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多媒体研究思考

多媒体简述

何为媒体?英文Media,也可以理解为媒介,表示连接两个物体之间的手段,在现如今,更多的理解为信息通过信息源传递到接收者的通路。我们生活在这个世界,能接触到的信息有限,有时候我们需要了解外面的世界,就需要借助媒体获得外面世界的信息。传统的媒体通路,包括报纸、杂志、书籍、电视等,甚至在更久远的历史年代,还依靠邮件、火炬等传递。在互联网兴起之后,整个媒体技术手段变得更加数字化,作为媒体的通路,还包括计算机应用,例如:PC时代门户网站、微博等,移动时代的微信、抖音等,让信息的实时性和受众程度更高了。

何为多媒体?多,是指媒体传递着不止一种的信息内容,在现代,多媒体传输包括:音频、视频、图像、文本等。这里,主要是视觉和听觉的传递,在未来,或许还能对触觉进行传递,让信息更真实。

从音频出发,延伸去看世界的本质

本来是想研究一下音频相关技术,一不小心,就沉浸在世界的本质研究乐趣中不可自拔,姑且简单谈谈我的理解。

音频是什么?或者问,我们听到的声音是什么?我们听到的音乐、路边的车辆行驶声、人们说话声、打雷声、走路声、大风呼啸刮过的声音、建房挖路切割敲打声、狗叫声……我们生活的世界,充斥着各种各样的声音种类,而且相互交杂。咦?各种各样?我们是怎么辨别出来的呢?似乎我们人类能轻松辨别出声音的种类。

声音的本质到底是什么?这一点,科学家已经做足了研究。声音本质是振动产生的一种波,称为机械波。人们说话,通过肚子振动控制呼吸气流+喉咙肌肉控制,带动喉咙中声带振动,再通过口型舌头等,一连串控制,发出不同的声音。不同人发出的声音各不相同,本质是声带振动频率各不相同,不同频率振动,就产生不同频率的机械波,声音进入耳膜,产生不同频率的振动,人类大脑就可以通过不同频率的微小差别,区分开是谁发出的声音,而大脑仅需要记住“频率->物”的映射关系即可。频率就可以区分声音,人可以发出多种频率,大脑可以自动学习进行音频的模式匹配,找到最准确的那个物。

始终相信,大自然造物的规律,是简单的,科学家也在追求终极规律的道路上,不断靠近真相。科学家到底是怎么思考的呢?我想,也不全然是天马行空的思绪,必然也是对已存在的合理性的深入追问和探索,我想以这样的姿态,来探索音频,探索世界。当我再继续思考声音是一种波的时候,也在继续询问自己:波,到底是什么?一种能量?一种物质?还是其他什么呢?到底为什么可以传递?是如何衰减的?科学家们在终极发问的道路上,通过探索,得出的一个规律:能量守恒。或许可以说,正是有了这个规律,才更加让人深信不疑:造物主造物规律,必然是简单而又精美的。能量守恒这条规律,在各个方面,都得到印证。比如:机械能守恒定律(在只有重力和弹力做功的情况下,动能势能之和,也就是机械能,保持不变。经典实验:钟摆,在没有其他损耗的情况下,会永久摆动下去);热力学第一定律(热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量相互转换,转换过程中,能量的总和保持不变。经典应用:发动机);质能守恒定律(封闭系统内,一个物质的能量减少,其质量必然减少,而另外的物质能量增加,质量也会增加,所有粒子的相对论静能与动能之和,在相互作用过程中保持不变。);电磁转换定律(电能和磁能,可以相互转换,封闭系统内,总体能量保持不变)。

明白封闭系统内能量的守恒,那就可以继续进行探索。此时还无法解释,波是什么。通过爱因斯坦质能守恒,明白物质质量和能量是关联的。质量,由密度*体积来计算,这是经典物理学中的一个规律,本质上是存在误差的,但是误差不会太大。物质的密度,一般而言,是稳定的一个值的范围,这就说明,物质形成本身,应该是满足一定规律的。这就涉及到物质组成的最小单元的研究,这一点,也是上个世纪科学家研究的重点。通过以前化学知识的认知,我们知道,物质是由各种元素排列组合而成,元素周期表就是目前所发现的所有元素。元素周期表中的元素,是什么呢?是一种原子结构,由原子核(质子 + 中子) + 电子组成。这句话是什么意思呢?也就是说,物质都是由微粒组成,其中基本单元可以理解为原子,而差异性则体现在原子外层电子层分布,这就是元素周期表中的周期的概念,它表示电子在原子外层分布的层级情况。那这个层级,是什么意思呢?这里层级,表示电子能级层,是量子物理学中的概念了。原子外层被电子围绕旋转,这个模型只是一种物质单元的描述,实际上,科学家对于原子外层的电子,是无法测量它的轨迹的,这就是量子学中测不准原则,但是科学家通过光学实验,发现这些电子虽然无法测量轨迹,但也不是混乱的运转,而是在特定能量层级运转。通过不同频率的光照射,才有可能让它的能级发生跃迁,而不在于电子吸收光的强度。这是一个非常反常理的设定,电子依靠的是光频率,而非光强度,进行能量转移,这个在热力学中是不可想像的。这里边可以回到音频本身,可以看到,频率是区分音频的本质内容,这里的元素,是通过电子能级层分布来区分开,而电子能级层分布,又与频率相关联。大自然果然不是胡乱构造的。说了半天电子能级层,那我到底想表达什么呢?刚刚说到,元素由原子和电子不同能层分布决定,电子能层又可以通过不同频率的光照射,来实现跃迁。电子能级层,就元素周期表而言,目前只发现到7层,层数越高,电子包含的数量也越大,元素为达到稳定,原子核中包含的质子也就越多,质子个数与电子保持一致(现在用正电和负电来表示),才能保持稳定。这里边,我不想做深入研究,继续肤浅的解释。爱因斯坦的质能方程,描述的是质量和能量的关系,以及可以互转。能量到底是什么?力是一种能量,热是一种能量,重量是一种能量,但本质的能量到底是什么呢?如果用原子来解释,那就只能解释为,能量是一种物质属性,可以说质量本身就是能量,质子进一步是由胶子和夸克组成,研究发现,胶子质量为0,夸克质量只有质子的5%,剩下95%的质量,是由胶子和夸克互相运动造成的,也就是质量和能量是相互转换的,这也是质能方程的根基,所以能量是一种物质属性,就是这么解释的。物质密度的稳定性,也是由这些运动的稳定性来决定的。电子没有质量,但是电子带有能量,是不是本质是因为它的运动导致的呢?假设我们这么理解,这个世界本身就是由无质量的粒子,旋转产生能量,进而产生质量组成的呢?大到天体运动(挂在宇宙中,也不会掉下去),小到电子原子。元素周期表中的元素,则是不同电子运动方式。脑补了一下你看到的人都是一坨最小粒子运动组成,真的很神奇。回到能量说上来,我们再看电子,前面说电子分布在不同能级层,可以通过光子,把它“撞”到其他能级,但前提是满足一定频率。这一点跟我们的认知,是完全不一样的,按照经典物理学,我们如果要撞,是要用更大的力,才能撞得动,但是这里,无论光有多强,只要频率不满足,就无法撞动电子。经典物理,是以物质粒子性来描述撞击力,光子如果想象为粒子,确实跟经典物理相矛盾,那如果光子本身是一种波呢?

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