看动漫的同学们都知道,声优对于一部动漫作品十分重要,而声优演员大多拥有一人分饰多角的能力。许多声优演员能通过改变音色、声调等方式,模仿不同人的声音,男女声音互换也是不在话下,常常能“骗”得我们直呼:声优都是“怪物”。
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事实上,不仅是人有改变声音的能力,动物中也有很多“声音骗子”。出于各种原因,它们常会发出与我们想象不同的声音。动物界中的“声音骗子”都有谁?它们又为何能发出各种超乎意料的声音?
动物的叫声通常符合体型
为了搞明白这个问题,我们必须先了解一下声音与什么有关?
人对于声音的感受,受到音色、音调、响度的影响。
音色是指发声体的声音品质,由发声体本身的特征决定。我们区分不同人的声音,主要就是靠音色。
音调由发声体的振动频率决定,频率越高,音调越高,也就是我们常说的声音越“尖锐”。
响度是耳朵对声音大小的主观感受,与发声体的振幅有关。振幅越大,响度越大,声音所蕴含的能量就越大,声音听起来就越响亮。
科学家们发现,动物叫声的音调与它们的体型大小相关。受到喉部和声道解剖结构,以及骨骼结构的限制,体型越大的动物,发声器官也越大,声音的频率越低,它们拥有低沉的轰鸣嗓门。而体型小的动物,一般发出的声音音调较高,嗓音也更尖锐一些。这种现象被科学家们称为“Acoustic allometry (声异速生长)”。
与体型不相称的叫声
但是动物界似乎存在不少特例。一些动物发出的声音常常与它们的体型不相当。例如,鲸鱼是地球上体型最大的动物,但它们的声音确是吱吱的叫声,像老鼠一样。小吉娃娃狗身躯娇小,它们的叫声却像罗威纳犬那样深沉。
不是说发声器官大小决定了声音频率么?这些动物声音与体型不相当,它们是怎么做到的呢?
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这里就不得不回过头唠叨一下声源滤波理论定义的两类声学特征,基频和共振频率:
基频对应声道中声带的振动频率,而共振频率是反映哺乳动物声道几何结构的特殊共振,一个系统的共振频率由系统的各个方面共同决定。比如吹笛子,我们通过手指改变空气柱的长度,从而改变了系统的共振频率,发出了不同的音高。
我们能读出不同单词,是依靠喉头、舌头等位置的改变,从而改变口腔内共鸣腔的结构,使共振频率发生改变。
所以说,发声器官大小只影响基频,而共振频率主要依靠口腔内舌头和喉头的结构。相比于声道,喉部受到周围骨骼结构的限制小,所以发声器官大小对共振频率的影响不大。在这个基础上,动物就有了改变共振频率,进而改变叫声,成为“声音骗子”的潜力。
那么,它们又是如何改变自己的叫声的呢?
前面讲了共振频率与共振系统有关,即口腔内的结构。动物改变叫声有两种可能,一种是与它们口腔内部结构的改变有关,比如树袋熊和吼猴,它们的喉部都有特别的腔体,能发出低沉的吼声。还有一种可能是它们学会了通过改变舌头的位置,来改变声音。
它们比我们想的更聪明
很明显,并非所有的动物都能“顿悟”自己可以通过改变共振频率而改变自己的声音,从而发出与自己体型不相当的声音。像鹦鹉一样,会模仿别人的声音,也不是那么容易的事情。
什么样的动物会脱颖而出,成为比其它动物更善于控制叫声的“声音骗子”呢?
为了寻找这个问题的答案,研究者Garcia和Ravignani对164个哺乳动物数据集中的异速偏差和声音学习之间关联性做了研究,对这些哺乳动物是否有异速偏差,是否具有学习能力进行了统计。结果显示,那些经常“假装”自己体型的动物通常是熟练的声音学习者,不会“假装”自己体型的动物也不会模仿声音。研究者推测:“不诚实的信号”策略可能是学习声音的第一步。
动物为什么要伪装自己的声音呢?
伪装声音这种能力或许有助于动物的生存,掌握了学习新声音的技能可能更受异性青睐。对于一些动物来说,好听的叫声无疑是吸引异性的工具。有研究表明,在特定物种中,声调夸大与大体型雄性的性选择有关,狮子会用低沉轰鸣的吼声吓退竞争者。同时,也有研究发现,一些海豹会模仿成功繁殖个体的叫声。
伪装声音或者还与生存相关。比如,通过声音骗过捕食者,使自己逃过一劫。最终,善于伪装,懂得学习声音的个体也更容易存活下来。
“声音骗子”,其实也是一种生存的智慧。
参考文献:
Maxime Garcia & Andrea Ravignani (2020) "Acoustic allometry and vocal learning in mammals." Biology Letters, doi: http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2020.0081
出品:科普中国
制作:Becky (中国科学院动物研究所)
监制:中国科学院计算机网络信息中心
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