恐龙的叫声听起来像什么？尼安德特人会发出什么样的声音？长期以来，科学家们一直尝试利用化石证据、DNA分析和计算机模型来打破遥远过去的沉默。现在，3D打印和身体扫描技术为相对年轻的文物赋予了一点声音：一位名叫内斯亚蒙的古埃及木乃伊，距今已有3000多年的历史。这项研究结果于周四发表在《科学报告》杂志上。
几个世纪以来，研究人员一直在研究由人类声道形成的形状——从喉部或声带到口腔和鼻腔——如何影响从中发出的声音。近几十年来，磁共振成像和计算机断层扫描等医学扫描技术使科学家能够检查活体人类声道在说话、唱歌甚至口技表演时的运作情况。这些扫描还帮助研究人员生成这些身体部位的数字模型和3D打印复制品，以更好地理解用于产生特定声音的物理形态。“长期以来，人们一直试图使用物理模型来理解语音，”阿尔伯塔大学的传播科学和障碍研究员丹尼尔·阿尔托说，他没有参与这项新研究。
计算机断层扫描 (CT) 让研究人员得以窥视木乃伊的喉咙。图片来源：利兹博物馆和画廊
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2013年，现任伦敦大学皇家霍洛威学院电子工程师的大卫·霍华德正在演示这样一个模型——一种“声道器官”，它通过3D打印的喉部复制品播放元音。该装置引起了英国约克大学考古学家约翰·斯科菲尔德的注意。“我坐在那里，想知道是否可以使用这项技术从遥远的过去重现声音，前提是口腔腔的重要软组织保持完整，”斯科菲尔德说。
当然，在大多数尸体中，软组织会迅速腐烂。但木乃伊化可以保存这些结构数千年。内斯亚蒙的情况就是如此，他曾在拉美西斯十一世统治时期在卡纳克神庙担任抄写员和祭司，在50多岁时去世，并在三千多年前被安葬。自1824年首次打开他的遗体以来，研究人员一直在研究他的身体，他的遗骸目前保存在英国利兹市博物馆，霍华德和斯科菲尔德领导的团队在那里使用CT扫描检查了他的喉部和咽喉。研究人员发现，剩余的软组织足以让他们测量从喉部到嘴唇的气道尺寸。扫描还使他们能够在计算机模型中复制声道，然后可以对其进行3D打印。
在打印他们的声道复制品之前，该团队在数字模型中添加了一些细节，以帮助打印版本产生声音。例如，霍华德说，“在喉部末端添加了一个耦合圆柱体，以将其连接到扬声器，扬声器输入一种通常在当今语音合成系统中使用的喉部声音”。在典型的人体中，空气来自肺部，并穿过声带或声襞，声带或声襞振动以产生声音，然后在声道中进行修改。在霍华德的装置中，扬声器充当肺部和声带，近似于典型成年男性身体产生的音高。当这种声音脉冲通过3D打印的声道时，它产生了一个介于“bed”中的“e”和“bad”中的“a”之间的元音。可以在下面的简短音频片段中听到它。
那么，这个声音可能与内斯亚蒙的真实声音有多接近呢？“总的来说，我认为这是一项做得很好的研究，”阿尔托说。但是，他补充说，“使声音在人类中可识别——以及创造我们独特的声音——不仅是声道形状，还有我们如何使用声带。”由于该研究的音频源于机械来源而不是活体声带，因此它反映了内斯亚蒙的声道形状，但它不能完全复制他的声音。而且打印的声道与活体版本并不完全匹配：研究人员指出，内斯亚蒙的舌头已经萎缩，而且他的软腭缺失。“由于数据不可用，因此必然会发生很多外推，”南加州大学工程师兼语音科学家 Shrikanth Narayanan 说，他没有参与这项新研究。“从这个意义上说，发出的声音——只有一部分可以用数据来解释。”此外，活人会主动修改声道以形成任何特定的元音；内斯亚蒙的实验声音是在他的喉咙处于静止状态时发出的。
尽管如此，研究人员认为，即使是承认不完美的模拟，近似地还原一个早已逝去的声音，也有助于博物馆让历史更易于接近。“当参观者接触过去时，通常是一种视觉体验，”斯科菲尔德说。“有了这个声音，我们可以改变这一点，使体验更加多维度。”
阿尔托对此表示赞同，他指出内斯亚蒙的元音声音为他的遗骸提供了另一个视角。“这极大地增强了观察历史的体验，”他说。他还建议，3D打印声道复制品——从而更清晰地看到它的形状——可能还有其他应用，例如帮助医生和患者为可能永久影响喉咙的医疗程序做好准备。纳拉亚南认为，那些对人类声音产生和我们说话能力感兴趣的人可以将木乃伊的声音与现代研究对象的声音进行比较——“只是为了感受一下我们拥有的这种惊人的能力，”他说。“这是我们从事的最复杂的自愿行为之一。”