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让死人说话!科学家重建3000年历史的木乃伊声音

为了保留下人们的声音,1877 年美国发明大王爱迪生发明了留声机,他将声波变换成金属针的震动,并刻录于锡箔上,利用锡箔与金属针实现了声音的录制。   但是在这之前人类的声…


为了保留下人们的声音,1877 年美国发明大王爱迪生发明了留声机,他将声波变换成金属针的震动,并刻录于锡箔上,利用锡箔与金属针实现了声音的录制。

 

但是在这之前人类的声音是怎样的?千年之前的人还能“重新说话”吗?

 

听起来可能有点儿不可思议,但最近科学家们对人类古老声音的进行了第一次重建,该声音属于具有 3000 年历史的埃及木乃伊,名为 Nesyamun。Nesyamun 生活在法老拉美西斯十一世(约公元前 1099 年至 1069 年)的政治动荡时期中,曾在底比斯(现代卢克索)的卡纳克邦国庙里担任抄写员和牧师,他的声音是宗教仪式任务中不可或缺的部分,涉及言语和歌唱元素。

 

图|Nesyamun木乃伊(来源:利兹博物馆)


Nesyamun 的木乃伊残骸在利兹城市博物馆展出,他的遗骸在近两个世纪以来一直是木乃伊研究和考古的最前沿,在埃及学历史上也占有举足轻重的地位。


1824 年解剖身体后,利兹哲学与文学学会的成员对其进行了检查,其中包括三名外科医生和一名化学家,该化学家于 1828 年发表了多学科的科学研究。随着 X 射线的发展,该干尸于 1931 年在利兹大学医学院进行了放射学检查,1964 年由谢菲尔德大学牙科学院进行了放射学检查,1990 年在曼彻斯特大学接受了内窥镜检查,组织学,X 射线和早期 CT 扫描。

 

多年以来的综合研究表明,Nesyamun 死于 50 多岁,患有牙龈疾病和严重磨损的牙齿,尽管如此,他的下颌骨发育良好,且木乃伊的喉部组织保存良好。在木乃伊棺椁的铭文中,Nesyamun 祈愿他的灵魂能得到永恒寄托,能够自由地走动,并能够像他在生前工作中一样见到神并向神讲话。

 

图|Nesyamun的木乃伊残骸将被扫描(来源:利兹博物馆教学医院)

 

得益于现代科技的进步,Nesyamun 希望在死后能够说话的愿望,再加上木乃伊身体的出色状态,使“过去的声音”重现成为可能。

 

过去的声音如果可以再次听到,使人们能够以全新的创新方式与过去互动,同时,如今保存完好的卡纳克神庙(Nesyamun 生前的职务场所)每年都是超过一百万游客的观光目的地,这也为埃及旅游经济中的遗产诠释提供了更多令人兴奋的可能性。

 

一个人的声道的精确尺寸会产生一种他们独有的声音,但要恢复准确的人声,就需要对声道组织进行完美的保护,因此对于仅剩骨骼的人来说这是不可能的。即使在声道组织确实存在的地方,例如在木乃伊的残骸中,声带经常面临可能缺失或扭曲。

 

为了恢复过去的回声,研究人员将木乃伊放在了计算机断层扫描仪(CT)中,通过 3D 打印 Nesyamun 的气道模型并将其连接到电子喉部(提供噪声源的人工语音箱)来合成 Nesyamun 的语音。由此产生的话语很简短,但可以使现代人对这个古埃及人的声音有所了解。

 

图|3D打印的Nesyamun声道的两半的最终分割视图(上)和矢状切面(下)(来源:《科学报告》)

 

CT 图像证实,由于精心制作的木乃伊化过程,Nesyamun 的喉部和喉结构的很大一部分仍保留在原位,因此可以测量声道形状。但是,随着时间的流逝,舌头失去了肌肉,几乎没有了软组织 。

 

扫描之后,研究人员为 Nesyamun 创建了一个 3D 打印声道,并设计与人声器官配合使用的声喉源作为稳健声门源模型(Liljencrants-Fant)进行波形合成,这通常被用于语音合成,其中基本的频率、响度、颤音速率和深度都可以单独控制。该声道在其喉头端装有一个耦合器,该耦合器设计为紧贴在 Adastra 952-210 型(16 欧姆,60 瓦)扬声器驱动单元的输出端上。


图|Nesyamun的3D打印气管和嘴(来源:《科学报告》)


在重现自然人声方面,至关重要的感知功能是某种形式的基本频率变化的应用。Nesyamun 的生前职责包括日常礼拜活动中的讲话,诵读或唱歌,因此声道器官被用来在男性语音基本频率范围内提供低调的语调。窄带(30 毫秒窗口)和宽波段(5 毫秒窗口)频谱图输出的颤音循环测试如下图所示:

 

图|宽带30 ms窗口(上部)和窄带5 ms窗口(下部)声谱图,用于通过使用操纵杆控制的人声器官驱动Nesyamun的3D打印声道生成的准语音下降语调。(来源:《科学报告》)

 

目前,通过使用可控制的人工喉部声源的人声器官,可以合成元音,听上去似乎是介于英语的元音“bed”和“ bad”之间,声音有点嗡嗡,当前研究中的音频是通过机械源和塑料材质声道而不是活声带创建的,因此,它仍然只是 Nesyamun 声音的近似值。

 

该项研究的作者,伦敦皇家霍洛威大学的大卫·霍华德(David Howard)表示,研究声带是非常活跃的研究领域。在 19 世纪中叶至后期的最早录音之前,今天没有人能听到古代人类的语音。这是他和他的同事选择 Nesyamun 作为他们的研究主题的原因。

 

“鉴于 Nesyamun 表示希望在来世听到自己的声音以便永生,通过合成他的人声功能来实现他的信仰,这使我们能够通过聆听来自人声的声音与古埃及直接接触,至今已有 3000 多年没有被听到了。”霍华德说到。

 

此外,霍华德也承认,他们的 3D 模型是基于木乃伊躺着时的声带形状,而不是站在寺庙里念经或唱歌的状态。脖子向后倾斜,舌头位于下颌牙齿的顶部,并且没有任何实际空气通过,即使 Nesyamun 的声道得到很好的保存,他也没有柔软的上颚,并且舌头已经萎缩。

 

霍华德向《泰晤士报》承认: “他现在肯定不会连续讲话。但是我认为,有一天会产生尽可能接近他原声的单词,这是完全合理的。”

 

该项目的下一步是复制 Nesyamun 诵经的声音,这需要精确的计算操作才能根据需要改变声道的形状,甚至可能让他“说”出祭司棺材上的古埃及原始文字。


 -End- 


参考:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-56316-y

https://www.sciencemag.org/news/2020/01/dead-speak-scientists-re-create-voice-3000-year-old-mummy


本篇文章来源于微信公众号: DeepTech深科技

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