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聽聲音(十二):廁所、彈簧和鐵板的共通處?

Muzik Online
・2015/02/19 ・1811字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 402 ・四年級

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在上篇文章,我們說明了你在廁所裡唱歌會比較好聽,是因為四周圍的磁磚牆壁,比起家中的其他地方更會反射聲音,因而造成了比較大的回音,或者更精確一點說:比較長的「殘響」(reverberation)時間。所以你才會覺得在浴室裡唱歌聲音感覺更加飽滿,有唱片裡的聲音的感覺。

聽聲音(十一):為什麼你在洗澡的時候唱歌比較好聽?

很自然地,接下來的疑問就是:那唱片裡歌手的回音又是怎麼來的呢?該不會也是把他們抓去廁所裡錄音吧?這樣不會弄濕衣服嗎?
(註:我在這篇文章會用「回音」這個字來替代「殘響」,因為我覺得「殘響」有很咬文嚼字的感覺、唸起來不是很順口)

要怎麼樣有回音?

當然,產生回音最直覺的方式,就是直接到一個有回音的地方錄音,這也是大部分的古典音樂專輯產生回音的方式。如果你要錄一張古典鋼琴專輯,然後你又剛好可以借到像是國家音樂廳之類的、有相當好聽的回音的場地的話,你就直接把現場產生的回音錄下來就可以了。

但是這個方法有兩個問題:第一是你不一定有預算能夠借到有很好聽的回音的場地;二來是場地的回音音色、時間長度也不一定合乎你音樂的需求,而你完全無法調整它。

廁所回音

如果你借不到國家音樂廳的話怎麼辦?至少你還有你家廁所阿!

在 1947 年,Universal Audio的創辦人 Bill Putnam,覺得他的錄音室的回音不好聽,於是他就把他錄音室的(沒錯,你猜到了)廁所,改裝成了一間「回音室」(echo chamber)〈〉!

回音室的用法是這樣的:你在回音室裡面放一台音響,然後你就拿你在其他地方錄好的聲音在裡面播放,然後你再用麥克風,把回音室產生的回音錄下來。

歷史上第一張經過「廁所回音室」潤飾的專輯,就正是 Bill Putnam 的唱片公司 Vitacoustic 出版的「Peg o’My Heart」,演出者是三人口琴團體「The Harmonicats」。這張專輯在發行三年內賣了超過一百萬張,登上了告示牌(Billboard)雜誌唱片排行榜的第一名。

所以你就知道廁所的厲害了。

彈簧回音

但也不是每個人家裡都有多一間廁所可以用,於是就有人想出了「機械式回音器」這種東西。機械式回音器的運作方式就是,你把聲音傳導入到一個物體上,讓那個物體振動,然後再把那個物體的振動導出來,錄成聲音。

機械式回音器通常有兩種型態:彈簧和金屬板。

彈簧回音(spring reverb),就是字面上說的那樣,是用彈簧(彈簧耶!很難想像對不對?),來當共振物體的回音產生器,你把聲音接到彈簧的一端,再從另一端錄下彈簧的振動。

因為彈簧回音器被廣泛使用在電吉他音箱上,所以大家好像都會把它跟電吉他連結在一起,但它也可以用在鼓聲或其他樂器上,甚至在古早古早的時候,還曾經被用在汽車音響上(所以路不平的時候,彈簧回音就會亂跳產生雜音),像是以下這個 YouTube 影片的一樣。

彈簧回音的聲音很有一種⋯⋯呃,彈簧的質感,很多音樂製作人很喜歡這個聲音,但不想買一台真的彈簧回音器,所以現在也有公司製作彈簧回音器的模擬軟體,讓你在電腦上也能玩彈簧跳跳跳的回音。以下這個 Softube 做的 Spring Reverb,就是當今市場上聲音最好的彈簧回音模擬軟體之一,影片中也有彈簧回音的簡短介紹,值得一看!

鐵板燒

金屬板回音(plate reverb)是另一種機械式回音裝置,它跟彈簧回音的原理完全相同,不同的是它是用金屬板(而且通常很大片)來當作共振物體。因為金屬板是一個平面(兩個維度),與彈簧比較像是一條線(一個維度),所以金屬板可以形成比彈簧更複雜的回音。

歷史上第一台金屬板回音器是由德國公司 Elektro-Mess-Technik(簡稱 EMT)製造的 EMT 140,這台回音器重達 270 公斤。在 1960 年代,許多專輯都經過了這台 EMT 140 的潤飾。

Pink Floyd 樂團的「Dark Side of the Moon」專輯,就是整張唯一使用 EMT 140 當作回音器的例子。聽聽看,你感覺得到它的回音嗎?

金屬板回音使用在人聲錄音的效果相當好,一直到現在,音樂製作者還是持續在使用金屬板回音的聲音。不過一般的工作室當然不可能擺下像是 EMT 140 這樣的大怪物,所以——沒錯,我們使用軟體模擬器!

看看這個由 Universal Audio 開發的 EMT 140 模擬器的介紹影片,也聽聽看它的聲音吧!(咦?Universal Audio 這個名字怎麼聽起來這麼熟?它是誰創立的公司阿?如果你忘記的話,往上捲~)

還有更多

關於回音的故事還沒有說完,我們下次繼續喔!

(Wiwi)

轉載自MUZiK ONLiNE 名家隨筆

文章難易度
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地球在20年間「亮度」變低了!——地球暖化讓陽光反照率直直落

Mia_96
・2021/10/23 ・2757字 ・閱讀時間約 5 分鐘

地球暖化會造成溫度升高?不稀奇!地球暖化會造成人類生活環境越來越嚴峻?也不稀奇!但你有聽過,因為地球暖化,讓我們的亮度竟然逐年遞減,地球變得越來越暗嗎?

地球亮度的改變並不是近期才出現的新興議題,關於地球亮度的變化,科學家早在 1990 年代前後便提出一種現象「全球黯化」(global dimming)去解釋為何地表獲得的太陽光能量越來越低。

當時透過資料指出,進到地球的太陽能量大幅降低,從 1950 到 1990 年入射至地表的太陽光能量,竟然平均減少 4%! 也就是身處在地球上的人類會覺得地表的亮度似乎逐漸地降低。

但入射地表能量降低的原因並非是太陽發出能量的變化,而是因為近幾年我們最常耳聞的,空污現象! (圖/pixabay

當人類使用石油、煤炭等非再生能源發電時,會在環境中產生許多氣膠微粒,而這些氣膠微粒進入大氣,微粒可以吸收、反射入射到地球的太陽光,使太陽之能量無法進到地球表面,進而造成地球亮度降低。

而全球黯化同時也影響著人們過去對於全球暖化的理解,當全球黯化造成入射到地表的太陽光減少時,代表著地球所獲得的能量並不如過往我們所想像的這麼多。換句話說,全球黯化所造成的冷卻效應竟比不上人們所造成的暖化速度!

知曉地球改變亮度的方法——地照!

近期最新研究更是顯示,1998 年到 2017 年近十年內,地球的反照率逐年下降!除全球黯化造成地表獲得太陽能量減少外,當從外太空看著地球時,地球竟然也越來越暗了!

反照率是一種常用於亮度表示的方式之一,其指的是太陽電磁波段入射至地表的總量質,除以被地表反射的量值所得出的數字。不同的地表特性即有不一樣的反射量質。因此,透過反照率的升降,科學家也可以推估氣候變遷對環境所產生的變化與影響。

計算反照率的方式十分特別,在科學中我們將其稱為「地照」!

地照現象指的為當太陽光照射到地表,地表會反射部分太陽光,而當地表反射太陽光至月球未被太陽照到的地方時,月球又會將地表所反射至月面的光線反射回地球。

看似應該沒有被太陽光照射到的月球表面,其實也會因為地球反射之陽光而產生微弱的光。而最適合觀測地照的時間通常為弦月時分。 (圖/Wikipedia

地照的變化與地表的改變息息相關。例如冰雪的反射率較高,當地表溫度較低,累積較多冰雪時,地照數據便可能會上升;而洋面的反照率較低,當地表溫度較高,造成冰雪融化成海洋,則地照數據便可能會下降。

透過地照反射的光線強弱,可以推測地球反照率的變化,進而推測地表本身變化。 (圖/Wikipedia

除了利用地照觀測地球反照率外,為使觀測更加精確,科學家利用於 2000 年發射的 CERES 儀器(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)觀測大氣至地表的太陽光輻射與地表放出之輻射,並進一步分析對影響地球溫度的重要因子──雲,和太陽輻射的交互關係。

CERES 主要希望可以解答雲在氣候變遷中所扮演的角色與造成的影響,是美國國家航空暨太空總署地球觀測系統(EOS)計畫中的一部分。 圖/Wikipedia

研究結果分析發現,從 2000 年到 2015 年,地球反照率曲線一直維持接近平坦的狀態,但近年,地球反照率的衰退卻日益明顯,如下圖表示:

(圖/參考資料 1

橫軸座標為年度,縱軸座標為地照反照率之異常改變(單位為每瓦/平方公尺),黑色為地照異常之數據,藍色為 CERES 觀測到異常之數據,而灰色陰影區域則為誤差範圍。從圖中可以看出,地照反照率在這幾年下降約 0.5 W/m2,而 CERES 之數據則是下降約 1.5 W/m2

十年一變──太平洋年季震盪

科學家推測,改變反照率的原因,是週期性發生在太平洋的氣候變化──太平洋年季震盪。

太平洋年季震盪指的為太平洋的海水溫度會以十年為週期尺度產生變化:當北太平洋和熱帶太平洋間的海水溫度較高時,稱作暖相位;而當北太平洋和熱帶太平洋間海水溫度較低時,稱作冷相位。

而地球亮度改變的原因,正是因為太平洋年季震盪到了暖相位,造成海面低雲減少,反照率降低!

低雲較為溫暖,其主要成分是由水滴組成,當太陽輻射照射水滴時,較多太陽反射至太空,地球的反照率較高,也造成地表溫度降低;而高雲主要成分由冰晶組成,透光性較佳,再加上高雲通常體積較低雲薄,故太陽輻射可以順利進入地表,地球反照率相對降低。

當北太平洋與熱帶太平洋間海水溫度升高時,洋面上空氣需達到飽和的水氣量相對增加,氣塊達到飽和條件較高,低層雲較難生成。(其實背後原因極其複雜,作者僅是以最簡單的方式嘗試解釋。)當低層雲減少時,反射率降低,造成較少太陽輻射至太空,地球亮度因此變得越來越暗。

雲在地球輻射能量中一直扮演著重要的角色,低雲反射太陽輻射的能力較強,高雲吸收地球輻射的能力較強,因此較多的低雲往往造成地表降溫,而較多的高雲則會造成地表增溫。 (圖/pixabay

交織纏繞的反饋機制

看完整篇文章也別急著下結論!其實地球上的現象不僅環環相扣,影響因素更是族繁不及備載,從海溫改變的原因、高低雲量多寡的變化、反照率升降的主因……,我們都很難用單純或是絕對的一段話去完整解釋自然界的現象。

科學家所能做到的,是透過原因推導、盡力的去解釋現象,所以關於地球反照率下降的趨勢原因,除了太平洋年季震盪、海溫升高、低雲變化等,或許也還有科學家尚未清楚的其他可能性。

但同時,令科學家擔心的事情是,因全球暖化造成地表的反照率降低,代表地表接收到的能量、進到地表之能量相對增加,而吸收的能量又加速全球暖化的速度,地球或許會因為這樣的回饋機制持續升溫,造成更加嚴重的溫室效應。如何去因應溫度上升造成的種種問題,也將會是我們需要不斷去思考問題。

參考資料

  1. AGU AdvancesEarth’s Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine
  2. science alert,《Two Decades of Data Show That Earth Is ‘Dimming’ as The Planet Warms Up
  3. Wikipedia,《Clouds and the Earth’s Radiant Energy System
  4. Wikipedia,《行星照

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Mia_96
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喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師
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