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如何傾聽一張老唱片中的聲音？你可能會說霹崎，只要找到一臺留聲機珊搀，把它播放出來就好了嘛。但實際情況卻沒有這么簡單∥补剑現(xiàn)在境析，很多老唱片都面臨著保存不善、折斷破損的危機派诬，如果這些記錄載體損毀劳淆，其中的音頻資料也將隨之失傳。

而出手拯救這些老唱片的默赂，則是兩位在LHC（大型強子對撞機）工作的粒子物理學家沛鸵。通過顯微鏡和計算機，他們讓破損的老唱片也得以重獲新生缆八。

無法播放的記錄

在照相機出現(xiàn)之前曲掰，藝術家們利用繪畫和雕刻也可以較為精細地還原自己所看見的場景，而相比之下奈辰，記錄和還原聲音則要面臨更多技術挑戰(zhàn)栏妖。

1860年，法國人斯科特（édouard-Léon Scott de Martinville）第一次成功地將聲音用現(xiàn)代方法記錄了下來奖恰。他根據(jù)人耳的構造設計出了一架聲波記錄儀吊趾，其三個主要結構分別對應耳道宛裕、耳膜和聽小骨。聲音是機械振動论泛，聲波傳送到儀器中揩尸，然后連接在一個膜上面的鬃毛類部件（與聽小骨對應）就可以把振動記錄在涂有燈黑（炭黑）的紙張或者玻璃上。

通過這樣的方式屁奏，斯科特得到了下圖中的聲波曲線記錄圖岩榆。這種記錄圖中確實包含著聲音的信息，但它卻無法被還原播放了袁。

斯科特在紙上記錄的聲音朗恳。聲波信息就在其中，但我們卻無法聽到

在此之后载绿，留聲機的出現(xiàn)解決了還原聲音記錄的問題粥诫。愛迪生發(fā)明了圓筒式留聲機，在蠟制成的圓筒中雕刻上深淺不一的“音軌”崭庸，播放時唱針在音軌的引導下運動怀浆，將振動信號還原。在那之后怕享，蠟筒又被唱片所取代执赡，越來越多的聲音信息被記錄在了其中。

這些蠟筒和老唱片中記錄著很多珍貴的音頻資料函筋，但即使有留聲機的幫助沙合，在很多時候我們依然無法自由地播放和傾聽它們。這些老式的記錄載體并不耐久跌帐，用唱針播放的過程不可避免地會帶來磨損首懈；一些蠟筒和唱片甚至已經(jīng)折斷，完全無法播放了谨敛。

我們只能遺憾地與這些無法播放的聲音資料告別了嗎究履？不，其實還有別的解決方法脸狸。

“看到”聲音的物理學家

參與解讀老唱片工作的兩位物理學家分別是卡爾?哈伯（Carl Haber） 和維塔利?法捷耶夫（Vitaliy Fadeyev ）最仑。在大型強子對撞機實驗中，對很多部件的精度要求是非常高的炊甲，例如有些探測器能夠區(qū)分的位置精度達到人的頭發(fā)絲粗細這樣的量級泥彤。所以，他們經(jīng)常需要在光學顯微鏡下卿啡，并且通過計算機算法控制特殊的機器來組裝儀器吟吝。這樣的機器可以在組裝時達到微米量級的精度。

在一次開車時牵囤，哈伯恰好從廣播中聽到了一段對著名鼓手米奇?哈特（Mickey Hart）的采訪爸黄。采訪中哈特提到，有大量記錄在唱片中的音頻老資料現(xiàn)在并沒有得到足夠好的保護揭鳞。靈光一閃炕贵，哈伯意識到他們在LHC所用到的技術也是幫助這些老舊的音頻資料重獲生機。

這些記錄聲音的老文物可能已經(jīng)斷裂磨損無法播放野崇，或者像斯科特留下的聲波圖那樣称开，根本沒有對應的播放器可用。但是聲波振動的信息依然保留在那些音軌當中乓梨。如果我們可以清晰地拍下這些音軌的形態(tài)鳖轰，然后使用圖像處理的方法將照片上的信息提取出來，再用程序來模擬播放機的功能扶镀，這些圖像就可以重新被轉換成聲音文件蕴侣。

左圖：膠片是通過音軌的左右擺動來記錄聲音信息的；中圖：唱針在膠片上移動臭觉，會左右振動昆雀，再經(jīng)過處理就可以把聲音還原；右圖：膠片在顯微鏡下的照片（經(jīng)過處理）

而對于蠟筒這樣通過不同深度刻痕記錄聲音的設備蝠筑，也可以利用在科研領域廣泛使用的共聚焦掃描顯微鏡得到刻痕的3D結構信息狞膘，進而還原聲音數(shù)據(jù)。而這些設備和技術條件什乙，正好都是兩位物理學家所具備的挽封。

左圖：蠟制圓筒實物，它通過雕刻不同深淺的音軌來實現(xiàn)聲音記錄臣镣。圖片來源：維基百科辅愿。右圖為蠟制圓筒的3D掃描

這種光學的讀取方法并不會造成磨損，即使是破損的記錄材料（例如斷裂的膠片）也不會阻礙聲音還原退疫，這對于音頻資料保護來說是非常好的消息渠缕。于是哈伯和法捷耶夫等人就成立了IRENE 項目，致力于還原了早期的音頻記錄褒繁。

用來掃描膠片的儀器亦鳞。膠片上面是光學顯微鏡的鏡頭，通過膠片的轉動可以把整個膠片的音軌信息都掃描出來棒坏。來自IRENE項目網(wǎng)站

那些老聲音燕差，聽起來是什么樣？

至今坝冕，IRENE項目已經(jīng)有了不少成果徒探，很多早期的聲音記錄，包括上面提到的那張記錄聲波的紙都已經(jīng)被他們破解喂窟。下面测暗，就讓我們來聽聽這些在新技術幫助下重獲生機的聲音吧央串。

這是斯科特留下的聲音記錄中的一段，記錄的是一首名為“月光下”（Au Clair de la Lune）的法語歌曲碗啄。這也是人類歷史上第一段可以被清晰解讀的人聲記錄：

這是愛迪生曾經(jīng)發(fā)明過的一種會講話的娃娃质和。這段音頻來自一個實驗品，娃娃的聲音記錄在金屬環(huán)上稚字。這些娃娃的聲音聽起來并不怎么悅耳饲宿，哈伯在一次講座中提到，當時有人花了一個月的工資給孩子買下這個娃娃胆描，結果卻把小孩嚇哭了瘫想。

下面這段音頻來自著名科學家和發(fā)明家貝爾，它于1885 年錄制在蠟質圓盤上昌讲。這張圓盤已經(jīng)破損了国夜，但是這并不妨礙光學顯微鏡先掃描并且通過計算機算法還原聲音，只需使用算法將掃描圖像對齊接起來就可以讀取數(shù)據(jù)了（更多閱讀：“現(xiàn)代通訊之父”貝爾的聲音百年后再現(xiàn)人世）短绸。

起初支竹，這樣還原出來的聲音是非常嘈雜的，甚至無法分辨錄音中的人在說什么內容鸠按。而經(jīng)過掃描技術和算法的改進礼搁，我們至少已經(jīng)可以分辨出錄音的內容了。現(xiàn)在目尖，這項“只看不摸”的讀取技術馒吴，正在幫助很多圖書館的工作人員將一些珍貴的聲音記錄數(shù)字化。在科學家的努力之下瑟曲，將來還會有更多昔日的聲音和故事重新在我們耳邊響起饮戳。

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