【奇聞軼事】 人類存在的證明:用「聲音知識」解讀航海家金唱片

人類文明的金唱片可不是什麼暢銷百萬張的經典鉅作,而是在1977年隨兩艘航海家探測器發射到太空的航海家金唱片(Voyager Golden Records),裡面包含了關於地球的文明概況、自然景觀的155幅圖像以及55種人類語言和各種生物的聲音。不過既然它是一張「唱片」,那麼我們就能用我們學到的聲音知識來稍稍分析解讀一下這張金唱片。

這張金唱片最有趣的點不只是內容涵蓋了什麼以及聽起來如何,而是它刻在的背面的使用說明。撇除解釋地球星系位置以及用來定義在地球上測量光速的原子的部分,剩下的部分都是在說明如何理解這張唱片的使用方法。


▲ 金唱片背面的使用說明。

  • 如何播放

位於金唱片的左上方顯示的是播放這張唱片的轉速,如果有看過黑膠唱片的播放器就可以發現,在播放轉速上通常會轉速可以選擇,而唱片上也會註明該唱片應該用何種速率播放,才能得到正常的聲音。在這張金唱片上面環繞一圈的,便是用二進制標明的轉速,豎的代表1而橫向的代表0。再透過一連串十進制轉換以及乘以光速的值之後,可得出大約3.6秒,也就是指唱針在金唱片上轉一圈需要3.6秒。再看到下方的圖運用一樣的解法後,顯示的是整張唱片的播放時長,54分22秒。如此一來,就可以得到該唱片的正確撥放轉速了。


▲ 黑膠上盤上的轉速調整,調整到正確速率才能得到唱片正常的聲音內容。


▲ 播放速率及時長的說明。

  • 資訊內容

金唱片的內容包含地球生態聲音以及語言資訊,透過上述的方法就能聽到了,最複雜的,大概就是照片資訊是如何存進唱片中呢?這部分其實就是把圖像給數位化再編碼的過程了。我們現在透過電腦設備播放出來的影像和音樂,也是類比訊號數位化後,再解碼成影像和聲音,在解碼之前也只是一連串由0和1所組成的資訊罷了。

當年的科學家先是把所有的圖像給像素化,每個像素是 4bit 而 4bit 可以顯示16種二進制的結果,每一種二進制的直各自代表成色的一種灰階。右上方的波型上面,一樣用橫豎的直線來代表1和0的值。下方則顯示取樣該波型的時間長度,一樣透過換算後,得到一次取樣的間隔長約8毫秒,所以將金唱片的內容以每8毫秒取樣一次、並依照該波型得出每次取樣2進制值,再搭配上16種不同的灰階顯示後去做解碼編譯的話,就可以得出照片的內容。在波型顯示的下方圖形,就是用來驗證解碼過程是否正確的驗證圖。


▲ 聲音資訊波長的取樣時間及二進制對照。


▲ 驗證圖形。


▲ 聲音取樣及解碼驗證圖形。


▲ 將照片像素化,再對應二進制的16種不同結果呈現16種灰階成色。

這樣看似繁複到不行的解碼過程,主要是因為沒有對應的解碼程序,不如播放 CD 或 DVD,因為解碼程序已經內建在播放器中,才能如此輕鬆的將資訊給解碼重現內容。這種運用聲音攜帶資訊應用在音樂器材上也不少見,早期數位盤帶當中也會有一軌是用來帶動 Timecode 的聲音資訊,乍聽之下是電子雜訊的聲音,但這是因為機器自有一套解讀聲音資訊的解碼程序,並不是給人聽的。Tech Electronic 推出的數位效果器也曾應用此技術,讓使用者可以透過聲音攜帶數位資訊的方式,透過手機播放資訊音檔,再藉由樂器上的拾音器,把資訊傳到效果器中進而直接改變參數。


▲ 給機器聽的 Timecode 聲音資訊。


▲ Tech Electronic 利用聲音攜帶資訊的方式讓使用者透過手機傳輸參數。

關於金唱片使用解碼的部分省略掉很多細節,如果對於聲音資訊解碼有興趣的話可以到由國外 Verge Science 團隊做的詳細解碼說明。另外在 Soundcloud 上也能收聽這張經典的金唱片。

撰文:煉丹小童

樂手巢雜誌Vol.13 獨家專訪 Slash,1月12日發行:https://ysolife.com/yso-mag-vol-13/

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