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想听3000年前木乃伊的声音吗?科学家真的重建出来了

时间:2020-02-21|栏目: 考古 • 进化 |点击:3

    想听3000年前木乃伊的声音吗?科学家真的重建出来了

    图片来源:Leeds Museums and Galleries

    恐龙的声音听起来是什么样子的?尼安德特人的发声方式有什么特点?长期以来,科学家们试图利用化石证据、基因分析和计算机建模等手段来找到答案。借助3D打印和人体扫描技术,最近发表在《科学报告》的一项研究终于让一具人类文物发出了一点儿声音:声音的主人叫内斯亚蒙(Nesyamun),是一具3000多年历史的木乃伊。

    撰文 丨索菲·布什威克(Sophie Bushwick)

    翻译 丨罗广桢

    编辑 丨杨心舟

    几个世纪以来,研究人员一直在研究人类声道的形状。从喉部(声带)到嘴和鼻腔,研究的目的就是想知道这些部位是如何影响声音的。近几十年,随着核磁共振成像和计算机断层扫描等医学影像技术的出现,科学家可以检测人在说话、唱歌甚至表演节奏口技(beatboxing)时声道的工作情况。

    此外,研究人员还能利用扫描结果来建立各部位的数据模型并3D打印出复制品,这有助于更好理解发声的生理基础。“很久以来,科学家就已经尝试通过物理模型去认识语音,”阿尔伯塔大学的传播科学与障碍研究人员丹尼尔·阿尔托(Daniel Aalto,并未参与该研究)说道。

    现在就职于伦敦大学皇家霍洛威学院的戴维·霍华德(David Howard)曾在2013年向外界展示过一个自制的“声道器官”模型,这个模型是由3D打印技术做出的喉部复制品,可以发出一些元音音节。该模型吸引了约克大学考古学家约翰·斯科菲尔德(John Schofield)的注意,他后来提到,“我坐在那儿想着,如果一具古代人类遗体在口腔的重要软组织完好无损的前提下,能不能利用这项技术复原出古人的声音”。

    当然,大部分尸体中的软组织都会在死后迅速腐烂。但尸体如果经过木乃伊化处理,则能够将这些结构完好地保存数千年。内斯亚蒙就属于这种情况,他是拉美西斯十一世(Ramses XI)统治期间卡纳克神庙的一名抄写员和牧师,三千多年前就已安息,享年55岁。自从1824年第一次解开缠在他身上的布带,研究人员就一直在研究这具木乃伊。

    它目前被保存于英格兰的利兹城市博物馆,在那里,霍华德和斯科菲尔德组织了一个团队使用CT扫描来检查内斯亚蒙的咽喉。研究人员发现其中还保存有足够的软组织供他们测量从喉部到嘴唇的气路尺寸。CT检查还让研究人员可以在电脑上重建内斯亚蒙的声道模型,以便之后用3D打印的方法将它复制。

    想听3000年前木乃伊的声音吗?科学家真的重建出来了

    研究人员正在对木乃伊的喉部进行CT扫描。图片来源:Leeds Museums and Galleries

    在打印之前,研究团队还需要向数据模型中添加若干细节,保证打印出来的复制品能顺利发声。比如霍华德就说到,“在喉头末端加入一个与扬声器相连的耦合圆柱就能够输出喉部的声音”,这是当今语音合成系统中很常见的做法。

    一般来说,人呼气时气流穿过气管会引起声带或褶皱振动从而产生声音,然后声音会在声道中受到修饰。在霍华德的装置中,扬声器既充当肺部,又充当人的声带,最后发出近似于典型成年男性的音高。当这种爆破音穿过3D打印出的声道后,听起来就像是一种落在“bed”的“e”和“bad”的“a”之间的元音。

    那么人工复原的声音到底有多接近内斯亚蒙的真声呢?阿尔托觉得“总的来说,我认为这是一个设计很巧妙的研究”。但他也补充道,“之所以人声具有辨识度且每个人的声音都独一无二,不只是因为声道的形状不一样,也是由于每个人用嗓的方式不同。”

    因为该研究采用机械而非真的声带作为音源,所以它只能反映出内斯亚蒙声道的形状却无法完全重现他的嗓音。而且打印出来的声道和原装的也有差距:研究人员指出内斯亚蒙的舌头有萎缩的痕迹,并且他的软腭也找不到了。“由于数据残缺,因此很多地方只能靠研究者自己的推断,”什里坎特·纳拉亚南(Shrikanth Narayanan,并未参与该研究)说道,他是南加州大学的一名工程学及语音学家。

    “从这方面来说,这具木乃伊发出的声音只有一部分是建立在真实的数据之上的。”另外,人可以通过调整声道来模仿任何一种声音;所以当内斯亚蒙压住喉头时,他发出的声音应该就跟我们现在听到的差不多了。

    研究人员认为尽管无法完美模拟出逝去已久之人的声音,但这种做法能够帮助博物馆让历史变得更为大众所接受。“参观者和历史邂逅时通常只能从视觉上去感受它,”斯科菲尔德说道。“有了声音,我们就能改变现状,让这种相逢变得更加立体。”

    阿尔托也同意这个说法,他提到内斯亚蒙的喉音给了我们另外一种审视他遗骸的角度。“这在很大程度上提升了参观的体验,”他说道。他还认为3D打印出声道的复制品除了能更清晰地观察它的形状之外还有其他的用处,比如帮助医生和病人在进行治疗时规避一些可能会造成喉部永久性损伤的风险。

    纳拉亚南认为那些对人类发声学感兴趣的人可以将这个木乃伊的声音与现代研究对象的声音比较一下——“感受感受我们现在令人惊讶的能力,”他说道,“这是我们参与的最复杂的自愿行动之一。”

    原文链接:

    https://www.scientificamerican.com/article/3-d-printing-gives-voice-to-a-3-000-year-old-mummy/

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