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麦克风的问世

ChatGPT横空出世,推动人工智能(AI)更大的浪潮,也革命性地改变旧有技术。例如人工智能在麦克风增强应用方面扮演重要角色。

结合自然语言处理和AI技术,麦克风可进行多种创新应用,包括语音识别、情感检测、声音分析、噪音消除和多语言翻译等。

麦克风是Emile Berliner发明的语音输入装置。早期麦克风主要用于录制黑胶唱片。贝里纳成立留声机公司Gramophone,并以画家Francis Barraud的作品《His Master’s Voice》作为商标。商标中的小白狗名叫Nipper。

Nipper有一次发现一部留声机,充满疑惑地歪着头打量,这个情景被Barraud捕捉下来,成为Gramophone的商标灵感。1901年,Berliner在美国成立胜利唱机公司(Victor Talking Machine Company),后来被收购并更名为RCA(Radio Corporation of America)。

图一:Emile Berliner(1851~1929)。林一平 

麦克风技术的后续精进归功于David Hughes。

Hughes在1878年对爱迪生麦克风的音量做出重大改进,并申请专利。这项发明在1920年代仍在不断改良,最终演变成大众今天使用的碳粉式麦克风。作为一名音乐家,Hughes的麦克风发明还挽救长笛在爵士乐中的地位。

长笛的音量较小,当与其他乐器如小喇叭或萨克斯风一起演奏时,往往会被掩盖。因此,长笛通常只能在音高较高的部分做些装饰性演奏,让听众勉强察觉它的存在。有了麦克风的帮助,长笛的可用音域得到显着扩大,终于能在爵士乐演奏中大显身手。

笔者的研究团队正发展麦克风的AIoT技术,称为MusicTalk,希望利用AI技术改善麦克风产出的声音,其关键在于运用音律的原理。音律的原理是谁发明?应该是十六世纪朱载堉。

朱载堉是明宗室郑恭王朱厚烷嫡子,发明演算法将八度音切割为十二等分,并制造出新法密率律管及新法密率弦乐器,是世界上最早的十二平均律乐器。理论很难,做法却简单。在调整琴弦时,将第一音弦的长度除以密率(亦即2的十二次方根),就可得到第二音弦的长度。以此类推,到达第十三次时,就会得到一个完全的八度音。

远传饶仲华博士与笔者曾写过一篇论文,设计手机音乐语言,可以调整手机麦克风收音后的优化,其音律校正,源自于朱载堉的理论。

图二:朱载堉(1536~1610)。林一平

现为国立阳明交通大学资工系终身讲座教授暨华邦电子讲座,曾任科技部次长,为ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究兴趣为物联网、移动计算及系统模拟,发展出一套物联网系统IoTtalk,广泛应用于智能农业、智能教育、智能校园等领域/场域。兴趣多元,喜好艺术、绘画、写作,遨游于科技与人文间自得其乐,着有<闪文集>、<大桥骤雨>。