恐龍的叫聲聽起來像什麼？尼安德特人會發出什麼樣的聲音？長期以來，科學家們一直嘗試利用化石證據、DNA分析和計算機模型來打破遙遠過去的沉默。現在，3D列印和身體掃描技術為相對年輕的文物賦予了一點聲音：一位名叫內斯亞蒙的古埃及木乃伊，距今已有3000多年的歷史。這項研究結果於週四發表在《科學報告》雜誌上。
幾個世紀以來，研究人員一直在研究由人類聲道形成的形狀——從喉部或聲帶到口腔和鼻腔——如何影響從中發出的聲音。近幾十年來，磁共振成像和計算機斷層掃描等醫學掃描技術使科學家能夠檢查活體人類聲道在說話、唱歌甚至口技表演時的運作情況。這些掃描還幫助研究人員生成這些身體部位的數字模型和3D列印複製品，以更好地理解用於產生特定聲音的物理形態。“長期以來，人們一直試圖使用物理模型來理解語音，”阿爾伯塔大學的傳播科學和障礙研究員丹尼爾·阿爾託說，他沒有參與這項新研究。
計算機斷層掃描 (CT) 讓研究人員得以窺視木乃伊的喉嚨。圖片來源：利茲博物館和畫廊
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2013年，現任倫敦大學皇家霍洛威學院電子工程師的大衛·霍華德正在演示這樣一個模型——一種“聲道器官”，它透過3D列印的喉部複製品播放母音。該裝置引起了英國約克大學考古學家約翰·斯科菲爾德的注意。“我坐在那裡，想知道是否可以使用這項技術從遙遠的過去重現聲音，前提是口腔腔的重要軟組織保持完整，”斯科菲爾德說。
當然，在大多數屍體中，軟組織會迅速腐爛。但木乃伊化可以儲存這些結構數千年。內斯亞蒙的情況就是如此，他曾在拉美西斯十一世統治時期在卡納克神廟擔任抄寫員和祭司，在50多歲時去世，並在三千多年前被安葬。自1824年首次開啟他的遺體以來，研究人員一直在研究他的身體，他的遺骸目前儲存在英國利茲市博物館，霍華德和斯科菲爾德領導的團隊在那裡使用CT掃描檢查了他的喉部和咽喉。研究人員發現，剩餘的軟組織足以讓他們測量從喉部到嘴唇的氣道尺寸。掃描還使他們能夠在計算機模型中複製聲道，然後可以對其進行3D列印。
在列印他們的聲道複製品之前，該團隊在數字模型中添加了一些細節，以幫助列印版本產生聲音。例如，霍華德說，“在喉部末端添加了一個耦合圓柱體，以將其連線到揚聲器，揚聲器輸入一種通常在當今語音合成系統中使用的喉部聲音”。在典型的人體中，空氣來自肺部，並穿過聲帶或聲襞，聲帶或聲襞振動以產生聲音，然後在聲道中進行修改。在霍華德的裝置中，揚聲器充當肺部和聲帶，近似於典型成年男性身體產生的音高。當這種聲音脈衝透過3D列印的聲道時，它產生了一個介於“bed”中的“e”和“bad”中的“a”之間的母音。可以在下面的簡短音訊片段中聽到它。
那麼，這個聲音可能與內斯亞蒙的真實聲音有多接近呢？“總的來說，我認為這是一項做得很好的研究，”阿爾託說。但是，他補充說，“使聲音在人類中可識別——以及創造我們獨特的聲音——不僅是聲道形狀，還有我們如何使用聲帶。”由於該研究的音訊源於機械來源而不是活體聲帶，因此它反映了內斯亞蒙的聲道形狀，但它不能完全複製他的聲音。而且列印的聲道與活體版本並不完全匹配：研究人員指出，內斯亞蒙的舌頭已經萎縮，而且他的軟顎缺失。“由於資料不可用，因此必然會發生很多外推，”南加州大學工程師兼語音科學家 Shrikanth Narayanan 說，他沒有參與這項新研究。“從這個意義上說，發出的聲音——只有一部分可以用資料來解釋。”此外，活人會主動修改聲道以形成任何特定的母音；內斯亞蒙的實驗聲音是在他的喉嚨處於靜止狀態時發出的。
儘管如此，研究人員認為，即使是承認不完美的模擬，近似地還原一個早已逝去的聲音，也有助於博物館讓歷史更易於接近。“當參觀者接觸過去時，通常是一種視覺體驗，”斯科菲爾德說。“有了這個聲音，我們可以改變這一點，使體驗更加多維度。”
阿爾託對此表示贊同，他指出內斯亞蒙的母音聲音為他的遺骸提供了另一個視角。“這極大地增強了觀察歷史的體驗，”他說。他還建議，3D列印聲道複製品——從而更清晰地看到它的形狀——可能還有其他應用，例如幫助醫生和患者為可能永久影響喉嚨的醫療程式做好準備。納拉亞南認為，那些對人類聲音產生和我們說話能力感興趣的人可以將木乃伊的聲音與現代研究物件的聲音進行比較——“只是為了感受一下我們擁有的這種驚人的能力，”他說。“這是我們從事的最複雜的自願行為之一。”