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会议报告:理解声音的世界

一项研究表明,在经过低温回火处理的与未处理的铜管之间没有声音差异后,发现低温回火可能不会增强铜管的声音。

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11 月 10 日至 14 日,来自物理学、工程学、海洋学、生理学和其他领域的研究人员齐聚德克萨斯州奥斯汀,参加美国声学学会第 146 次会议。会议共发表了 700 多篇论文。会议亮点包括:

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面对音乐:许多专业音乐家花费数百美元将他们的铜管、大号、萨克斯管和其他乐器放入深度冷冻。这种被称为低温回火的技术的爱好者说,它可以改善乐器的音色,使其更容易演奏,方法是重新排列构成金属晶格的分子。但塔夫茨大学的科学家表示,音乐家们可能是在浪费钱。Jesse Jones IV 和 Chris Rogers 让一家低温公司将五支专业级铜管放入由液氮冷却的腔室中,将其温度降至零下 321 华氏度,放置 10 小时,然后让其在 20-25 小时内缓慢升温至室温。Jones 和 Rogers 发现,经过处理的铜管与未处理的五支铜管相比,在声音质量上没有统计学上的差异;对铜管的显微分析也没有发现任何结构性变化。六名从初学者到专业人士的铜管演奏者被要求评估这十件乐器的音质,并猜测它们是否经过处理。他们没有发现乐器的音色或可演奏性有任何差异,并且正确识别出冷冻过的铜管的准确率仅为 52.5%:“基本上是抛硬币决定的,”Jones 说。“我还发现,一个演奏者在熟练演奏与不太熟练演奏时,音色变化很大。这让我相信,你最好在家练习你的铜管,而不是把它送去冷冻。”

给耳朵充能:内耳耳蜗中数千个微小的毛细胞是人类和其他哺乳动物听觉灵敏的关键,但听觉研究人员一直无法确切解释毛细胞如何提高我们的听觉灵敏度。为了找出答案,神经科学家 Domenica Karavitaki(当时是麻省理工学院的研究生,现就职于哈佛医学院)和波士顿大学的 David Mountain 使用高速频闪灯(每秒闪烁高达 10,000 次),在毛细胞对正常听觉范围内的电刺激做出反应时,对其进行冷冻快照成像。Karavitaki 和 Mountain 发现,当毛细胞在刺激下收缩时,它们会通过一个称为柯蒂氏器的特殊感觉器官中的通道推动液体。Mountain 说,由此产生的压力脉冲“使器官膨胀,就像一个从一端挤压的水气球”。当细胞放松时,液体会从通道中流出。“也许细胞正在感知这些压力变化,这才是声音放大的真正原因,”他说。他承认,这些结果不会立即带来治愈听力损失的方法或发展超灵敏听力的技巧,“但如果你不知道系统应该如何工作,就很难修复它。”

聆听人体:科学家们不仅在研究我们如何听,还在研究我们的身体如何影响周围的声音。斯蒂芬·孔蒂(Stéphane Conti)来自美国国家海洋和大气管理局西南渔业科学中心(位于加利福尼亚州拉霍亚),他和他的同事们测量了一个空荡、回声极大的房间(他们使用了一个壁球场和他们实验室地下室的防空洞)内部声音的反射脉冲,然后测量当一个人走进房间时声音反射的变化。孔蒂和他的同事发现,人体产生的效果与相同体积的硬椭球体(蛋形)产生的效果相同。声波被身体散射,但被衣物吸收;穿的衣服越多,吸收就越高。这项研究有助于改善家庭影院中心和音乐厅的设计。孔蒂说:“这些结果为预计音乐厅中人体的散射和吸收提供了绝对值,这些参数可用于模拟声音传播。”它们还可以用于设计能够补偿人体及其衣物声学效应的系统:“你可以想象一个系统,可以根据房间里的人数和位置来调整不同扬声器的音量。”

链条帮:道路养护人员通过摇动链条并测量声波在结构中传播的方式来寻找混凝土高速公路桥梁和路面的缺陷。当构成混凝土桥梁内部骨架的钢筋腐蚀膨胀时,会导致混凝土顶层与下方层分离,形成一个裂缝或分层,最终可能变成一个坑洼。拉动链条经过分层区域会产生独特的空洞声音。问题在于,在嘈杂、拥挤的道路上工作时,如何听到和量化这种差异。R. Daniel Costley 和 Gary Boudreaux 正在将一些新的声学科学应用于这种低技术方法。来自密苏里州牛津牛津企业中心的 Costley 和 Boudreaux 设计了一个自动链条拖拽系统,该系统由从推车底部悬挂的链条、麦克风、录音机和一台微处理器组成,微处理器用于分析拖拽链条产生的声音。在明尼苏达州 10 号公路一座桥梁的测试路段上,工程师们能够识别出数十处分层,同时过滤掉离他们仅 10 英尺的汽车和卡车 passing 的喧嚣声。

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