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克拉尼图形——听觉与视觉的激情碰撞

作者:陆泓锟

  • 声音?艺术!

最早期的声音艺术可追溯到意大利的未来主义,路易吉·鲁索洛(Luigi Russolo)被认为是第一位正式用声音来创作的艺术家,他关注于噪音艺术,创造了一系列噪音机器。

路易吉·鲁索洛(Luigi Russolo)制造的乐器
出自《噪音的艺术(The Art of Noises)》,1913

达达主义也开始使用声音做艺术,例如达达主义者雨果·拜尔发明了一种新型态声音诗——无“字诗”,给观众呈现闻所未闻的声音。

1952年激浪派艺术家约翰凯奇·约翰凯奇(John Cage)创作无声作品《4’33”》 ,作品演出过程中只有演奏者打开和关闭钢琴面板发出的微弱声响和观众席上的人们在等待演奏过程中无意识发出的声响。这些环境中细微声响的集合在没有音乐声的音乐厅空间中形成了独特的声音景观, 人们终将注意到自己的声音。该作品的声音环境与听众自身状态形成了对比, 质疑演奏空间, 引发人们对音乐边界的思考, 提醒人们注意聆听环境中的声音。

  • 听见?看见!

声音本身看不见,但是由于声音的自然属性,声音贯穿与不同形式的艺术作品中。美国新媒体艺术家Gary Hill创作的《Meditation(towards a remake of soundings)》,在这个视频里,艺术家将米粒洒在音响上,然后通过麦克风说话,声音从音响出来,米粒就会随着音响的振动,呈现不同的形态,这种形态能随着振动的大小,音频的高低变化。

加里·希尔,《冥想(重塑声音)》,1979-1986
Gary Hill,Meditation(towards a remake of soundings),1979-1986

看见声音听起来很抽象,但其实在我国古代便有了可视化声音的雏形。不知道你有没有听说过“鱼洗”?这是一种先秦时期便存在的盥洗用具。其形似脸盆。盆底装饰有鱼纹的,称“鱼洗”;盆底装饰两龙纹的,称“龙洗”。在唐代时,更是有人发明出了能喷水的铜质鱼洗。

通过摩擦鱼洗两侧的金属柄,盆内的水就会飞溅。造成这个现象的根本原因便是驻波。那么,何为驻波?驻波是指频率相同、传输方向相反的两种波(不一定是电波),沿传输线形成的一种分布状态。简单说,沿同一传输线传播的两个频率相同的波,经过相长干涉和相消干涉后便形成了驻波。如果还是有些难以理解。没关系(https://www.desmos.com/calculator/kq8fxjdhnq)我准备了一个线上计算器帮助你理解。

当我们把驻波移到固体表面上,配合上砂砾等小颗粒,便能得到克拉尼图形。

克拉尼板的形状可以是正方形、矩形和圆形,甚至还可以是小提琴或吉他的形状,只需在中心具有固定约束即可。在板上撒上一种材料,比如面粉、沙子或盐,以便观察图形。接下来,在板的侧面拉小提琴的琴弓来摩擦板,直到它达到共振。

当板受到摩擦时,部分区域会振动,而另一些区域则不动。更具体地说,你可以看到沿着板的波节线的驻波。沙子从驻波振幅最大的区域-波腹,向驻波振幅最小的区域-波节移动,形成克拉尼图形。

且莫小看这些线条,在恩斯特·克拉德尼(克拉尼版的发明人)刚刚将其创造出的年代,它可是为数不多的可视化振动模式的东西。而声音可视化的应用领域非常广泛,例如室内家具摆放。声音可视化甚至可以帮助建筑工程师设计音乐厅,使音乐厅的音响效果不会干扰小提琴演奏者的精湛演绎。通过研究声音的变化、波形、波长、速度和其他特性,我们可以更好地理解如何操纵和再现声音,以及在设计中考虑声音的物理效应。

不仅如此,每种振动波都有其唯一相对应的波形图案,随着音波的频率提高,波所展示的物理图案也越来越复杂而精细。被誉为“隐形世界中的一面镜子”的音流学(Cymatcis)自此成立。它可以应用在非常多的科学领域中。海洋学利用它来研究海豚等海洋生物如何进行沟通,天文学利用它来研究宇宙星系的运转形态,还有人用它来研究麦田圈的形成机制……

引用文献:

克拉尼板如何让你“看见”声音? | COMSOL 博客https://cn.comsol.com/blogs/how-do-chladni-plates-make-it-possible-to-visualize-sound

何谓“声音艺术”中央美术学院美术馆 CAFA Art Museumhttps://www.cafamuseum.org/exhibit/newsdetail/2461

CAFA设计学院艺术与科技专栏 | 视听共振:声音的视觉演替 – 研创动态 – 中央美术学院https://i.cafa.edu.cn/cafaresearch/resc/?s=173341

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(本文由UHHC运营处编辑)

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