声音鉴定(声音鉴定台词)

声音看得见吗？如果给声音“拍张照”会怎么样？

拍声音。

你可能会想，声音是怎么被“看见”的？毫不奇怪，科学家们已经找到了一些“拍摄”声音的方法，这样人们就可以“看到”它。

旗帜飘扬，波涛滚滚，火焰摇曳。是什么让这些物体“动”起来的？现在我们知道是风“推”着它们——风就是气压分布不均匀造成的空气流。同样，当空空气流入人的耳膜时，我们会听到声音。所以空气的流动就是声音的“象”。但是，空齐没有颜色。怎么才能看到呢？

翻滚的涟漪和摇曳的火焰当然是流动空气的间接表现。如果人们想“看到”声音，只需在声源附近放一盆水或点燃一根蜡烛就能达到目的，但更直接的方法是给声音“染色”。你燃放过烟花吗？到了晚上，烟花爆炸的时候，我们会感觉到一股热浪涌了进来，有时候甚至真的能看到这股气流——一团白烟像花朵一样绽放，然后迅速消散。这不是我们的错觉，而是空气体的流动和热量的增加使得局部空气体的密度发生了变化。当光线穿过它时，会发生折射，使原本无色的空气体“显形”。这就是我们看到的“热浪”。

但是，用加热空气体来“看”声音，既浪费能量，又太危险。我们能做什么？1864年，德国物理学家托普勒通过模仿光学摄影，发明了一种“拍摄”声音的方法，这种方法被称为纹影成像。我们都学过光的干涉现象:两束光相遇会有两种结果，要么互相重叠变亮，要么互相抵消变暗甚至消失。这正是我们如何“染”透明空气体——当光穿过均匀透明的介质(如空气体)时，我们只会看到均匀明亮的光，但如果加入另一束光与之干涉，我们就能清楚地看到明暗的纹理。这一片“染”空气就像一个幕布。声音在空气体中传播时，所到之处激起的涟漪都会出现在幕布上。

纹影成像法的本质是利用声波引起的不同密度的空气体对光源的扰动，将肉眼看不到的气流变化转化为可见的图像。在纹影成像的基础上，科学家们想出了一种新方法，寻找不同密度气流对光的折射规律，直接计算出空空气密度在起始声时的变化，并转换成图像。

有了纹影成像，各种物体发出的声音都藏不住我们的眼睛:从太阳移动的声音、火箭发射的声音，到蚂蚁咀嚼的声音、细胞移动的声音，都不再是看不见的、抽象的，都有独特的纹影图像。据此，科学家可以研究声音产生和传播过程中的空空气动力学。

“声学照相机”拍摄飞机噪音

但是纹影成像法虽然可以“拍”声音，但是精度不高。当多个物体同时发声时，纹影成像方法就无能为力了。

诞生于20世纪90年代的波音777是当时很多长途航线的首选。它的动力和载客量满足了人们的需求，但人们很快发现了一个重大缺陷:在起飞和降落过程中，飞机经常像汽笛一样鸣响，这在正常飞行中是不应该听到的。噪音的频率很快被确定为2000 Hz左右，但飞机工程师无法确定噪音的来源，因为在飞行中，除了巨大的发动机，飞机其他各部分的振动以及机身与空气体的摩擦都会产生噪音，在如此复杂的噪音源中找到一个不显眼的噪音是非常困难的。

2001年，美国波音公司的研究人员终于想出了一个方法:在机场的跑道上铺设一个直径约46米的螺旋阵列，上面有数百个麦克风，用来记录波音777飞过空时发出的噪音。研究人员终于找到了2000 Hz啸声的来源——飞机主翼前部的加热孔。当迎面而来的气流通过洞口时，就像人吹笛子一样，产生巨大的噪音。

波音公司研究人员使用的麦克风阵列被称为“声学相机”。声波转换成电信号，通过软件绘制出声能的分布，来“拍”声音。声学照相机的原型诞生于1880年。它利用双耳定位的原理:通过计算接收声音的大小和时间差来定位声源。接收声音的麦克风越多，声源定位的精度就越高。

画出声音的三维图像

很明显，这种声学相机可以“拍”声音，但是成本极高，数据处理非常复杂。受光学摄影技术的启发，科学家们制造了一种新型的声学照相机。

1947年，匈牙利科学家加布提出了一种拍摄3D图像的巧妙方法:他使用激光作为照明光源，将光源发出的光分成两束，一束直接射向摄影底片，另一束被拍摄对象反射后射向摄影底片。这样拍出来的照片，随着光影的变化，可以拍出和原物一样的3D图像，这就是所谓的“光学全息技术”。受此启发，声学研究人员提出了“声全息术”的概念:发射超声波与待测声源“碰撞”，将其激发的水波或空空气波的变化转换成声音的3D图像。

声全息可以更好的弥补纹影成像的不足:由于声全息相机可以从多个角度、各个方向捕捉声音，将声场中的声波一个一个的收集起来，因此与纹影成像相比，声全息相机在排除干扰、定位声源方面更加强大。其成像分辨率更高，声源定位更准确。无论声源是稳态还是非稳态，静止还是运动，都逃不过声全息摄像机的“挑剔眼”。与麦克风阵列相比，它的成本要低得多。

声相机不仅可以很好地实现纹影成像的应用，还可以像声相机一样用于故障源的查找，在军事武器的制造和改进中也很有用。一些国家应用声全息技术来降低战斗机的振动和噪声，大大降低了战斗机的噪声，大大提高了战斗机的隐身性、可靠性和舒适性。声波相机还可用于水下设备降噪和目标识别，提高水雷战斗力。