音相分离。音调和和弦的变化组成和声,有节奏的推进,使听者的心灵无法自拔。例如在爵士乐中,和声的产生依赖于各种乐器产生的声音的延伸与释放,平衡和叠加。为了在一段音乐中创造多样化的体验,和声常常由一种单一的乐器打破,由音乐家进行独奏,而后其他乐器陆续加入,叠加成统一和声。

谐波曲线

自古以来,声音一直被认为远不止一种只是使耳朵愉悦的东西。“它就像一种形而上学的抽象代数,音乐的知识只有少数人通晓,但是音乐原则却能被大众本能的感知和影响。在柏拉图之前,孔子就认为,‘乐’是道德教育的最有力的工具之一”。为了创造世界的平衡,组成世界的元素必须是和谐的,而实现这一目标,我们必须进一步进入声音的深层结构。

宇宙的和谐

声音的数学

宇宙在梵语中被称为Jagat,意思是某种运动的东西。可能世界上没有任何事物是没有力和运动的。而每一种运动都会产生振动,因此缔造不同的声音。虽然这些声音不一定能不人耳听到,但确实作为真的声音存在。这意味着物质的每个元素都会产生声音和元素之间的关系可以通过声音的关系来表示。这证明了为什么占星术,炼丹术,几何等都以和谐关系表达自身。
据法国诗人波德莱尔所言,如果一个人的头脑有一些数学资质,人们可以观察到音符背后一个巨大的数字的节奏运行,一直保持着艳丽的和感性的性质。所以理论上的数字强烈暗示这物理现实,在物理和形而上学之间建立起联系。音乐的数学规律是整个宇宙和谐的一小部分;因此,当我们意识到在音乐与宇宙相同的特点时,一点也不意外。例如,中世纪的音乐宇宙或天体音乐理论就是指天体的运动和它的运动产生的不同声音都与和谐数列呈比例关系。

The Celestial Harp理论,认为恒星和行星的运动都有关音乐

毕达哥拉斯是许多发现宇宙运动和它们的和谐之间的数学关系的人之一,并提出了“星球的音乐”(the Theory of the Harmony of Spheres)理论。在他之后,柏拉图,西塞罗,迪欧卡西乌斯,亚里士多德,追随着他的脚步,一直到最近的史蒂芬·霍金谁说明了开普勒用来导出行星运动第三定律的行星系统的音乐模式,催生了今天的太空时代。

球体的和谐

开普勒的星球和谐

声音的形态

声音记录器

声音的魅力持续了二十个世纪,在历史上我们能够无数次发现声音被转译为几何图案、比喻或文字。谐波记录器(Harmonograph)就是一种采用“摆”这种机械装置来将和谐的数学关系以几何的形式记录下来的设备。在维多利亚时代就有这种能画出复杂图案的简单仪器,它们被称作 harmonograph。harmonograph 是一个经典的数学玩具,它利用钟摆原理绘制特殊图案。而这个装置的发明一般归功于苏格兰格拉斯哥大学的数学教授 Hugh Blackburn,他研究了如何用这种看似简单的设备制造多种重复性动作看它如何随时间推移而表现出不断重叠和变化的图案。

美国艺术家Robert Howsare发明了一种利用两个唱机制作的一种非传统的版画设备。虽然方法很简单,但它产生了相当强大的视觉效果,非常类似于那些谐波记录器。

音流学Cymatics

音流学Cymatics是另一种更直接地模拟声音振动的装置,就是研究与物理形态有关的振动现象,这种物理形态产生于某种特殊的传导体发出的声波的相互作用。

跳舞的水

艺术家奈杰尔·斯坦福(Nigel Stanford)的音乐视频《声音形象化:科学vs.音乐》(Cymatics: Science Vs. Music)将科学与声音无缝融合在了一起,让我们想起艺术家Susi Sie为Glitch Mob的歌曲拍摄的“跳舞的水”MV。斯坦福的作品既是一场科学魔法秀,也是一次让人忍不住要跳舞的表演。 由萨希尔·达乌德导演,视频中斯坦福和其他音乐家在一个光线昏暗的工作室中灌满了数字加强的音波,让一切可以活动的东西震动了起来。随着他触动键盘,克拉尼板上的沙子仿佛获得了生命,隐约呈现出精确的几何对称图形。房间里,一盆磁性液体跟着斯坦福的每个音符和停顿而跳动变形,鼓的声音让液体摆脱了重力,颤抖着在半空中翻滚。随着歌曲的进行,画面愈演越烈,在最后的特斯拉线圈中达到高潮。更神奇的是,这首歌是在视频拍摄完成之后写的。
位于纽约世贸中心四号楼的predator装置位于一个磁流体池的上方,这种液体在受到磁干扰时会形成明显的穗状波动。一块写着“请问问题,predator将会回答你”的牌子吸引游客们对着predator说话,然后predator会把声音转变为磁电荷,让下面的磁流体发生波动。为增强效果,磁流体产生的穗状波动会被4K摄影机拍摄下来,然后在观众周围的16个4K显示器上显示出来。游客声音的快速可视化激活了这个装置,让游客们觉得predator系统就在他们自己的眼前被赋予了生命。

自然声场的形式

正如医生和自然科学家Hans Jenny所言,这些结构让人想起了曼陀罗和其他自然中重复出现的形式,实际上是一种将生成声音的振动中的不可见的力场可视化的过程。

在浩瀚的海洋中,除了惊涛骇浪的怒吼之外,其实还有优美动听的歌声。鲸类和海豚都是海洋中著名的歌唱家,它们的歌声不仅仅优美动听,而且“看”起来也赏心悦目。声学工程师马克·费舍尔利用一些特殊的技术将鲸类和海豚的歌声变成一种可视化的美丽图案,而且该技术可以比传统的鲸之歌可视化技术捕获更多的声音信息。

声音可视化艺术

噪音椅:里约热内卢接头噪音(Noize Chairs)

设计师 Estudio Guto Requena 和他的团队,将三款由巴西在地艺术家设计的经典椅子,混合里约热内卢日常街头噪音的录音,透过 3D 打印技术制成数字模型。噪音椅综合巴西当地的艺术与生活,重现为传达多重感官体验与文化内涵的艺术作品。

虚幻天鹅湖(Swan Lake)

日本设计师、艺术家 Tokujin Yoshioka 的作品,总是能让人以为自己置身梦境中。他最擅长将虚无缥缈的东西实体化,把不属于人间的、像来自另一个世界般,书中、画中才会出现的世界,以触摸得到的形式真实摆放在观众眼前。Swan Lake 是 Yoshioka 个人展览 Crystallize 中的一个装置艺术,架高的玻璃棺木中,装着发光的水蓝色冰晶,这些结晶被放置在播放天鹅湖音乐的环境之中长达六个月,接受声波震动,自然生长成现在的样子。Swan Lake 看起来虽然像雕塑品,Yoshioka 却认为它是大自然「画」出来的一幅水晶画作。

克拉尼图形

瑞士设计师 Demian Conrad 帮洛桑的卡莫拉塔交响乐团(Camerata Orchestra)设计形象视觉。Conard 想要营造奇异的音乐氛围,同时避免太过精准的绘图。于是他灵机一动,想起已有200 年历史的声波实验「克拉尼图形」。克拉尼图形由德国物理学家 Ernst Chladni 发明,他在小提琴上撒上沙子,然后用琴弓拉小提琴,结果这些细沙自动排列成美丽的图案,并随着演奏曲调频率的不同而变化。Conard 用计算机程序仿真克拉尼图形,创造出一系列结合乐团标志的黑白图案。

在数字化的现代社会,电脑已经扩大看几何形状的范围。由模拟装置产生的任何几何形状都可通过可视化编程语言进行数字化定义。如今,即使在具备了数字化工具,我们仍然在很大程度上忽视了声音的神秘特性。声学不仅仅是建筑空间中的隐喻或技术。凭借数字化工具的巨大范围,声音和空间的合并方式是无限的。这种融合可以空间通过与能量内在的动力场的同步,模糊建筑环境中物理和形而上学的界限。这种融合能够增强声音带来的体验,同时揭露出声音的巨大神秘本质是什么吗?

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perguntado 05 Jan, 09:19

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pergunta feita: 05 Jan, 09:19

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última atualização: 05 Jan, 09:19