【振動噪音產學技術聯盟】網頁導覽影片

為提供訪客更多、更清楚的資訊,我們建立【振動噪音產學技術聯盟】網頁導覽影片,只要10分鐘的時間,快速為您介紹聯盟網頁架構、網頁內涵及如何應用,讓您多了解【振動噪音產學技術聯盟】網頁!

振動噪音產學技術聯盟

Facebook粉絲專頁

《振動噪音科普專欄》不同的狗,吼叫的聲音頻譜有甚麼差異?


由先前單元:【人們唱歌的聲音,有甚麼樣的頻譜特徵呢?】,探討人聲唱歌的聲音頻譜特徵,或許會好奇其他動物的叫聲、吼聲會有怎樣的聲音頻譜呢?本單元就來討論4隻狗的吼叫聲音之解析。

首先,請讀者觀看影片,可以先聽一下這「4隻狗的叫聲」,對應於所錄製的聲音WAVE檔案,所繪製的「聲音壓力時間域波形圖」也同時呈現,可以聽出來,「4隻狗的叫聲」是有對應此「時間域波形圖」的特徵。

本單元對「4隻狗的叫聲」的頻譜特徵分析,係採用屏科大機械系振動噪音實驗室開發的【SM軟體】,進行「頻譜分析」以及「時頻分析」,參閱圖示說明如下:

1.          聲音壓力時間域波形圖 (time waveform):在圖示上方,呈現所分析聲音WAVE檔案的原始「時間域波形」信號。代表的物理意義是「聲音壓力(sound pressure)。此波形圖呈現了聲音的「波動」現象,不過,除了大小聲外,似乎觀察不出甚麼特別的現像。
2.          時間域聲音壓力位準(響度) (sound pressure level):可以簡稱「聲音響度圖」,在圖示下方,呈現此聲音隨時間變化的「聲音振幅大小(dB),此「聲音振幅」的物理意義是「聲音壓力位準(sound pressure level)。【聲音壓力位準dBdB(A)有甚麼不同?
3.          頻譜圖 (spectrum):因為解析的信號是「聲音」,所以稱為「聲音頻譜圖」,在圖示左方,呈現此聲音WAVE信號的「頻譜」,也就是頻率與其振幅的組成。圖示的垂直軸為頻率,單位:Hz,水平軸是聲音的振幅大小,單位:dB。可以觀察「聲音頻譜」的分佈特徵。【常說的【振動頻譜】或【聲音頻譜】指的是甚麼?
4.          時頻圖 (spectrogram):在圖示正中央,水平軸是對應「時間域波形」的時間(sec),垂直軸是頻率(Hz),彩色的分布圖示為聲音振幅大小(dB)。可以觀察隨時間變動時,「聲音頻譜」的分布狀態與趨勢。【甚麼是時頻圖?

以下就針對這「4隻狗的叫聲」探討其「聲音頻譜」的差異,說明如下:

1.      A狗叫聲:從「時間域波形圖」,是連續的兩次吼叫聲,每次吠了3聲。在「時間域響度圖」約略和原始的聲音波形,是相對應的,有波動及衰減的現象。從「聲音頻譜圖」及「時頻圖」的觀察,在700Hz左右有明顯的峰值頻率,1000~2000Hz之間有多個峰值頻率,在3800Hz也有振幅較小的峰值頻率。
2.      B狗叫聲:從「時間域波形圖」,是連續的兩次吼叫聲,每次的叫聲有起伏的嗚聲,對應的「時間域響度圖」也是有起伏的對應特徵。從「聲音頻譜圖」可以看到有5009001200Hz等的明顯峰值頻率,在「時頻圖」的紅色線條,相當於「聲音振幅」等高線,可以觀察到起伏的波動現象,這就是對應這隻狗的叫聲,所聽到的「起伏音的嗚聲」。和「A狗叫聲」的比較,A狗有較高頻率、單一的吠叫聲。而「B狗叫聲」就相對比較低沉,發聲頻率比較低,吠叫時有「起伏音的嗚聲」。
3.      C狗叫聲:聽起來像是一隻小狗的叫聲,從「時間域波形圖」,是連續的3次叫聲,時間很短暫,由「時間域響度圖」可看出每次叫聲的衰減現象。從「聲音頻譜圖」可以看到在1000~3000Hz頻帶之間,有多個明顯的峰值頻率,由「時頻圖」的觀察,主要的高聲音振幅的紅色區間,也是在1000~3000Hz頻帶,相較於AB兩隻狗叫聲,頻率相對較高,由短促的叫聲、頻率較高的頻譜特徵,聽起來就是一隻小狗的汪汪叫聲。
4.      D狗叫聲:這隻狗的叫聲,感覺起來也是一隻小狗,類似「B狗叫聲」也有「起伏音的嗚聲」,不過「D狗叫聲」在「時頻圖」的紅色線條的「聲音振幅」等高線,集中在1000~2000Hz,明顯比「B狗叫聲」在500~1500Hz之間,頻率比較高,所以聽起來是隻小狗的「汪」叫聲。

由以上的4隻狗叫聲的聲音頻譜分析探討,可以知道有類似單聲的吼叫,大狗叫的頻率比較低,聽感如「嗚、嗚、」,而小狗叫的頻率比較高,聽感如「汪、汪、」。有的狗叫聲會有「起伏音的嗚聲」,大狗的聽感是「」叫聲,而小狗的聽感是「」叫聲。

狗是人類忠實的朋友,他們的叫聲,或許就像人類有不同的情緒,會在語言聲調的表達中顯示出不同的情感。

這個單元以「頻譜分析」以及「時頻分析」,探討了狗的叫聲在「時間域」及「頻率域」的各種特徵。本單元除了在介紹聲音的特徵解析外,或許有讀者想到要更深入了解自家的狗兒,是有怎樣的不同叫聲,以及不同的情緒關聯性,又是否能透過科學量化的聲音解析,了解狗的訊息傳達?

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2019.11.23