冷熱水傾倒聲音異同與轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)構(gòu)建

崔鳴岐

摘 要：數(shù)字音頻是隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)的發(fā)展而形成的一種全新的聲音處理手段。發(fā)現(xiàn)涼水和熱水傾倒聲音不同，探究確定水傾倒聲音與水溫存在關(guān)系，結(jié)合不同的聲音可轉(zhuǎn)換成不同的數(shù)據(jù)，通過獲取的數(shù)據(jù)不同可以同步直接轉(zhuǎn)換為不同的水的溫度，達(dá)到通過傾倒水的聲音得到水的溫度的目的。以此制作聲音測(cè)溫儀。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻；數(shù)據(jù)聲音；測(cè)溫儀

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、涼水和熱水傾倒聲音不同的發(fā)現(xiàn)及確定

前些日子我在家中用飲水機(jī)接水的時(shí)候（如圖1所示），忽然聽到接涼水和接開水的時(shí)候的聲音明顯不同，涼水傾倒時(shí)的聲音比較清脆，熱水傾倒時(shí)的聲音比較渾厚。涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音明顯不同，我對(duì)此非常好奇，很想知道為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象以及這是否是真的。

一開始我想到的原因有兩點(diǎn)：①這有可能是飲水機(jī)中水在加熱過程中不利于氣泡溢出使開水內(nèi)部存有氣泡，因?yàn)闊崴袣馀莶女a(chǎn)生了熱水和冷水傾倒聲音的不同；②也有可能是因?yàn)闊崴屠渌臏囟炔町悾驗(yàn)闇囟炔町惒女a(chǎn)生了熱水和冷水傾倒聲音的不同。若原因一成立，說明涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音不同只在特定的環(huán)境下出現(xiàn)，結(jié)果不帶有普遍性，可以在特定的條件下應(yīng)用；若原因二成立，說明涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音不同的結(jié)果帶有普遍性，擁有一般性的規(guī)律可以應(yīng)用的領(lǐng)域應(yīng)更廣泛。

為了驗(yàn)證我的想法，我進(jìn)行了如下的研究（如圖2所示）：兩水杯中分別裝入相同量熱水和開水，分別向杯中傾倒，若僅是第一個(gè)原因作用的話，那么這一次應(yīng)該聽到開水和涼水的傾倒聲音是相同的，但是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是這一次開水和涼水的傾倒聲音，和用飲水機(jī)接水的時(shí)候聽到的結(jié)果一樣，也就是涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音有明顯的不同的主要原因應(yīng)是熱水和冷水的溫度差異。通過驗(yàn)證原因一不成立，說明涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音不同只在特定的環(huán)境下出現(xiàn)，結(jié)果帶有普遍性；說明原因二成立，說明因?yàn)闇囟炔町惒女a(chǎn)生了熱水和冷水傾倒聲音的不同，涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音不同的結(jié)果帶有普遍性擁有一般性的規(guī)律可以應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)更廣泛。

為了進(jìn)一步確定涼水和熱水傾倒時(shí)的聲音有明顯的不同，筆者上網(wǎng)查閱。發(fā)現(xiàn)了許多這方面的研究與回答：

1.水煮開后，水分子的活動(dòng)能力大為增加，分子間的吸引力大為削弱，這時(shí)，不僅液體表面的水分很快蒸發(fā)，而且液體內(nèi)部的水分子也爭(zhēng)先恐后地汽化飛出。因此，在開水四周總是夾著這一層富于彈性的水汽，所以發(fā)出了低沉的“撲撲”聲。

2.水溫度降低時(shí)，水分子的活動(dòng)能力減弱了，分子間的吸引力增大了，液體內(nèi)部的水分子不再汽化，包圍著的水汽層逐漸消失，因而發(fā)出來的聲音變清脆了。

3.有人認(rèn)為，冷水倒在地上，水和水里的空氣同時(shí)與地面撞擊，所以發(fā)現(xiàn)的聲音比較清脆。至于開水，因?yàn)殚_水里沒有空氣了，倒在地上時(shí)就只有水與地面撞擊，所以發(fā)出的聲音比較低沉。

4.冷水和熱水傾倒時(shí)的聲音的差異（如圖3所示）

以上都說明冷水和熱水傾倒時(shí)的聲音真的有明顯的不同。

二、不同的聲音可以轉(zhuǎn)化成不同的數(shù)據(jù)

現(xiàn)在是數(shù)字時(shí)代，不同的聲音可以轉(zhuǎn)化成不同的數(shù)據(jù)，音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用，如數(shù)字錄音機(jī)、MP3、手機(jī)之類的都需要將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在自然聲音的收集通常需采用話筒，麥克風(fēng)等設(shè)備，收集方式主要是用麥克風(fēng)等聲音采集設(shè)備捕捉聲波，將聲波的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號(hào)，然后用磁帶將模擬信號(hào)記錄下來，或者用電腦將模擬信號(hào)記錄下來，或者用電腦將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字電信號(hào)，并記錄存儲(chǔ)下來。

把模擬的電信號(hào)變?yōu)閿?shù)字電信號(hào)這一過程稱為模擬信號(hào)數(shù)字化，即模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）。A/D轉(zhuǎn)換通常使用PCM（脈沖編碼調(diào)制）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，未經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，直接量化進(jìn)行傳輸則被稱為PCM（脈沖編碼調(diào)制）。A/D轉(zhuǎn)換過程包括3個(gè)階段，即取樣、量化、編碼。

通過圖4的程序我們就將不同的聲音可以轉(zhuǎn)換成了不同的數(shù)據(jù)。

三、涼水和熱水傾倒聲音不同的應(yīng)用探究——聲音測(cè)溫儀

通過上面的表述，我們知道水的溫度不同傾倒水時(shí)對(duì)應(yīng)的聲音就不同，不同聲音可以轉(zhuǎn)換為不同的數(shù)據(jù)，錄音機(jī)的播放是將獲取的不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，需要時(shí)再將存儲(chǔ)的不同數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)換成聲音，我們這里需要的是同步將獲取的不同數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)化為不同的溫度，并通過顯示器顯示，也就是我們通過水的傾倒聲音可以直接得出水溫。我把這樣的儀器稱為——聲音測(cè)溫儀，如圖5所示。

1.聲音測(cè)溫儀有怎樣的應(yīng)用價(jià)值呢？

我上網(wǎng)查閱卻未找到它在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。我堅(jiān)信任何事物的存在都有它特有的價(jià)值，我不禁回想起了去年我的表弟剛剛出生的時(shí)候，我的小姨和小姨父我為我的表弟喝奶粉這件事情，費(fèi)了很大的心思。這是因?yàn)槟谭鄣臏囟瓤偸遣缓么_定。這導(dǎo)致整個(gè)沖奶粉的過程非常的麻煩。這讓我立馬想到了我這個(gè)發(fā)現(xiàn)的用武之地。我不確定是否每家都有這個(gè)困難，于是我又上網(wǎng)搜索了一下是否其他的家長也為此煩惱。沒想到在網(wǎng)上經(jīng)常有小孩的家長，抱怨小孩子的奶粉溫度不好控制。

由此我更加確信我這個(gè)發(fā)現(xiàn)利用涼水和熱水傾倒聲音來制作一種測(cè)出溫度的儀器——聲音測(cè)溫儀的可行性，我認(rèn)為這種僅憑水聲測(cè)量水的溫度的方法還可以運(yùn)用到其他的不同領(lǐng)域當(dāng)中。當(dāng)然，聲音測(cè)溫儀受技術(shù)限制現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)有較多難點(diǎn)，但聲音感知和理解的目標(biāo)就是使計(jì)算機(jī)能感知人耳聽覺所能關(guān)注和理解的聲音并加以利用。

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