论声音频率的视觉化思考

郭娜

【摘 要】讨论不同专业的独特表现方式，学科与学科之间的关联性，特别是无法感知的音频与视觉图像之间的联系。世界万物都有着本质的必然联系，任何事物完全独立开来都是无法存在的。事物的表象千变万化，不同领域之间存在潜在的关系，就像人们无法想象到蝴蝶的一次振翅将会给另外一个半球带来怎样天翻地覆的影响。设计是个主动的过程，摆脱以往的声音生成图像的模式，为实验出新的声音生成图像的方式，寻找新的途径。试图在声音频率与图像之间找到一些关系，从而为视觉传达提供新的思路。

【关键词】声音；频率；视觉化

【中图分类号】J613 【文献标识码】A 【文章编号】1007—4198（2023）07—143—04

引言

人们处在文化大融合的时代，越来越难以分清学科之间的明确界限，不同学科间的思想碰撞与结合产生了意想不到的结果。

人们生活在一个视觉社会，几乎有80%的外界信息是通过眼睛获得的。而这80%的信息中，视觉图像起到了很大的作用。如大部分人获取信息更喜欢通过电视而不是简单的文字信息，正是因为电视是图像的。图像是个有力度的传达方式，某些时刻会主动地牵引我们的视觉。

听觉是仅次于视觉的第二大感觉，生活中有相当一部分信息是通过听觉获得的。然而人类的听觉是有一定的局限性的，世界上万物都由振动发出着声音，人类却只能听到其中微小的一部分。倘若能找到一个恰当的方式将我们无法感知的这部分声音用图像的方式表现出来，那将会是什么样的结果？

日常生活中司空见惯的事物都有大量值得我们再思考的空间，因而要展现人类无法感知的某种事物时就需要更多的思考与实验。

一、源——在听觉与视觉中的频率

（一）听觉与视觉

医学上对视觉的解释就是物体的影像刺激视网膜后，所产生的感觉。

从生理学或医学的角度来看，可解释为细胞在感受到光之后，变得兴奋，信息经过神经系统的加工便有了视觉。视觉可具体解释为一种主观的感觉，即通过视觉系统的外周感觉器官——眼睛，来接受外界环境中一定波长范围内的电磁波刺激，经中枢有关部分进行编码加工后和分析后获得的感觉。

视觉是人类最重要的感觉，因为在人类获取的外界信息中，其中约有80%的信息是来自于视觉的，视觉对于人类的生存具有重要的意义。通过视觉，人可以感知这个世界，感知物体的形态、动静、颜色等。

直观地来说，视觉的形成过程如图1。

雅莱丝·汉森在她的《了解视频》一书中阐述了看的过程是需要投入大量的精力的，即进入大脑的信息中有75%是来自视觉，进入或离开中枢神经系统的纤维细胞占38%。我们的视网膜上其实有1亿个传感器，但只有500万个能够从视网膜传递到大脑。由此可见，在现实中眼睛处理的信息是要多于大脑处理的信息的，并且，眼睛还帮助大脑过滤了信息。此外，相关的视觉欺骗试验表示，人所看到的内容，和其本身想看到的内容有关。看来，我们的视觉是会思考的。

听觉是听觉器官在声波的作用下，细胞被刺激兴奋，并引起听神经的冲动，信息经过各级听觉中枢后便产生了听觉。

与视觉相较，听觉是仅次于视觉的重要感觉。对于感知外界的信息，听觉获取的信息更为抽象。人在这个复杂的客体中是渺小的，人类能感知的频率范围是20—20000赫，其中以1000—3000赫兹最为敏感。听觉在我们的生活中起着重要的作用，它不仅是我们获取外界信息的重要感觉通道，还是我们沟通的重要工具。

听觉的形成过程如图2。

声波振动听觉器官而产生听觉的方式被称为气传导。在此需要注意的是，声音传导的方式除了气传导之外，还有另一种方式——骨传导，也就是通过颅骨的振动而产生的听觉。當然，骨传导是非常不明显的。一般来说，获取声音的渠道还是通过气传导的。

视觉与听觉的共同作用在我们的生活中随处可见。胡适曾提到：“其实‘拼音文字是双方的，拼的音是‘听觉的，拼成的文字是‘视觉的 [1]。”古人朱元思有诗：“负势竞上，互相轩邈，争高直指，千百成峰。泉水激石，泠泠作响；好鸟相鸣，嘤嘤成韵。蝉则千转不穷，猿则百叫无绝。”这两句便是从视觉与听觉两个方面来描绘的。加深感受，使读者如同身临其境。如此看来，在没有高科技的古代，诗人用诗歌这种限定的传达方式来表述时，也是很注重视听传达与感受的。

视觉与听觉是眼睛和耳朵两种器官的作用，时长同时作用于人们的生活。最普及的一种将两者结合的方式就是电影，视觉与声效的紧密结合，造就了电影独特的传达方式。视听是种表现方式，是种独特的语言。视听语言与文字等语言相比，是一门新兴的、更具创造性的语言。因此，也给相关研究者提出了新的命题，更需要具备丰富的想象力和活跃的创造性思维。

（二）声音与频率

1.声音频率的概念

频率是用来描述物体运动的频繁程度的量。宇宙中的物体都在振动，万物都有自己的固有频率。为了纪念德国的物理学家赫兹，便以他的名字作为频率的单位——赫兹，简称赫。

我们所听到的声音其实是一种有一定频率的声波，声波就是在弹性介质中传播的机械纵波。声音就是一种机械振动，能够穿越处于各种物态的物质。这些能够传播声音的物质被称为介质。

2.声音频率的特征

正常人耳能听到的只是频率在20～20000赫兹范围之间的声波。20赫兹以下的声波和20000赫兹以上的声波人耳是听不到的，即超声波和次声波[2]。低于20赫兹的是次声波，人类无法听到，高于20000赫兹的是超声波，超过人类的听觉范围。声音频率越高，音调就越高；相反，频率越低，音调也就越低。

在此，需要提到一个概念——多普勒效应。一种声音只有一个恒定的频率，然而当波源和听者之间发生相对运动的时候，听者所感到的频率是有变化的。多普勒效应还指出，波在波源移向观察者时接收的频率是变高的；反之，在波源远离观察者时接收的频率是变低的。当观察者移动时也能得到同样的结论[3]。

（三）图像的频率

如果说声频是一种有一定频率的声波，而频率是单位时间内完成振动的次数。那么，图像中的频率就蕴含在不同线条与颜色中，是一种视觉上的对比，一种图形上的节奏。无论是绘画还是设计作品，都有自己独特的频率。

二、论——无处不在的频率

（一）人与声音频率

人类可以听到的声音的频率范围的平均值为20赫兹——20000赫兹。随着年龄的增长，听到的频率范围越来越窄。

频率越高人们听到的声音就越尖，越低则声音就越低沉。声音的大小是与频率无关的，它与波幅有关，也就是说，声波蕴含的能量有多大，声音就有多大。如果声音频率的高低有规律地变化，人们就会很敏感地感觉到。生活中动听的音乐就是通过频率的变化产生的，例如中音的6的频率是440赫兹。

声音可以通过频率有无穷的变化，并对人产生生理和心理上的影响。不同频率成份的声音对我们的听觉产生着不同的影响。例如，音箱的声音效果中，100—250赫兹的低频声音，主要体现的是声音的厚度，过多时会感觉声音太厚，有浑浊感和轰鸣声。缺少时，会感觉声音干瘪，无力。而8000赫兹以上的超高频，主要体现的是声音的空间感。过多会产生令人不安的烦躁感。过少，则会感觉不开阔，缺乏灵气，甚至呆板。

（二）声音频率与音乐治疗

音乐治疗是一门较新兴的应用学科，涉及多层面的跨学科研究，具有丰富的内涵，应用领域多元。音乐治疗的定义受到不同文化、历史、地理、经济、医学等多方面的影响，并且在不同地域不同背景的音乐治疗师的作用下，产生了并不完全一致的定义。世界音乐治疗联盟是这样解释音乐治疗的：“音乐治疗是指具有资格的音乐治疗师使用音乐或声音元素，通过一个有计划的过程推动和促进交流、联系、学习、迁移、表达、组织及其他相关的治疗目标，从而满足来访者或团体的需要。”

虽然我们无法定义音乐治疗，但是简单地说，音乐治疗就是运用一切音乐活动的形式，包括听、唱、演奏、律动等各种手段对人进行刺激与催眠，用声音激发身体反应，使人达到身体或心理的健康[4]。

我国医学的经典著作《黄帝内经》在两千年前就提出了“五音疗疾”的概念[5]。那时候的音乐治疗师是把五行与五种不同的调式结合，然后选定曲目，进行治疗。于是金、木、水、火、土便有了自己对应的调式，即商、角、羽、 徵、宫。商调式曲调，铿锵有力，高亢悲壮；角调式曲调充满生机，清新爽朗；羽调式曲调如流水一般柔润、温婉，又夹有一丝凄切与苍凉；徵调式曲调则热情奔放，充满热情，欢快淋漓；最后，宫调式曲调饱含庄重大气之感，悠扬浑厚。这五行与五种调式的匹配组合，还对应着人的五脏，顺序依次为：肺、肝、肾、心、脾。在这种古老的音乐治疗中，我们可以看到古人伟大的智慧。

在西方的古埃及也有关于音乐与治疗的记载。那时候的人们尊称音乐为人类的灵丹妙药。

（三）优雅的频率

在科学技术高速发展的现代社会，越来越多的研究领域呈现出新的面貌，新的观念与科技成果为人类发展带来了更多的可能性。伴随量子物理和分子生物学的高速发展，传统科学与超自然现象之间的壁垒逐渐瓦解。

宇宙中的万物都在震动，都有自己振动的频率，通过振动使其各自呈现出了不同的形态。从某个角度来说，整个宇宙的本质，就是频率。

频率是无法被视觉直接捕捉到的，它是抽象存在在所有物体之中的。人们周围的一切事物，无论能够被感知或无法感知，都存在着频率。宇宙中所有形式的存在都在进行不同程度的运动——振动。在不同频率的振动下，万物即形成相对应的面貌和性状。从宇宙中的星体到人类居住的地球，从人类到所有动物与生物，都是不同能量的频率振动的表现。甚至是人的思维与意识，也是一種频率的体现。

1.可感知的频率

如前文所提，人类可以听到的声音的频率范围的平均值为20赫兹到20000赫兹。但随着年龄增长，听到的频率范围会越来越窄。

有一种手机铃声流行于年龄较小的学生中间，这种铃声的频率偏高，因此25岁以上的人是很难听得到的。学生们在用手机的时候无需调成静音，也不用担心老师会发现。但专家表明这种铃声频率至少在8000赫兹以上。之所以有的人能听到而有的人听不到，是因为人耳的灵敏性有所不同。当人年龄越来越大时，耳朵对高频音就会越来越迟钝，甚至完全听不到。然而像这种高频率的声音已经接近人类听力的极限，长期听会对人体造成危害。尤其是青少年，如果经常使用高频的手机铃声，将无疑会对其听力和身体造成一定程度的损害。

2.存在着的不可感知的频率

频率越高我们听到的声音就越尖，但人耳最高可以听到20000HZ的声音，超过这个频率的声音叫超声波；频率越低听到的声音越低沉，但最低只能听见20HZ的声音，低于这个频率的声音叫次声波。世界上存在着各种状态的频率，我们所能感知到的只是微乎其微的一小部分。

凭借听觉人们能发觉飞行中的苍蝇，却不能感觉到飞行中的蝴蝶，原因在于苍蝇飞行的每秒振翅147—200次，然而蝴蝶飞行时每秒振翅却只有5—6次。苍蝇飞行时的翅膀振动次数在人们的感知的20—20000赫兹之间的范围内，而蝴蝶的频率则小于我们能感知到的最小值，人们自然无法感知它的存在与运动。

其实，自然界中存在的声音远远比人类真实能听到的多得多。人类可以听到动物界中存在的所有声音的比例还不到10%。然而，人类听觉之外的声音是可以通过科学方法记录下来的。从频率的角度上讲，人类的听觉范围大约是16周/秒—30000周/秒；大多数儿童的上限是23000周/秒；成年人一般情况下是20000周/秒；当然不排除有少部分成年人可以听到频率高于10000周/秒或低于50周/秒的声音。

加拿大科学家以孔雀为例做了相关的研究。根据研究中的录音显示，孔雀可能在用低于20赫兹频率的次声进行交谈。当雄孔雀抖动炫耀美丽的羽毛时，其实是在低沉的说话，其他的孔雀都可以听到其传出的次声，而人类是感受不到的。

一些动物的听觉大大优于人类的听觉。研究表明，猫、狗和狐狸可以听到音频每秒钟高于6万次的声音。老鼠、蝙蝠、鲸鱼和海豚，则可以发射和接收音频每秒钟超过10万次的超声波。

3.生活中的声音频率的作用

海豚能用超声波交流，蝙蝠能用超声波来避开障碍物。频率的范围如此广泛，虽然人只能感知到其中很小的一部分，但频率依然在人类的生活中起着莫大的作用。

超声波的穿透力强，能够在水中传播很远的距离。因此可以将其特性转化为用于医学、工业、农业、军事等很多领域的实际应用。如测量距离、速度，清洗，碎石，焊接，消毒等等。除此之外，次声波也有自身独有的可被利用的特征。次声波的波长往往更长，能够绕开一些大型障碍物发生衍射。另外，次声波还有不易衰减，不易被水和空气等物质吸收的特点。声波的频率范围不同，对人的影响也完全不同，因此，我们要理性地分析，合理地利用，避免伤害。科学研究发现，某些频率的次声波对人体存在一定的危害性，这是因为该次声波和人体器官的振动频率是相近的，由此容易和人体的器官产生共振，危险时甚至可导致人死亡。

三、转——跨界的语言，更多的可能性

（一）音频视觉化对人类的影响

这个物质世界所发出的各种声音，一旦进入人的听觉，便和人本身發生了关系，同时这种声音也变成了一种信号。我们生活中的例子非常多。比如警车警报想起说明情况危险，雷声轰鸣就预示着要大雨瓢泼。或许将无法感知的音频进行视觉化的呈现也将成为一种信号，对视觉化作品产生新的影响。

设计是一种创造性行为，而设计这种创造并不是凭空的发明，而是将人们熟知的生活再生化。人们不必总去思考如何让设计更好地去依附于生活，因为设计是要主动地重新创造我们的生活。

设计是件主动的事情，它似乎永远存在于生活的前面，我们所谓的设计恰恰是发生在当下，却作用着未来。电视机的发明改变了人们聚集在一起的方式，一台电视机足以让整个家庭围坐一团。而互联网的快速发展有打破了这种聚集，使人们变得独立起来。

人们存在着的物质世界是有限的，但如果认们不停地换角度与方式去观察它，则会产生全新的效果。

（二）视觉传达新的可能性探讨

视听艺术大量运用于多媒体，视听转化在不断被人尝试、更新。力求摆脱以往的视听转化形式，试验出一套独特又符合必然逻辑的新的表现途径。提炼出音频的规律素，将其视觉化，用图像来表现声音，使人们感受到声音和图像结合所传达的信息。从而引申到学科之间的关联性，以及学科连结之后的新的创造性。

世界万物都有着本质的必然联系，任何事物完全独立开来都是无法存在的。事物的表象千变万化，但不同领域一定有潜在的关系，就像你无法想象到蝴蝶的一次振翅将会给另外一个半球带来怎样天翻地覆的影响。

探讨学科之间的内在联系和逻辑，进行合理的发现与提炼。将不可感知的音频进行视觉化设计，将为视觉传达提供新的思路。

我们无法预知准确的未来设计，但笔者相信，在跨界的联系中，我们将得到更多新的可能性。

四、结语

万物处在自己的生命运行轨迹上，当看似不相干的两种事物有了交集，总会带给我们意外的结果。看似由无数独立物体组成的客观世界其实是一个联系的整体，任何事物完全独立开来都是无法存在的。

19世纪末，由工业革命带来的大变革为世界带来了巨大的影响，人们的思想接受了革命般的洗礼，同时也强烈刺激了艺术领域。跨世纪的巨大转变给大家带来了巨大的影响。或许变化本身才是永恒的。当今社会的变化似乎更加出人意料，每日新信息的更新，新技术的发明创造，新的思想概念的产生，无时无刻不在洗礼着人们的大脑。

图像的传达有着无穷的可能性，也有其独特的魅力，它需要我们再审视这个熟知的世界。旧有的“认知和观看”的理论被贡布里希“制作与匹配”的新理论所取代。简单地说，贡布里希认为在艺术中越来越多成功的关于“现实的幻觉”的图式是以图片效果为经验基础的。用其它专业的特征来指导图像的形式无疑会更加地加大它的可能性。

参考文献：

[1]欧阳哲生.胡适文集（2）[M].北京：北京大学出版社，1998.

[2]赵小青.于无声处“听惊雷”[J].现代物理知识，2014（5）.

[3]秦志光，程红蓉，周尔强，等.智慧城市中的移动互联网技术[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[4]翟震.音乐治疗师的职业发展探究[J].大众标准化，2020（20）.

[5]李春深.黄帝内经[M].天津：天津科学技术出版社，2017.