Wifi喇叭讓低頭族遠離危險

「Despacito～Quiero respirar tu cuello despacito～」聽到這段旋律，你是不是也開始不由自主地跟著搖擺了呢？跟著音樂一起流動實在是再自然不過的事了，不過，假設你完全聽不到這些動感「音樂」，它還能發揮同樣的效果嗎？

科學家也想知道這個問題的答案，於是乎，他們把實驗室搬到舞池啦！

超酷的實驗，就要在超酷的表演廳進行！

沒錯！最近發表在《當代生物學》（Current Biology）期刊上的研究就是這麼嗨！這份研究的第一作者是來自麥克馬斯特大學（McMaster University）的神經科學家 Daniel Cameron，他本身就是個音樂愛好者，除了會打鼓外，研究的主要方向也離不開音樂，總是在探索音樂和人類間的互動關係。

想要從事如此動感的實驗，一般的研究室可沒辦法進行，研究者們選擇的地點是麥克馬斯特大學裡面的「LIVELab」，這個地方算是個研究型表演劇院，裡面既能進行各式演出，也能同時進行各種測試和研究。

劇場裡不僅有 3D 動作捕捉系統，還有可以模擬各種音樂環境的超強大 Meyer 音響系統，最重要的是，它還配備了本次研究的主角──能產生極低頻率的喇叭！普遍來說，我們耳朵能聽到的聲音頻率介在 20 Hz~20,000 Hz 之間，更高或更低都聽不見，那麼，問題來了：聽不見的聲音，還會對我們產生影響嗎？

偷偷來點低頻音，大家真的會感受得到嗎？

為了尋找答案，研究者邀請加拿大的電子音樂雙人組合「 Orphx」到 LIVELab 辦了場表演，並招募了一群實驗參與者來參加。想聽這場演出，需要比平常多一點點的準備。

首先，觀眾需要戴上運動感應頭帶，用以偵測舞蹈動作；再來，觀眾在參加前和參加後都需要填寫調查表，好衡量他們對於演出的喜愛程度、相關生理感受，並確認他們沒有聽到那些偷偷塞進去的低頻聲音。

在整整 45 分鐘的演出中，研究人員會悄悄在幕後控制撥放低頻聲音的喇叭 ，這些喇叭會撥放 8~37 Hz 間的聲音，每兩分鐘開關一次，結果發現，當喇叭開著、放出低音的時候，觀眾的運動量竟然增加了近 12%！

為什麼我們聽不到低音卻還是想跳舞？聲音能被「感受」嗎？

不過，為什麼這些超低聲音會讓人們更愛跳舞呢？研究者們現在還不知道確切的生理運作機制，但他們有些推測。研究者認為，低頻聲音雖然無法被聽見，也不會讓大腦中處理聲音的部分變得活躍，但是，卻能被神經系統的其他部分接收到。

Cameron 表示，我們腦中的前庭系統，也就是專門負責平衡感和空間感的感覺系統對於低頻刺激非常敏感。另一方面，觸覺也扮演了很重要的角色，我們身上的機械性受器（mechanoreceptor）同樣對於低頻的刺激很敏感，會隨著震動而移動，這也就是為什麼，當你站在很大聲的音響前方時，會感覺全身彷彿都在跟著震動。

或許，就是這些系統，讓我們能夠用不同的方式來「感受」到音樂、接收我們聽不見的低頻聲音。

如果想要完整了解背後的機制，勢必還要多辦幾場這樣的「科學音樂表演」，但在那之前，如果大家想要讓舞池嗨一些的話，低頻音催下去就對啦！

參考資料

1. Want to fire up the dance floor? Play low-frequency bass
2. Cameron, D. J., Dotov, D., Flaten, E., Bosnyak, D., Hove, M. J., & Trainor, L. J. (2022). Undetectable very-low frequency sound increases dancing at a live concert. Current Biology, 32(21), R1222-R1223.
3. Low-Frequency Bass Encourages Dancing
4. Inaudible, low-frequency bass makes people boogie more on the dancefloor

她是全球知名好萊塢影星，同時也是發明「展頻技術」（Spread Spectrum；過去稱為秘密通訊系統）的關鍵人物，更被人尊稱為「Wifi 之母」、「藍牙之母」，鮮明的性格、亮麗的外表（她真的很漂亮）、才能與智慧，造就了海蒂．拉瑪戲劇性的一生。

海蒂．拉瑪（Hedy Lamarr，1914－2000）的原名為海德薇希．愛娃．瑪麗亞．基斯勒（Hedwig Eva Maria Kiesler），是個出生於奧地利的匈牙利猶太後裔，父親是維也納知名的銀行家，母親則為一名鋼琴家。

為夢想勇敢前進電影產業

少女時期的海蒂．拉瑪被電影吸引，便毅然決然放棄了當時仍在學習的通訊專業，退學後的她學了鋼琴、芭蕾，幸運地被導演馬克斯．萊因哈特挖掘，將她帶到了位於柏林的表演學校，先是由場記員做起，闖蕩電影界。

1930 年，年僅 17 歲的海蒂．拉瑪出演了她的第一部電影，之後陸陸續續拍攝了多部作品，其中讓她從此聲名大噪的，是在 1933 年的捷克電影《神魂顛倒》（Ecstasy），劇中她不畏世俗眼光，為戲裸泳及全裸在森林奔跑，這也使她成為了第一位在螢光幕前全裸出鏡的女主角。事後海蒂．拉瑪回憶起這部作品：「你用你的想像力，便可以看到任何女演員及她的裸體。」

成名不久後，她便結識了第一任丈夫——弗里茨．曼德爾，是一名奧地利的軍火商。由於生意上的往來，海蒂．拉瑪因此可以在招待客戶時，從旁聽聞丈夫與買賣方之間的交談，這便促成了她擁有無線電通訊知識的機緣。

儘管生活富裕，然而婚後的海蒂．拉瑪並不快樂，處處遭受限制，甚至連熱愛的電影產業也被禁止涉足。1930 年代納粹滲透奧地利，海蒂．拉瑪堅決反對納粹，但身為猶太人的丈夫卻與希特勒及墨索里尼等法西斯主義份子做交易、打交道，終於讓海蒂．拉瑪下定決心逃離不愉快的婚姻生活。

在逃離到倫敦後，結識了老牌電影公司米高梅創始人之一路易．梅耶，他與海蒂．拉瑪簽訂了一份長達七年的影視合約，前往美國踏上好萊塢演藝之路。她由於電影《神魂顛倒》受到不少批評，也是在此時將名字改為我們所熟知的海蒂．拉瑪。隨後便在好萊塢參與多部影視作品，出演許多受人歡迎的電影，成為家喻戶曉的女星，紅極一時。

1940 年海蒂．拉瑪在聚會上認識了鋼琴家喬治．安塞爾，就在兩人聊天時，她想起了軍火商前夫曾與納粹官員談起如何操控魚雷的內容……。

發明展頻技術

就在某次聽安塞爾彈奏鋼琴時，看著按壓不同琴鍵就能使聲音有所變化，於是海蒂．拉瑪聯想起，直接用無線遙控魚雷，就很容易使之被相同頻率的信號干擾，造成魚雷偏離目標，既然改變鋼琴鍵能直接改變聲音，那麼同理，如果是直接改變無線電信號的頻率就能改變發出的信號！若不停地隨機改變信號頻率，因敵人干擾而影響魚雷的機會就會減少很多。

做為專業且優秀的音樂家，安塞爾想出了具體的實施方法，他曾使用了 16 架自動演奏鋼琴創作了《機械芭蕾》（Ballet Mecanique）一曲，而自動鋼琴的原理為，以打孔紙卷來記錄音譜，透過裝置捲動紙軸，紙卷上的孔位與驅動機械連動，使相對應的裝置擊琴鍵，從而演奏出音樂。

運用自動演奏鋼琴的原理，在魚雷的接收器和艦船發射器內安裝相同編碼的滾筒，在兩者同步運轉時調整頻率，就可以達成透過載波快速切換不同頻率，使得接收端與發射端產生偽隨機（後稱此技術為跳頻展頻；Frequency-hopping spread spectrum, FHSS）。

兩人在 1941 年時向美國專利商標局（USPTO）提出專利申請，並將這項技術發明命名為「秘密通訊系統」（Secret Communications System），隔年順利通過，專利號為 2292387，就是我們現在的展頻技術（Spread Spectrum），值得一提的是，他們共使用了 88 種頻率，而鋼琴鍵數就是 88。

由於該技術是由演員與音樂家所發明的，期望為戰爭貢獻心力的兩人，此項發想在當時難以說服軍方使用。但兩人還是將專利無償提供給美國軍方使用，也自行支付相關的專利維護費用，而當時的電子科技發展仍無法支持這樣的技術，一直到冷戰時期，電晶體發明後才真正被運用於軍事上。

成為無線電通信技術發展的基礎

日後展頻技術被應用到眾多無線電通信中，分碼多工存取（Code Division Multiple Acces, CDMA）、無線區域網路（WLAN）、Wi-Fi 與藍牙都是基於此技術發明出的。

海蒂．拉瑪與安塞爾並沒有繼續深入研究他們的發明，而上述新技術與海蒂與安塞爾的專利雖有相通之處，但都沒有觸及其專利權，兩人終其一生未因此專利獲得任一分錢，即便至近年 ，這項技術還是被許多專利所引用。

在這項發明專利公布的 56 年後，1997 年兩人的成就才終於獲得電子前線基金會（Electronic Frontier Foundation；EFF）榮譽技術獎章殊榮，2014 年兩人被選入美國發明家名人堂，直到現代，海蒂．拉瑪才真正獲得世人廣泛的認同。

後記：

在讀完海蒂．拉瑪的故事後，筆者思考起，儘管海蒂．拉瑪不像大眾所熟悉的發明家、科學家，擁有豐富的學識背景，甚至是圈子裡優秀出眾的學者，然而她從生活中發現了他人不曾想過的，也確實把它實踐了，讓以為距離遙遠的科學發明，也有了浪漫親近的一面。

參考資料：

• 維基百科—海蒂．拉瑪
• 好萊塢美麗影星與秘密通訊技術的發明者—海蒂．拉瑪
• United States Patent and Trademark Office
• 維基百科—展頻

文／Little Sound

音響像個演員，要演什麼像什麼，演小提琴、演電吉他、演爵士鼓……，樣樣都要演得像。但演員也有蹩腳的，那叫「演技差」，而音響蹩腳的，叫「失真大」。

從留聲機，保存聲音的技術誕生以來，音響的發展簡單來說就是從「失真」走向「傳真」。失真（Distortion）有很多種，諧波失真、振幅失真、頻率響應失真、相位失真……，失真讓你的音樂聽起來「不像真的」；中提琴聽起來像小提琴，江蕙聽起來像蔡依林……，凡此種種症頭都表示您的音響是個蹩腳的演員，演什麼不像什麼。

從失真到 Hi-Fi，從 Hi-Fi 到 Hi-End

從 1888 年由美國發明家伯利那（E.Berliner）展示留聲機以來，到了 1950 至 1960 年代，高傳真（High fidelity 或 Hi-Fi）這個名詞開始被廣泛使用，這名詞意味著噪音與失真很小，能「完美再現原音」。德國標準化學會並在 1973 年制訂了相關標準。換言之，音響工業在經過半世紀發展後，正式進入了低失真、高傳真的新時代。

不過雖然技術能夠達到，商人可不見得都會生產好產品給客人，用人工香料的號稱是天然食材、回收餿水油跟你說是天然豬油的黑心商人在什麼時代都不缺，自從 Hi-Fi 這個名詞出現後，哪個音響廠商會不標示自己的產品 Hi-Fi 呢？於是從 1980 年代起，逐漸出現 Hi-End 這個名詞，用來表示比 Hi-Fi 更好的聲音品質，它意味著一種追求完美，比 Hi-Fi 更講究、更極致、更不惜工本的高階產品，以跟原來的 Hi-Fi 做區隔。發展到今，Hi-End 已成為「最高階音響」的同義詞，辦音響展必稱是 Hi-End 音響展，若只有 Hi-Fi 音響展聽起來就遜了，完全沒吸引力。

避免破壞性壓縮音樂格式

雖然音響的技術發展已經從失真到 Hi-Fi，又從 Hi-Fi 到了 Hi-End，可別以為從此每台音響都 Hi-End 了起來，就像手機也是有智慧機皇到智障黑心機一樣，音響市場上自然是失真、Hi-Fi、Hi-End 三大類產品並存，遺憾的是，失真的占絕大多數，而且絕對不會貼上「失真」兩個字讓客人知道。

雪上加霜的是，隨著數位時代的來臨，破壞性壓縮的 MP3、串流音樂……等等方便流傳的音樂格式，讓原本音響硬體的失真外，又增加了「音樂軟體」的失真。是的，失真不但沒有消失過，甚至比以往更加普遍。MP3「失真壓縮」大約於 1993 年問世，隨著免費音樂播軟體 Winamp 在 1997 年的推出成為了網路音樂的主流格式。MP3 檔案的大小約為 CD 的 1 / 11，能將檔案壓縮到這麼小，靠的是破壞性資料壓縮（Lossy Compression）。用這種「有損壓縮」的方式來儲存訊號，會使播放出來的音樂嚴重失真，在早期的網路頻寬限制下，或許這是「必要的惡」，但在如今的網路頻寬條件下，選擇聆聽無失真壓縮（Lossless Compression）的音樂格式，像是 FLAC 或 APE，會是比較好的選擇。

目前多數音樂下載和串流服務已經改用更好的編碼，高解析音樂（High Resolution Audio ，簡稱 Hi-Res Audio）也逐漸興起，選擇這些高取樣規格的數位音樂，至少能避免音樂軟體的明顯失真。

建立「真實」的參考標準

至於音響硬體的失真要如何判斷，首先要建立「真實」的參考標準。台灣音響圈常說「以現場為師」亦即「以現場聆聽的聲音為基準」，常聽音樂會、參加 Live 音樂節，對真實樂器的聲音有所認識，這樣在判斷音響播放的真實程度，將會有所幫助。

不過要知道，「絕對真實」是不存在的，從現場到錄音到後製到音響播放，註定是不會百分百相同的，在細節上過於計較並無幫助，重點在於「累積自己對真實樂器的聆聽經驗」，以食物為例，各式美食吃多了，自然也會建立心中一把尺，用以判斷美味與否，吃過放山土雞再吃一般肉雞自然知道有所差別，這些經驗累積，意在幫助建立「真實」的參考標準，而非按圖索驥，念念不忘某一隻美味的雞，從而失去享受別隻雞的可能。

以下有幾個重點，可以幫助我們在建立「真實」的參考標準時更有方向。

一、頻率響應範圍

每種樂器、每個人都有音域範圍，也就是頻率響應範圍。

好的音響，應該要盡可能的涵蓋這些樂器的頻率響應範圍，通常來說 60Hz~20kHz 是一個不錯的標準，幾乎能涵蓋大提琴的全部範圍。然而，一般小喇叭，尤其是手機、筆電上面附設的，甚至大多數的電腦喇叭，通常都無法達到 60Hz 的低頻，一般約只能到達 200Hz，想當然爾，那不可能呈現「真實」的音樂。

或許有些人會想問：為何不買到 20Hz 的音響呢？首先，很少有音響能忠實的呈現 20~40Hz 的極低頻，從頻率響應來說，音響最貴的部份就是「優秀」的極低頻，對器材、對空間，都有相當高的需求。總之，對入門者來說，60Hz~20kHz 的小系統，或 40Hz~20kHz 的中、大系統，都會是不錯的參考標準。

二、頻率響應的平坦

真實的音響系統應避免對頻率響應做過多的人工調味，讓高低頻分布平均，而非偏重某一頻率。

對頻率響應進行調整的裝置叫做「等化器」，有硬體也有軟體的等化器，功能都是對某些頻率進行增強或減弱。以上圖為例，對高、低音都進行了相當的增強，這種聲音通常聽起來很刺激，但一樣不可能呈現音樂的「真實」面貌。等化器的正面意義在於「修正」，任何音響器材都不可能擁有完全平直的頻率響應，加上任何空間都有不同的駐波、殘響，適當的修正會有助於讓音響播放更接近真實。但過猶不及，過多的調整（或調味）只會造成偏離。

三、音場的定位與層次

用 Live 演唱會的錄音檢視音響系統是否真實的呈現不同樂器的位置與距離。

無論古典、爵士或流行，一場 Live 演唱會的舞台上，總有不同樂手各自的位置，忠實的音響系統應該要能呈現正確的位置，總不能在後面的鼓手，音響聽起來卻在前面；或是明明跟主唱有段距離，聽起來卻黏在一起，正確的定位跟層次感，也是音響是否「真實」的重要指標。

音響是什麼？

對「真實」的參考標準有基本概念後，走進音響店聆聽各種器材前，我們有必要先了解一下：「音響是什麼？」

從原理來說，音響是一套將「電能轉變為聲能」的機器（所以電源的純淨與充沛很重要），而從組成要素來說，音響有訊源、擴大機、喇叭三部份。訊源，訊號的來源，無論是黑膠、CD、收音機、手機、電腦……，音響總有個發出訊號的東西，這就是訊源。而擴大機負責將訊源傳過來的音樂訊號，放大到足以推動喇叭，喇叭單體推動空氣產生聲波傳遞到耳朵，這就是音響不能缺少的三大部份。

雖然音響分三部份，但有很多整合機種，例如收音機、攜帶式藍芽喇叭，是三部份都整合在一起，床頭音響主機，是把訊源與擴大機整合，電腦多媒體喇叭則把擴大機內建到喇叭音箱，將擴大機跟喇叭整合。這種插電的擴大機內建喇叭，通稱為主動式喇叭，而不插電的則稱為被動式喇叭，被動式喇叭就需要外接擴大機來驅動。

除了整合，當然也有細分，例如將一台 CD Player 分成轉盤跟 DAC（Digital to Analog Converter 數位類比轉換器），將一台綜合擴大機分為前、後級擴大機，或將喇叭分為左、右聲道跟重低音（2.1聲道），但無論整合或細分，萬變不離其宗，訊源的訊號被擴大機放大到推動喇叭的過程，是不會改變的。

如果音響是一條河或一棟大樓

訊源的好壞影響系統極大，以河流來做比喻，上游的水若是髒的，到下游當然也還是髒的，訊源沒給的細節、訊源已經失真的訊號，擴大機也不會憑空再生出細節，或修正失真，你給擴大機垃圾，擴大機也只能把垃圾放大，到了喇叭那邊當然也一樣，可以說訊源決定了整棟音響大樓的「高度」。

擴大機既然是負責將訊源傳過來的訊號，放大到足夠驅動喇叭，基本重點便在於低失真與驅動力，然後當然還要有美好的音色。其中驅動力是一個相對性的條件，亦即要看匹配的喇叭與空間大小，如果喇叭很吃功率，空間也很大，那擴大機自然功率不能小，喇叭若效率夠高，又放在小空間聆聽，那倒是可以挑功率小點的擴大機。只要搭配合宜，擴大機就是一個大樓強健的鋼筋結構。

至於喇叭，雖然是整套音響的最下游，但卻可以說是整套音響最重要的部份，因為所有的「呈現」都在喇叭上，喇叭等級不夠，表現不出上游的美好，喇叭可以說是整套系統的「地基」，沒有夠深的地基，是蓋不了高樓的。在整套系統的搭配上，因為喇叭跟空間的關係最密切，要放桌上自然不能買落地喇叭；要放大空間自然不能買小喇叭，加上音色、頻寬這些東西都最關係到每個人的主觀喜好，所以選音響應該要先挑喇叭，然後再依照喇叭的需求跟特色，挑擴大機與訊源。

實踐自己的聲音美學

玩音響有很多方法，有人喜歡買 Hi-End 名牌，有人喜歡找古董音響，有的人則喜歡 DIY 自己組裝，條條大路通羅馬，路不重要，重要的是羅馬。不管是什麼音響器材，重要的是它發出來的聲音是不是你想要的。 同一張 CD 給十個發燒友的系統播放，自然不會十套音響發出來的聲音都相同，其中的差異是每個人的品味差異，也就是聲音美學的差異。

日本《Stereo Sound》雜誌將發燒友稱為「唱片演奏家」，音響就是我們的樂器，透過音響我們呈現自己對唱片的詮釋，建立個人的美學價值。就像一個劇本，十個導演去導都會有不同的面貌，音響最終的目的不是「重現」而是「詮釋」。相機不也一樣？相機不是重點，重點是相片。有人能用傻瓜相機當攝影大師，用平價音響也有人能漂亮地實踐自己的聲音美學。如果音響越貴聲音就越好，那直接看購買發票就能判斷誰家音響好聽了不是？事情當然不會這麼簡單，人是有創造力的，而這，才是音響有意思的地方，也是人生有趣的地方不是嗎？

音響小撇步

1、想知道什麼是失真的聲音嗎？可以到這個網站做個測試看看喔：http://www.klippel.de/listeningtest/lt/
2、除了訊源、擴大機、喇叭三個組成部分之外，空間跟電源也是影響音響系統聲音優劣至為重要的因素，就像買了超跑要有好路才能發揮，法拉利在鄉間小路也是英雄無用武之地啊。

本文轉載自《音響入門誌》vol.1：揚聲器篇。

還記得之前有低頭族過馬路被車撞到的新聞嗎？在智慧型裝置越來越普及的時代，不論行人或是車輛，都常常因為低頭看手機或是盯著GPS而忽落了路況，引發現實交通上的危險！現在，科學家針對低頭族，研發出wifi喇叭，讓手機主動提醒你身邊該注意的安全！

密蘇里大學（University of Missouri）的Kaustubh Dhondge團隊，發展了利用wifi來連結個人行動裝置的“WiFi Honk”，達到類似汽車喇叭的作用。在研發構想中，使用者可以下載App來連結管理系統，選擇以「行人」或是「車輛」的方式上路後，每隔0.1秒，手機便會自動透過wifi beacon向系統上傳個人位置、移動速度及方向；當系統接受訊息，便會將該區域的所有人車資訊做整合，計算出可能發生碰撞意外的對象，由螢幕顯示或是聲響震動提醒雙方及時注意，避免意外。

目前，此系統會碰到的問題，主要是要如何在混亂的交通狀態中（包含各種形式的交會：同向超車、雙向會車⋯⋯等等），更精準地預測事故點，避免傳送不必要的警告訊息給使用者；另外，也要避免在擁擠的情境下，過多訊息會彼此干擾而使效能降低。一旦改進了這些問題，WiFi Honk將能更正確地針對可能性事故當事人提出提醒。

除了搭載在智慧手機，研究團隊也期望能將這項技術推廣到車輛配備上，若是未來的車輛都可以配備wifi beacon發送能力，系統就可以建立更大的資料庫，提升預測交通事故的精準度與普及率！

「當晚上你騎著腳踏車，你搭載WiFi Honk的手機便成為探照燈，它能在視線範圍外就預測到朝你疾駛而來的危險」參與研究的Sejun Song說。然而，在這些科技實際上路前，為了人身安全，為了不與現實脫節，還是讓我們抬起頭，看看世界吧～

延伸閱讀：

• 瞎咪！邊走邊滑手機比駕駛分心，還容易受傷？
• 為什麼你樂當低頭族：關於「上癮」的新解釋

資料來源：Wifi-Honk! Smartphone App Gets Pedestrians out of the way [IEEE Spectrum, July 14, 2014]