声音可视化——音流学艺术应用研究

　　摘要：处于新媒体技术之中，音乐可视化收获了较大的发展，随后，作为其分支之一的音流学亦缓缓地走入了大众的视野之中。

　　声音可视化很好地融合了视与听，它以视觉为关键部分，将声音视为载体，并让大众在其中充当诉求对象，经新媒体技术等等各大传播渠道，运用画面以及影像来完成对音乐内容的说明。它可供给一类绝佳的视觉呈现技术来为解读和比照出音乐作品其形态所具的表现力、内部与外部结构而服务。

　　从新媒体艺术诞生至今，其创作模式总体而言皆是把视觉当作其中心并辅以听觉，运用与日俱进的技术方法以呈现“声画合一”。现如今，在科技的突飞猛进之下，科技和艺术间的融合亦愈趋普遍。声音可视化亦顺理成章地进入了大众的视野中，而在启发大众智慧的能力上，这类声像共同体亦精进不少。尽管针对音流学的研究起始于19世纪，但纵观声音可视化的整体推进历程，音流学真正为大众所熟悉并融于声音可视化的时间尚短。另外，因特网的迅猛推进亦给声音可视化的传扬敞开了方便之门。图像和声音间的融合也愈趋密切，此外它们互相融合的作品也愈发为公众所重视。

　　在本篇文章中，作者亦会用个人薄见就“声像合一”课题点出本人的研究以及浅显见解。

　　关键词：音流学；声音可视化；结合；克拉尼图形

　　在科技的极速推进下，科技和艺术的融合已愈趋广泛，新媒体艺术亦随之诞生。而声音可视化乃是新媒体艺术内的一大关键部分，亦获得了较大的推进，缓进于大众的生活空间中。在启发大众智慧的能力上，此类声像共同体亦精进不少。因特网的兴盛，给声音可视化的传扬供给了诸多便捷路径。图像和声音这两大迥异的传播渠道的互融亦愈显紧、密，它们融合后，其产物的未来空间亦倍受瞩目。

　　因声音可视化指向于众多领域，故而其处置方法极多，但是在某些情形下它并非能完全明晰化地解释出声音实质上产生了何种物理反应后方才能使得声音由此而生。而音流学能被诠释为把音乐起源当作初始点的那类艺术形式，故而极易于呈现出此声音本要传达的实际形态。

　　在欧X家，就音乐可视化所展开的研究已达几百年之久，并趋于成熟。而对克拉尼图形所作的研讨乃是欧美音乐可视化整体研究的一大标志果实。克拉尼现象即为把声音经音频而转换为视觉元素思想的物理现象所展开的研讨，音流学即为通过声音本身的共振现象而生成的有律可循的图形。而就声音共振这一现象，达芬奇和伽利略、虎克等天才早在他们那个时代就已有所研究，不过实际上发现克拉尼图形的另有其人，他就是德国著名科学家——克拉尼，只是该现象的名称Cymatics实质上是由另一位研究人员HansJenny所创。克拉尼图形的生成极具趣味性，其借用了沙子以及水等介质而从金属板上来完成声音振频的传送。现在，该项研究经由高端科研仪器已能供给出众多声音振频的相应变量，并收获更具繁杂性和各类声音图形。

　　实际上，在电脑刚刚普及时，声音可视化就早已为人所知。即电脑windows系统内所配的Mediaplayer中已有该项功能，在使用者播放音频文件时，系统即会自行地对它展开解析，将其转化为跟着音乐节拍而起起伏伏的线条，这即为最初诞生的“声音可视化”。

　　人们加工声音可视化的根本条件即为“视听联觉”，当今的声音可视化的具体转变亦大多借助于通感和联觉等根本形式。不过，因视觉与听觉存有着原始差别，该类感觉一般不太好描摹，联系亦常是不清晰和难以推敲的。本篇文章试着对声音展开理智的数字分析，探讨出声音可视化的多元表达方式，来收获具有创造力的视觉语言，给新媒体艺术范畴内的声音可视化的传扬开启全新理念。文章重点选用的研究办法囊括了收集和实验办法、对比等等。

　　基于把声音当成视觉语言并使其运用得以更趋成熟，本人会融合全新视觉语言，借用后期合成以及互动技术等等办法，于声音可视化界限内的繁多表现方式和路径，令它可更为充足地展示出作品最后的效果。假若声音意象和视觉意象互相融合得天衣无缝，或能明效大验。

　　考量到当前学界在声音可视化上所存的研究成果后，作者对此课题本有的研究意义已有薄见，即，声音在大众心中始终是用听觉这一模式来展开的，但人们仍能借助于音流学来令不具有能见度的声音得以呈现，并深层化地触及声音可视化的根本性质。

　　人对外部世界的感应仰赖于视觉和听觉这两大关键通道，它们是人类最初始及最常有的两大行为，对于人的个体认知中的一切行动而言皆无以代之。经各类视、听感官而领会外部世界的最显直观以及自然而然的方法即是“观”与“听”。眼和耳分别如同镜头、收音机，故而人所触及的即为借助于视听媒介的所选选项，筛选后有着独特的欣赏和倾听维度的拟化世界。音乐可视化这类作品的创作绝非是一类简易的计算机3D动画的打造，而应为实际立体画对于沉浸式虚拟环境的重点营建。沉浸感所指的为人们在专注于音乐可视化这类作品时一直存有的如入实境的感受，它乃是基于参与人员这一核心的一类高级体验。沉浸感令观看者对场景极为入迷，忘了自身实际处境而融入到音乐可视化的此类作品中，变成了其中的参与方。音乐可视化这一艺术形式能使其创作形式得以延伸，把沉浸艺术与虚拟技术融合于一体并融入到现代传媒中，使图像以及声音、影像等等融合为一，为观赏者供给了极具包围感的视觉、听觉沉浸体验。

　　在未来的屏媒时代，音乐可视化重点所运用的沉浸式艺术其展现形式会变成流行的创作方法，图像媒介其后的发展会和沉浸密切关联，令观赏者能和外部条件相互隔开，借由人体自有的感官系统又或是别的认知系统而把视角由实际空间延展或是移至幻觉环境内，令视觉掌握主动时对参与人员其感官系统进行包围，并令其更具切实感。

　　数字化虚拟技术工作时的核心功能为虚拟，当进行创作时，它会把复制以及模仿、虚拟等等各类创造行为灵敏地归于一致的整体结构内。复制和模仿各自对应的真实、虚拟所对应的超真实在将来的音乐可视化其艺术行为中难以分割。

　　古希腊的两大哲学大师柏拉图、亚里士多德曾指出，音乐存有着伦理道德属性，能潜移默化地对个体性格以及行为、思想生成特定影响。声音艺术要仰赖于听觉，是空间与时间互相释放效能的艺术，其构成方式众多。单纯来讲，声音艺术作品并无现实存在的具体空间性质，而仅拥有时间层面的连续以及变动性质。任一单一的声音艺术作品皆难以立刻为听者供给空间性质这类印象，但新媒体技术却能令观看者在聆听作品时亦沉浸于某一些被创作者设定的世界中，进而令其在观赏艺术作品时更融入其中。众所周知，声音艺术其实是属于时间的，其一直处于运动和流动状态中，在作品内偶有一些停顿，但这只是考虑到接下去的运动而为其准备的所谓情感铺垫。由于声音只要完全静止即代表着曲终，故而在整个声音艺术作品之内每时每刻皆有运动。由此可知，其必定存有着空间状态。

　　池田亮司在日本国内的电子音乐界极富盛名，他素来以细腻手法而对超声波学以及频率学、声音自有的根本特性展开探索。池田亮司把声音看作是一类“感觉”，并就此展开研究，力图表达出这类感觉和人的感知间所存的关联性。其作品《普朗克宇宙》以量子物理原理、宇宙天文学原理为根本，从超对称理论出发并借助多媒体可视化这一重点形式，展现了量子物理学理论内迥异的尺度、维度之下的“宇宙”。他运用巨型投影把建筑空间融入于声音环境中，并构设出一个令人彻底沉浸其中的环境，引领观赏者抵达普朗克长度的观赏角度，探讨人们对自然世界内极微以及极宏形态的潜在感知能力。

　　

　　令声音达到形象化的整体过程，就是音流学，它大多会经由一类介质的震动，譬如说沙子、水来完成。追溯其历史可知，达芬奇以及伽利略、英国学者罗伯特虎克以及恩斯特等人都曾对回声现象有所研究，其中，恩斯特还成为了运用金属盘子进行试验的第一人，其先是把沙子完全覆住金属盘子，随后该盘子即会显露出如下图所示的克拉尼现象。而另一位对该领域展开深层研究的则是1970年代的学者HansJenny，他受到了前人的鼓舞而决定从事该领域的研究工作，并独创了“音流学”这一名称。

　

　　不过，引领我们走入现代音流学世界之中的则是学者约翰•斯图尔特•里德，他带着我们再现了克拉尼的试验。在下方图示里，放于最上边的为一片金属片，它相当薄，它和声音驱动器是互相联接的，且跟着频率发生器所作的振动而生成了迥异的图像。在频率有增的时候，薄片的上方图形亦将将繁杂易变。

　

　　声音实际上是在物体震动时所生成的声波。它必定要经由自然界之中的空气或者固体、液体介质来传播，它属于一类波动现象，可被动物或者是人类的听觉器官来感知。初始时有所震动的物体被称为声源。声音借助于“波”这一方式而完成振动传播。

　　声音属于“波”的一种，一般频率介于20Hz~20KHz的声音能为人的耳朵所感知。在物理性质里，声音通常是经物体的震动而生成的，其发声物即为“声源”。物体于1秒内所具的震动次数即为“频率”，其单位为HZ，中文名是赫兹。人耳能够听见的声音其频率介于20Hz–20000Hz之间，而介于1000Hz—3000Hz范畴内的声音最为敏感。

　　“音调”是声音所具有的三大关键“主观属性”之一，与音量和音色并列。音调描绘着声音的频率的具体高低。它代表了人类听觉辨识出某个声音的声调其高低指数。音调一般为声音频率所掌控，且和声音强度有所关联。

　　3.2-1音流学形成条件

　　因前述部分可知，声音必定要借助于物体震动方可生成，声音在传播时应有介质的参与，其音量到底是高或低，是由物体在振动时所具的频率来确定的。音流学所要研讨的即为和物理形态关联密切的振动现象，某一类特别的传导体所传递出来的声波在相互作用之后即生成了这一类物理形态。

　　在上个世纪之初，克拉尼开创了一类能对音流学图形作直接观测的极易用技术，他把匀匀的细纱先撒于某片平板的上面后，使用小提琴上的弓配件，于平板部的边缘展开拉弹操作，令平板生成特别频率的相应振动。这时，细纱将停于并无振动出现的节线上。并未处于节线之上的那部分细纱则跟随着运动的振荡而不断地跳动，直至细纱最终弹回节线位置，且停于无法振动的那段节线之上。如此即生成了所谓的音流学图形。

　

　　3.2-2音流学图形与频率的关系

　　纵观音流学图形所谓的改变，重点就在频率上。在众多可运算得出频率和图形间关联的办法中。驻波运算是理智地对音流学展开探索的一大必备计算方法。

　　驻波是2列朝着完全相悖的方向进行传播且振幅和频率基本一致的“波”叠合后才生成的。它囊括了一维和二维驻波等等。用特定的频率以使得弦乐器出现弘线震动之后，其弘线即会生成相应的一维驻波。而话筒上的膜片以及锣鼓的鼓面所成的驻波会分散于平面或者是曲面之上，它们属于二维驻波。将细纱撒于准备好的薄板的上面，在薄板有所震动的同时，其细纱立刻会显现出各式模样的图案，图案是否有变取决于振动频率，这类图案的发现者是德国学者克拉尼，故而又称为“克拉尼图形”。其过程中所用的薄板则叫做“克拉尼板”。

　　经由本次的简易试验后可知，在频率较低时，克拉尼图形其繁杂度亦显得较低，在频率慢慢变高时，人们可收获的图案亦会持续趋于繁杂，下方图示为试验进程内所搜得的部分数据和图案。

　　142.2Hz 225.0Hz 1450.2Hz 3139.7Hz 3678.1Hz 5875.5Hz

　　本次进行的实验中，由于仪器的部分细微故障，譬如铝制平板误与振荡器有所触及和电压在输出时有失稳定度，故频率偏差或许将在±0.2赫兹的范畴之内。不过可明了一点，即唯有在特定保持的频率内方才能显露其固有的图案，这一点是不存在随机性的，且在迥异形状的铝制平板的上方其显露的图案亦有大差别。

　　3.2-3音流学图形与不同介质之间的关系

　　对于音流学而言，在其中不单可用上述试验方法来完成，且能够与流体和火焰加以交互。

　　于流体之内生成克拉尼图形时，其原理亦与前述的借助细纱展开观测的原理近似，即依其频率的具体高低来互换。若属低频率，那么图案偏于简易，否则只会愈趋繁杂。实质的进程内，细纱能够以最为理智的视角来解析出音流学之内的“克拉尼图形”，而相较于细纱，在液体这一形态下，后者将更具艺术感染力，由于处于试验之中时，哪怕是单一的固有频率在流体之内出现，流体亦将持续运动，且流体比照于细纱而言更显柔性，并且能在切换频率时反应迅捷，为整个艺术创作供给更大空间。

　　音流学和火有所关联的装置即是“鲁本管”装置。“鲁本管”管体中部含有诸多孔，仅需朝它通进相应的可燃烧器体即能令其点燃。根本上来讲即已落实了整排的本生灯，但实际上，可将艺术性展现完全的却是于管内播放声音，由此而成相应的驻波。也即，某些空间区域之中的空气实际有着特定的波动形式，某些振幅相对较大，另一些的振幅则较小。如此即干扰了管中的空气进于大气中时所具的流速，并使得火焰高度亦受其干扰。即，能够把它运用在声音可视化的范畴内。

　

　　国外，某一些学者将其作了更深刻的表现，改为了平面形式的“鲁本管”，即，于初始仅有单根管的根本上，改为方形的群。经由在管内播出音乐这一点，来构成和克拉尼图形几近一样的形态火焰，其效果较于之前更吸精，其可变性亦变大。

　

　　4.1.1海洋学中的应用

　　音流学可有助于人类对隐藏世界的探索，譬如，在海洋学这一学科内，从对海豚所发出的声响波图形的观测可知，事实上，海豚语之中的词汇量正在增多，我们也祝愿，不久之后人们即可更为深层次地了解到海豚们之间究竟是怎样互动的。

　　4.1.2互动艺术中的应用

　　一样地，人类亦可在孩子的教育上应用音流学，此为一类专供小学生来运用的装置，它可经由对手的移位的追踪来把控克拉尼图形，并使其移动，且能对手势给予行为反馈。

　　4.1.3声音可视化中的应用

　　这里用CYMASCOPE来演绎著名英国乐队平克•弗洛伊德的代表作《MACHINE》并得出其及时音流学图形。由此可见，当歌曲开始后，克拉尼图形亦是伴随着音乐频率其实际高低而实时改变的。在作者看来，这一类声音可视化的展现形式相当直截了当以及独特、精彩。

　　4.1.4自然学科中的应用

　　其实，音流学亦可被用于对自然展开观测和探索。事实上，人类重塑了自然的原模型。譬如，图4.1.4-1的左、右边分别是自然界里面的雪花和经由音流学造出的雪花。而图4.1-4-2的左、右边则分别是自然界里面的海星和经由音流学造出的海星。那么，这些又意味着什么呢？实际上，仍然有诸多的奥秘等着人们去探索。

　

　　4.2.1《ScienceVs.Music》MV

　　在对音流学进行相应的运用时，有一个很典型的案例值得一提，即来自新西兰的音乐制作人NigelStanford所拍摄的Cymatics:ScienceVs.Music（即“声波可视化：科学与音乐”）这支MV。

　

　　在MV开头的那个沙子图形其实仿拟了克拉尼试验，其详细操作是把音箱经由预备的独立放大器及用电线作好连接，将其连于某块铺设好的有细沙物质的薄金属板板体上，电子琴以及金属板在达至共振状态时令沙子尽显出迥异模样的几何图形。一开始，创作者想运用真实音调所展露出的图案，不过一般声音所呈出的图形并不凸显，且图形好看的声音又显得过高、刺耳，故而其最后选定了657Hz、932Hz、1565Hz、3592Hz这四类样式不俗的图案，且活用声音合成器来创作出MV内可听得的声音。

　　第2号试验即为“软管试验”。在其进程中，在音响并无声音响起时，水流径直地向下冲了下来，但在音响有了某些固有频率之声响起时，径直朝下的水流便即刻扭曲。工作人员先在导演家的浴室中进行了拍水流的另外试验，最终知得，25HZ的音频和一样数字的频率所拍出的那类旋转水流恰恰就有契合的半径，且几近于静态。

　　软管、架子鼓借助于技术完成和扬声器、低音炮间的相连接，当水在螺旋形状的试验软管中成功冻结时的一瞬，摄影机用25赫兹的帧速率完成了整个记录过程。由于要防范水出现满溢现象，整个MV创作小组要持续地在实地展开水流的排出操作。

　　第3号试验其对象即是扬声器盘，先试过了各类迥异液体后，把已有液体注入好的盘子放置于音频大概在50赫兹-100赫兹间的扬声器其顶上位置。在落实了几多试验之后，选定冻后的伏特加酒来取而代之，这主要是因为，此类液体所具的厚重感恰如其分。

　

　　第4号试验针对的试验对象即是铁磁流体，团队令音乐节奏与试验中的电磁铁开关的步调达到统一，呈现出不一样音调于铁磁流体之内实际生成的回声。选定体积适当的磁体，可用达标的速度来达到必须的“刺状形态”。当磁场已关之后，利用其液态磁体处于盘内的回声所引来的波来说明声音自有的形状。

　　第5号试验针对的对象是鲁本管，Shahir认为可使用焰管来进行试验。在音频和焰管这两方的共振其频率基本一致时，管内含有的液化气会分出高和低不一样的分区，并使得火焰所对应的高低受其影响。最终阶段导演联想到了管风琴，因此他敲定要在此段运用管风琴的弹奏声。当管中的可燃气体满满的时候，和扬声器实现相互连接后，各异的音频即刻生成差别很大的压力波，并经由压力波作用而使得火焰所对照的高、低外形受到干扰。

　　此MV视频要表达的，仍然是音流学所要研究的内容。音流学的理论指出，每一类振动波实际上皆有着与其对照的绝无仅有的波形图形，伴随着音波其频率的升，“波”要展露出来的物理图形亦会愈来愈趋繁杂且致密。

　　4.2.2英国互动装置《VI》

　　英国的一位青年Dimitri(英文全名DimitriHadjichristou）构思并最终制成了一个极具特点的玻璃作品，该作品与乐高玩具颇有几分相似，有着几乎相同的3D打印音乐合成模块，可对声音进行相应的转换，令其反应出视觉与触觉。此作品被命名为Vi，以辅助失聪或者备受听力障碍折磨的儿童来感知各类音乐的精彩，并体会和触及这些声音。

　

　　青年Dimiri展开Vi创作是基于大学毕设的需要，并寻得令人感受音乐艺术的代替办法。在进行研究时，他从一家苏格兰国内的儿童聋哑人学校那里首次知道并看到了共鸣板。

　　Dimitri很快就投入了音流学研究，并很快就想到了要针对小朋友们的需要而设计出一个相应的可利用共鸣板来感受音乐的简易产品，让孩子们能够借此产品而在音乐的海洋里徜徉。

　

　　Dimitri的设计由两部分构成，也即为模块化了的Korg合成器与装配于木制筒以及玻璃器之中的扬声器，其形状为漏斗形。儿童能够双手抱着木筒以便于体验振动，略显疏松的球轴承则被设置在扬声器的顶尖位置，跟着每一个节拍而在玻璃器之中上上下下地动作着，借助于视觉而展现着音乐的节奏。

　

　　4.2.3432赫兹

　　关于音阶频率而争执不休的氛围已在音乐界弥漫了数十年了，具体而论就是，人们在对音乐中的标准音高作出明确结论时，到底是要定为440HZ还是要定于432HZ呢？

　　所谓的“标准音高”亦被称之为“基准音”，它指的即是中音A，在管弦乐团进行调音时一般要让双簧管来吹A，其余的乐器依此而调音。1953年这一年，ISO公开把A=440Hz定为统一标准，吧音乐会里面所用到的各异音高皆调节成440HZ。这一点也代表着，当发音为中音La时，声波每一秒就要振动440次。到了今日有人认为，A=432Hz必然会把音乐引入到更具层次的境界中。

　　一些研究指出：更多的人认为432HZ要更为的完美一些。

　　国外的音乐学研究人员MariaRenold在她名为《音阶、音级、音调和音乐会音高》（英文全称Intervals,Scales,TonesandtheConcertPitch）的著作中就浓墨地记叙了自己是怎样测定440HZ以及432HZ这两大标准对听众所产生的差别影响的。在20年的时间里，她调查了众多国家的数以万计的听众的看法，来评估这些人对于这两大音高的具体感受。其中，超过90%比率的听众表示更偏爱432HZ这一标准。

　　另外，可从音流学为出发点来展开对440HZ以及432HZ的解析。请看下方图示4.2.3-1，从它里面可见它们于克拉尼图形内所存有的差别。

　

　　依据音流学已有的研究可知，比照于440HZ所创的图形而言，432HZ所创得的图形其实能更愉悦人心。一切光谱相应的频谱皆和八度音阶关联紧密，不论是伽马射线还是次谐波皆是如此。这一些诸多颜色以及音符实际上亦和脉轮以及各大关键的能量中心有着紧密关联。若是我们可知，脉轮实际上连至于太阳光谱相应的7大射线上，则，人们所用的这些音符与频率理当是一样的。432HZ即为宇宙键盘又或者是宇宙叉所对应的调谐音，而440HZ则截然不同。

　　本人欣赏过相当多的音乐人作品，其风格上也是多种多样的，哪怕这些音乐皆是A=440HZ，但经过对A=440HZ以及A=432HZ的一些作品的对照，本人可以百分百肯定，听到的和所感觉的是有差别的。笔者并不是要说440赫兹的音乐聆听感受已让自己获得了灵魂升华，不过还是能了解总体而言人们所触及的那些音乐，大部分还是直通至人的脑部，而非所谓的通至心底，更别说绝大部分的流行音乐之中所采用的唯物的、自我的那些歌词，极好地融合滋润了非协调频率以及人的consciousness（即意识状态）。

　　本篇文章从展开的试验和几位优秀艺术家所创的作品其详实的解析起，详述了音流学的广泛应用。曾有学者将音流学比喻成了隐形世界之内的一面观察之镜，认为其能够将肉眼无法得见的物质呈现而出。运用这一点已令科学应用的相关项目日渐增多。尽管音流学看似无法能和艺术较好地接轨，但它仍能极好地融于艺术圈内，把声音以及图像进行互融，活用各大传播方式各自所具的DifferentiationAdvantage（即差异化优势），且着重地融汇好多感官体验，强化为观赏者所呈现而出的艺术感，提升音乐可视化后该门艺术所具的灵魂冲击力以及艺术感染力。对于当代艺术而言，如今其作品之内的视觉元素和声音元素间的相融性以及互通性的关联亦愈来愈密切，令原有的在自身表达范畴内较显隐秘的结构与概念得以联合以及改善。不论是从内还是由外，这样的方式将会使得这两类艺术表达方法在机理上收获更深层次的理解，亦为当代艺术今后的推进供给出更显多彩和更理性的观念形式。

　　因为各类全新技术的纷纷涌现，特别是计算机互动类别的交互型总体艺术的极速推进。艺术表现手法亦已倾于繁杂化，且其门系渐杂。不过不论如此众多作品其艺术形式如何繁化多变，亦难以与以自然为本以及以人为本的研究相分割，毕竟，生活是艺术的根本，是艺术的灵感。故而，上乘艺术品必定要能极好地去传达出创作者本人对于自然以及对于生活的远见卓识。而这样的理解绝不是纯粹理性的那类模式化。它其实是一类似是而非、亦真亦假的，可令观赏人感到意犹未尽的、发人深省的哲学探讨。

　　参考文献

　　1.【日】朝仓直已著，《艺术.设计中的光构成》中国计划出版社；

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　　8.林其蔚著《超越声音艺术》，新美术出版社

　　9.谭亮《视听共振：媒体艺术中的声音视觉化探索》

　　10.玛丽D．琼斯，拉里•弗雷克斯曼著，《极简宇宙》江苏人民出版社出版

　　11.叶伟国、余国祥《大学物理》清华大学出版社