Để giúp nhận ra các loài, các nhà sinh vật học biển thường hay vẽ ảnh phổ của một tiếng kêu của con vật thể hiện âm thanh bằng hình ảnh trực quan.

Đây là biểu đồ biểu diễn tần số của tiếng khóc của cá voi Minke theo thời gian. Âm thanh thô được biến đổi thành những thành phần tần số dạng sin qua quá trình toán học gọi là biến đổi Fourier (FT).

Phép biến đổi Fourier thích hợp để mô tả những tiếng ồn liên tục, lặp đi lặp lại, nhưng âm thanh mà cá voi và cá heo phát ra thay đổi cường độ, độ cao và độ dài.

Phép biến đổi Fourier đặc biệt không thích hợp cho việc biến đổi những tiếng ồn ngắt quãng mà những loài nhất định phát ra. Như bạn có thể thấy trong bức ảnh phổ tuyến tính này của tiếng kêu “suỵt” của cá voi Minke, tín hiệu bị nhòe đi và từng xung riêng lẻ không thể phân biệt được.

Biến đổi đoàn sóng của tiếng kêu Minke

Fischer thích sử dụng một quá trình toán học ít thông dụng hơn gọi là phép biến đổi đoàn sóng, biểu diễn âm thanh theo những thành phần ngắn, rời rạc, gọi là những đoàn sóng.

Như hình ảnh tiếng ca “suỵt suỵt” của cá voi Minke này cho thấy, phương pháp này có khả năng thu tiếng hát của động vật biển có vú tốt hơn nhiều so với các sóng sin cơ sở của phép biến đổi Fourier: các xung, biểu diễn bằng những giọt màu xanh, trông thấy rõ ràng hơn.

“Phép biến đổi Fourier được sử dụng nhiều đến mức nó trở thành cách duy nhất người ta có thể xem xét một tín hiệu âm. Đối với những loài động vật biển có vú, âm thanh có thể tạo ra rất nhiều thứ khác trong nhìn thấy trên ảnh phổ”, Fischer nói.

Tiếng hát cá voi Minke

Fischer đã khai thác lợi thế của hình thức nổi bật của đồ thị của ông, bán chúng như những tác phẩm nghệ thuật qua công ti của ông tên là AguaSonic Acoustics, trụ sở đặt tại San Francisco.

Đây là bài hát phát ra từ loài cá voi giống như trên những đồ thị thẳng trước, nhưng vẽ theo kiểu tròn.

Thỉnh thoảng, Fischer chơi đùa với hình thức những bức ảnh của ông: ông xếp lớp âm thanh lên trên âm thanh để tạo ra những bông hoa, chẳng hạn, lật âm thanh từ trong ra ngoài và phóng to những chi tiết nhất định, nhưng ông nói ông luôn luôn giữ lại hình dạng nguyên gốc của âm thanh.

Hình này – chưa qua chỉnh sửa nghệ thuật gì hết – tạo ra từ âm thanh ghi được của các nhà nghiên cứu ở Trung tâm Khoa học Nghề cá Tây Nam ở La Jolla, California.

Đây là âm thanh ở trên được biến đổi bằng một loại biến đổi đoàn sóng khác.

Có hàng trăm loại đoàn sóng có thể sử dụng, cho phép Fischer chọn ra một loại thể hiện âm thanh tốt nhất hoặc mang lại hiệu ứng thẩm mĩ như mong muốn.

(Ảnh: Science Photo Library/AguaSonic Acoustics)

Tiếng hát cá heo Đại Tây Dương

Đây là hình ảnh của âm thanh do cá heo Đại Tây Dương phát ra, ghi được ở gần Azores.

Nó vừa lách cách vừa huýt gió. Tiếng lách cách được thể hiện bằng những đường thẳng xuyên tâm tỏa ra ngoài. Những đường màu đen thể hiện tiếng huýt gió, mặc dù độ cao của chúng thấp hơn, so với tiếng hát phát ra từ những loài cá heo khác.

Đây là hình ảnh thể hiện âm xướng của Pseudorca, ghi lại bởi chương trình quan sát cá voi ngoài khơi Azores. Mặc dù gọi tên như thế, nhưng loài động vật này có quan hệ gần với cá heo hơn là cá voi sát thủ.

Tiếng hát của chúng chứa nhiều tiếng lách cách cao tần, tiếng huýt gió và tiếng khóc dùng cho việc định vị và truyền tin.

Trong hình này, bạn có thể thấy chúng vừa kêu lách cách vừa huýt gió đồng thời như thế nào. Tiếng lách cách là những nan hoa xuyên tâm; còn tiếng huýt gió là phần mờ nhạt ở chính giữa hình.

Hình này chuyển tải chính xác tiếng kêu lách cách mà một số loài phát ra. Những âm thanh này phát ra bởi một chú cá heo mõm trắng đang định vị ở tần số khoảng 150.000 hertz.

Âm thanh trên được ghi ở bắc Đại Tây Dương, gần Iceland.

Audio: cá heo mõm trắng kêu định vị.

Đây là âm thanh đã mang đến bức ảnh trước, nhưng Fischer đã chọn một loại đoàn sóng khác để thực hiện phép biến đổi và giải trí với kết quả để tạo ra một hiệu ứng cây cỏ.

Ông mô tả nó “giấy phép nghệ thuật mang đến các vô cùng”. Ảnh này là ảnh ghép, trong đó mỗi cánh của “bông hoa” được tạo bởi một phần khác nhau của bản ghi âm.

Ông đã tạo ra hiệu ứng trên bằng cách xếp lớp các clip âm thanh lên trên nhau, cho chúng quay tròn, và thay đổi kích thước của chúng.