【振動噪音產學技術聯盟】2019年回顧&祝福各位先進新年快樂

聯盟自2013年科技部計畫補助以來，在2019年邁入尾聲，感謝各位先進的支持與愛護！謝謝每一位參加聯盟活動的主講者與聽眾，讓每場活動更增添色彩並順利圓滿！

本計畫於103年2月推動成立【振動噪音產學技術聯盟】以服務、創新、深耕、傳承為宗旨，廣邀振噪領域之產學研相關單位加入，透過北中南據點串聯，辦理研討會、教育訓練，提供諮詢、訪廠服務，彰顯服務動能。回顧六年來的發展與進步，我們舉辦了超過十場的技術研討會，二十場以上的教育訓練，發佈了132期的半月刊電子報，以及141篇的科普專欄；建立了資訊轉運站，其中聯盟網頁每月達近5,000人次瀏覽、臉書粉絲專頁按讚人數超過700人、Youtube科普專欄累積5,000人次觀看，線上教學影片共122.7小時並有10,348人次點閱。期許未來，聯盟能夠朝向自給自足的成長，繼續服務大家。

聯盟2014年，為草創初期，致力於拓展知名度，建立與優化聯盟官網，提供使用者得以快速搜尋到所需資料，及提供更詳盡、更完整充分的資訊。並開始發行電子報及建立線上技術討論專區，期盼能促進促進會員間的專業技術交流，並增加會員互動及參與！

聯盟2015年，由草創開始進入穩健成長，聯盟舉辦多項活動盼與業界先進共同成長精進！聯盟總部與據點夥伴共同辦理11場技術研討會/教育訓練活動！而聯盟網站以資訊轉運站自許，包含各產業類型技術文章、推廣會員活動資訊、活動報導等，提供會員瀏覽與資訊傳遞。

聯盟2016年，在經過2015、2016兩年的成長，已有初步成果，聯盟主席王栢村教授特別撰寫【「振動噪音產學技術聯盟」2016年回顧報告】，說明聯盟推動現況及未來展望。王教授對於聯盟的工作秉持「心念正道」、「知真、行善、止美」、「初積」的精神，希望為我國的知識產業能有貢獻。

聯盟2017年，經歷前三年的成長，聯盟獲得科技部認同，並繼續第二階段的補助，這一年度，聯盟開始為了邁向成熟期做準備，聯盟會員T、R、E、A相較前一年有著實質的成長，專業技術交流與工程技術服務開始成為聯盟核心主軸，由於建築法規46-6的草案創立，緩衝材動態剛性工程服務在2017年度開始受理服務，為聯盟開起永續發展的ㄧ條道路。

聯盟2018年，是聯盟永續發展最重要的ㄧ年，從2017年申請，歷經一年，在2018年7月獲得國際認證機構Mobius Institute的審查通過，成為台灣第一家國際振動分析師(ISO 18436-2)的訓練及認證機構。此ISO課程與「緩衝材動態剛性工程服務」，是聯盟一路成長以來，最能代表聯盟專業技術及服務的兩項指標內容，也終於在這一年，聯盟確立了未來要走的路。

聯盟2019年，是科技部補助的最後一年，今年度聯盟面臨一個挑戰項目，以達推廣與培育人才的目的，首次舉辦聲音分析的創意競賽，此競賽由瑞智精密公司贊助，使用聯盟主席王栢村教授，自行開發的「聲音量測系統 (Sound Measurement System , SM)」，來進行聲音分析的比賽，共計11間學校，17隊伍報名參加，透過辦理競賽，展現出聯盟的發展穩定及能力。2019年度的發展，國際振動分析師(ISO 18436-2)的三場開班、緩衝材動態剛性工程服務60件以上的申請、TAF認證申請，都是聯盟成長卓越的證明，未來，聯盟會持續秉持服務、創新、深耕、傳承的宗旨，以及「心念正道」、「知真、行善、止美」、「初積」的精神，繼續為振動噪音產業服務與貢獻。

非常感謝各界先進朋友這一年來對聯盟的支持與愛護，有各位先進朋友的支持與鼓勵，讓聯盟在2019年度活動更增添色彩及順利圓滿！在此聯盟祝各位先進 新年快樂，鼠年行大運！小編製作2019年的回顧影片與各位先進一同欣賞【振動噪音產學技術聯盟】2019年回顧&祝福各位先進新年快樂。

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《振動噪音科普專欄》禽類的叫聲有甚麼特徵呢？

由先前單元：【不同的狗，吼叫的聲音頻譜有甚麼差異？】，【牛、羊、豬、大象的聲音有甚麼特徵？】，【不同的馬，他們的叫聲有甚麼不同？】，分別探討「4隻狗的叫聲」的聲音頻譜特徵，「牛、羊、豬、大象」4種動物的聲音解析，以及3匹不同「馬的嘶叫聲」的聲音特徵，或許會好奇其他動物的叫聲，會有怎樣的「聲音頻譜」呢？本單元就來討論不同「禽類叫聲」的聲音解析。

讀者可以參閱圖示，可看到透過「頻譜分析」以及「時頻分析」的4張圖示，分別對應的是「連續鳥叫」、「分散鳥叫」、「鴨子叫聲」和「雞叫聲」的聲音解析結果。同時，讀者可觀看影片，可以先聽一下「連續鳥叫」、「分散鳥叫」、「鴨子叫聲」和「雞叫聲」這4種「禽類叫聲」的聲音。

要解讀這4種「禽類叫聲」的聲音之前，先回顧一下，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」，所得到的4個重要圖示，重點說明如下：

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)圖 (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dB和dB(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？】

接著就來看4張圖示有關這4種「禽類叫聲」的解析，重點說明如下：

1.      「連續鳥叫」：從「時間域」的「聲音壓力波形圖」以及「聲音響度圖」，可以知道是連續10次的鳥叫聲，每次都是短促的叫聲、而且有衰減現象。從「頻率域」的「聲音頻譜圖」及「聲音時頻圖」可以得知，此「啾、啾、」主要的峰值頻率在3000Hz左右，貢獻的頻帶在2000~4000Hz之間，另外，在9000Hz附近也較高振幅的頻譜特徵。

2.      「分散鳥叫」：從「時間域」來看，可以知道有5次分散的鳥叫聲，在「聲音響度圖」可觀察像是「半正弦波」的特徵，對比時而出現的鳥叫聲。由「頻率域」的兩張圖示可知，主要貢獻的頻帶在2000~4000Hz之間，每次的鳥叫聲，其峰值頻率會有飄移，聽感如「啾—、唧啾、唏咻、唧唧啾」等特徵。如果，還要深入探討的話，可以再個別放大頻率區間，以觀察這5次鳥叫聲的差異。

3.      「鴨子叫聲」：聽起來是3次的鴨子叫聲，有比較低沉的「呱—呱—呱—」聲音，在「頻率域」的「聲音時頻圖」可以得知，主要頻帶在0~3000Hz之間，由等距離的紅色「聲音振幅」等高線，可判斷有「倍頻音」的特徵，「基音頻率」大約在150Hz左右，而且，由紅色「聲音振幅」等高線的連續波動的現象，可以推論此「呱—呱—呱—」聲音的頻率，有隨著時間變化升高及降低飄移的特徵。

4.      「雞叫聲」：聽起來是5次分散的雞叫聲，聽感如「呵、呵—呵、呵、呵」，其中，第2次叫聲「呵—」比較特別，紅色「聲音振幅」等高線呈現「倒V」形，頻率升高又降低的特徵，也似乎有接近等距離的「倍頻音」特徵，「基音頻率」大約在500Hz左右。而其他「呵、」的聲音，是比較短暫的脈衝波形的叫聲，主要的「峰值頻率」與「呵—」是相近的。

由以上的比較探討可知，本單元的兩種「鳥叫聲」主要頻率範圍約在2000~4000Hz，類似於「寬頻帶」(broad band)的聲音特徵。「鴨子叫聲」和「雞叫聲」則都有「倍頻音」特徵，但是「基音頻率」分別大約是150Hz左右和500Hz左右，因為，「鴨子叫聲」的「基音頻率」較低，所以有比較低沉的聽感。

「溜鳥」曾經是一種閒情雅致的風潮，提著鳥籠聆聽小鳥的叫聲。在靜謐的森林中，偶而傳來一陣陣的「鳥語」，似乎有讓人放鬆的感覺。又如雞鴨鵝「家禽」的叫聲，如果能透過科學的聲音解析，可以解讀出甚麼訊息呢？似乎等等的疑問，都有待人類的探索！

這個單元以「頻譜分析」以及「時頻分析」，探討了不同「禽類叫聲」，包括：「連續鳥叫」、「分散鳥叫」、「鴨子叫聲」和「雞叫聲」的聲音解析，探討聲音在「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其他不同動物，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，了解動物的聲音之訊息傳遞、或是人們的聽覺感受關聯性呢？

以上個人看法，請多指教！

王栢村

2019.11.26

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《振動噪音科普專欄》不同的馬，他們的叫聲有甚麼不同？

由先前單元：【不同的狗，吼叫的聲音頻譜有甚麼差異？】，【牛、羊、豬、大象的聲音有甚麼特徵？】，分別探討「4隻狗的叫聲」的聲音頻譜特徵，以及「牛、羊、豬、大象」4種動物的聲音解析，或許會好奇其他動物的叫聲，會有怎樣的聲音頻譜呢？本單元就來討論不同「馬的嘶叫聲」的聲音解析。

讀者可以參閱圖示，可看到透過「頻譜分析」以及「時頻分析」的3張圖示，分別對應的是「1#馬、2#馬、3#馬」的「馬的嘶叫聲」聲音解析結果。同時，讀者可觀看影片，可以先聽一下這「1#馬、2#馬、3#馬」3種馬鳴嘶叫的聲音。

要解讀這「1#馬、2#馬、3#馬」的「馬的嘶叫聲」之前，先回顧一下，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」，所得到的4個重要圖示，重點說明如下：

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)圖 (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dB和dB(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？】

接著就來看3張圖示有關「馬的嘶叫聲」的解析，在「聲音頻譜圖」及「時頻圖」上，有標示3條線段，分別標示出1000、2000及3000Hz頻率位置，分別由4個重要圖示，重點說明如下：

1.          聲音壓力時間域波形圖 (time waveform)：在圖示上方，3個「馬的嘶叫聲」，在原始的「時間域波形」信號，除了大小聲外，似乎觀察不出甚麼特別的現像。大約可以由信號波動的特徵，知道和「馬的嘶叫聲」有相對應而已。

2.          時間域聲音壓力位準(響度)圖 (sound pressure level)：在「聲音響度圖」，有明顯的波動，在「馬的嘶叫聲」結束，「響度」有衰減的現象。可以得知「馬的嘶叫聲」，在「時間域響度」是一種連續波動的現象。

3.          頻譜圖 (spectrum)：參閱圖示可知，「1#馬」的頻帶是0~4000Hz，「2#馬」的頻帶是0~5500Hz，「3#馬」的頻帶是0~11000Hz，雖然在分析時的設定頻帶不同，從「聲音頻譜圖」可以觀察出主要的頻譜分佈趨勢，以及高振幅的峰值頻率，是有相似之處，當然，峰值頻率是有差異的。

4.          時頻圖 (spectrogram)：「1#馬」的主要峰值頻率約在500、1500、2500Hz，在發聲初期聲音頻率有上揚的趨勢，中間區域的紅色「聲音振幅」等高線，隨著時間變化有連續波動的現象，就是「馬的嘶叫聲」的特徵。「2#馬」的頻譜分佈特徵類似「1#馬」，不過似乎有較多的峰值頻率同時出現，在3500Hz有特別高的「聲音振幅」，所以有比較尖銳的聽感。同時，在紅色「聲音振幅」等高線，仍有隨著時間變化有連續波動的現象。「3#馬」的頻譜分佈圖，可看出主要發聲頻帶在0~4000Hz，而4000~8000Hz雖然也有波峰頻率，但是「聲音振幅」相對較小。又「3#馬」的紅色「聲音振幅」等高線，隨著時間變化有連續波動的現象，而且有比較大的波動頻率範圍，所以聽感上確實有播放聲音的特徵。

由以上的比較探討可知，「馬的嘶叫聲」主要頻率範圍約在0~4000Hz，同時，會有數個主要的發聲頻率，而該發聲頻率呢，也有明顯的頻率起伏高低音的特徵，所以聽起來有如「聲音響度圖」波動的曲線現象。

在此針對此「馬的嘶叫聲」，再回顧一下先前單元：【聲音有甚麼特徵？】，探討一個聲音，主要有三大特徵：

1.      音調(pitch)：聲音的頻率。由「聲音頻譜圖」及「時頻圖」的觀察，可以得知「馬的嘶叫聲」的主要發聲頻率。

2.      響度(loudness)：聲音的大小。由「時間域」的「聲音壓力時間域波形圖」以及「聲音響度圖」都可以觀察到波動及衰減的現象，可以驗證「馬的嘶叫聲」聽感的波動特徵。

3.      音色(timbre)：聲音的頻率組成。由「聲音頻譜圖」及「時頻圖」的觀察，可以得知「馬的嘶叫聲」的頻譜分佈趨勢，以及隨時間變化的頻譜變動情形，對照「馬的嘶叫聲」，是可以相互對應。

除了以上「聲音的三大特徵」外，也可以辨別出聲音的其他特徵，可從「時間域」以及「頻率域」來看，分別都有「波動」及「衰減」的現象，針對此「馬的嘶叫聲」觀察討論如下：

1.      「時間域」的「波動」及「衰減」：從「聲音壓力時間域波形信號」以及「時間域聲音響度」曲線，都可以觀察到「波動」及「衰減」的現象。

2.      「頻率域」的「波動」及「衰減」：從「聲音頻譜」及「時頻圖」，也可以觀察到「波動」及「衰減」的現象，藉由聆聽聲音以及對應圖示的解析，來觀察與體會此物理現象及物理意義。

由以上「1#馬、2#馬、3#馬」3種「馬的嘶叫聲」的聲音頻譜特徵，讀者可以配合聽到的聲音，以及對應的3個聲音解析圖示，了解到「馬的嘶叫聲」的發聲特性。

在沒有機械動力交通工具以前，馬扮演了重要的角色，或許，過去的人們是很熟悉馬的聲音，但是，當代人們幾乎和馬很遙遠，馬的嘶叫聲代表甚麼意義呢？在科學的聲音解析中，能夠解讀出甚麼訊息呢？似乎等等的疑問，都有待人類的探索！

這個單元以「頻譜分析」以及「時頻分析」，探討了「馬的嘶叫聲」，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其他不同動物，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，了解動物的聲音之訊息傳遞？

以上個人看法，請多指教！

王栢村

2019.11.23

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