Пузырящаяся тишина обнаруживает незаметные звуки
Существует даосская притча об ученике, что задумался над вопросом: «Какой звук возможно услышать от хлопка одной ладонью?». Он продолжительно ломал голову и по окончании осознал, что это звук тишины.
Легенда ветхая, но к феномену беззвучности люди опять подошли через большое количество столетий. Но уже с научной точки зрения.
У человека приблизительно 200 миллионов светорецепторов, 10-20 миллионов несут ответственность за чувство запаха и всего 8 тысяч оказывают помощь слышать. Но, не обращая внимания на это, «проигрышность» слуха по сравнению с другими эмоциями неочевидна, поскольку восприятие звука – самое стремительное.
Это необычное различие связано с тем, что операции со звуковой информацией происходят в мозгу мгновенно, и они намного правильнее, чем каждые современные компьютерные программы-анализаторы звука.
Как же такое осознавать? Так как в наши дни разработки развиваются с возрастающим ускорением!
Может, способы анализа грешат неточностями и недостатками?
Это не поверхность Солнца и не кипящая лава.
Так выглядит на диаграмме шум радиоэфира, обработанный и изображенный посредством нового метода (иллюстрация с сайта pnas.org).
В отыскивании новых подходов к изучению звука исследователи из университета Рокфеллера (Rockefeller University) предложили новый метод работы.
Отправной точкой явилось утверждение: выяснить громкость какого-либо тона человек может, в мыслях сравнивая её с тишиной. Иначе говоря исследователи осознали, что им нужно создать математический метод, что трудился бы не со звуком, а с его отсутствием.
Данный метод должен был бы воображать данные в графической форме, причём не в общепринятой — в виде амплитуд – потому что, как вычисляют исследователи, она весьма неудобна.
«То, что мы придумали, превосходит все существующие методы анализа, – поведал участник изучения Марчело Магнаско (Marcelo O. Magnasco). – И дело в том, что мозг, быть может, как раз этим способом и пользуется».
А принципиальное отличие новшества пребывает в том, что новый путь изучения регистрирует именно те области, где звука нет.
Слева направо: постепенное усиление громкости одной из частот в белом шуме.
Условной величине А=1 соответствует самоё чёткое значение амплитуды (иллюстрация с сайта pnas.org).
Для изучения употреблялся так называемый белый шум – то, что возможно услышать, включив ненастроенный радиоприёмник. Особенность белого шума в том, что он складывается из звуков фактически всех частот приблизительно однообразной громкости.
Применив собственный метод, экспериментаторы начертили графики, изобразив любой тон, отложив по горизонтали время, а по вертикали – значения частот. Но получавшиеся диаграммы выглядят достаточно необычно — они напоминают по внешнему виду пузырьки пены (увидим в скобках, что в этом случае речь заходит, очевидно, об абстрактном изображении экспериментальных данных, а ни о каких-то настоящих «пузырях»).
В одном из опытов с применением новаторского способа первоначально – как и в других опытах – исследовался белый шум. Учёные записали его звучание, а после этого посредством собственного метода выстроили график, на котором тонам, соответствующим шуму, они прописали яркий цвет фона, а те места, где частота определялась слабо, были обозначены чёрным цветом, а где она по большому счету «молчала» — обозначались голубыми точками.
На диаграмме продемонстрирован спектр голоса певицы, выполняющей партию Королевы Ночи из «Чудесной флейты» Моцарта.
По вертикальной оси отложена частота в килогерцах, по нижней – время в секундах (иллюстрация с сайта pnas.org).
Оказалась «пенистая» картина, в которой пузыри – это территории, где звук весьма негромкий, а в центре полное «безмолвие». Вот так шум на их схемах был довольно-таки «безлюдным».
Скоро, в то время, когда посредством аппаратуры начали увеличивать громкость одной из частот, заметили, что диаграмма фактически не поменялась – остались те же «вздутия», что и раньше.
Но в то время, когда громкость возрастала, увидели, что территории молчания на графике распределились так, что пузыри собственными сторонами на графике стали образовывать линию, которая с повышением громкости становилась всё прямее. Эта линия и соответствовала значению усиливавшейся частоты!
Вот так, парадоксально, было получено изображение громкости посредством контраста с тишиной.
Весьма интересно то, что в этих опытах не требовалось разлагать спектр сложного звука по составляющим, а «основная» частота сама «выдала» себя.
Спектральный анализ голоса комнатной птицы зебровой амадины (Taeniopygia guttata). По вертикальной оси отложена частота в килогерцах, по нижней – время в секундах.
Как утверждают исследователи, уровень качества таких графиков высокое (иллюстрация с сайта pnas.org).
Магнаско рад достижению и, что важно для естествоиспытателя, уже знает, как возможно применять результаты работы. Он уверен в том, что потенциальная область применения легко неограниченна.
Метод может понадобиться для выделения нужных частот в сложных звуковых спектрах в радарах, сонарах, в программном обеспечении для распознавания речи а также при анализе данных электроэнцефалограмм, в которых кроме этого измеряются бессчётные значения отдельных частот.
Мысль о том, что тишина содержит глубочайший суть, получила рациональное подтверждение. Были рады ли этому даосы либо, как это им и надеется, остались равнодушными – пока не сообщается.
