小须鲸叫声的声谱图

为了分辨生物种类,海洋生物学家通常会用绘制声谱的方法将动物叫声可视化。这幅图是将小须鲸的喊叫声频率沿时间轴绘制而成的。原始的声音信号通过数学方法中的傅立叶变换分解成正弦波成分。
傅立叶变换适用于连续的周期噪声的分析,但是鲸和海豚的声音在音调,音量和长短上都有所变化。尤其是在对某种物种的声音片段进行转换时,傅立叶变换的效果不甚理想。就像你在这张小须鲸“啵嘤”声的线性声谱中看到的那样,细节信息被模糊掉了,独立的脉冲也很难分辨出来
。
小须鲸叫声的小波变换

菲舍尔更喜欢一种比较不常用的数学方法——小波变换,这种方法可以将声音分解成比较短的离散的小波成分。同样是小须鲸“啵嘤”声转换成的图像,这幅图相较于之前以傅立叶变换为基础转化的图形来说,更好的捕捉了鲸类的声音特征:脉冲,也就是图中绿色的“小水滴”,非常明显。“傅立叶变换方法太常用了,以致于人们在考虑如何处理声音信号时,这几乎成了唯一的方法。对鲸类来说,声音还可以转化成很多声谱图无法展现的形式,”菲舍尔说。
小须鲸的叫声一

菲舍尔在旧金山开设了一家公司AguaSonic Acoustics ,专门销售这些迷人的声图。这是用上幅图中同样的声音信号形成的线性图像,不同的是图像围成了一个环形。菲舍尔有时会在图像的外观上玩些花样:比如将声音信号叠加起来,形成一朵花的形状,或者将声图内外颠倒或者是放大其中某一个特征,但他表示在大多数情况下,他更乐于保持声图的原貌。 这幅图没有经过任何的艺术加工,是根据加州拉霍亚的西南渔业科学中心录制的声音信号生成的。
小须鲸的叫声二

这是用上一幅图中同样的声音信号经过另外一种形式的小波变换而形成的声图。小波的形式有上百种, 菲舍尔从中选择最能够表现声音信号特征或者最让人赏心悦目的一种。