Este Astrobite é baseado em uma conferência da qual participei de 31 de agosto a 3 de setembro, chamada The Audible Universe, que trabalhou para reunir astrônomos com deficiência visual e especialistas em som para discutir o estado da sonificação na ciência.
Isenção de responsabilidade: o autor esteve envolvido no projeto de uma das ferramentas, Afterglow Access, mencionada neste artigo.
Ouça a gravação abaixo:
O que você acabou de ouvir não é um avião voando pelo céu ou um gato andando em um teclado de sintetizador, mas o exoplaneta Kepler-12b: um Júpiter quente orbitando extremamente próximo de sua estrela hospedeira. O som começa em uma frequência que diminui lentamente, desce para uma frequência visivelmente mais baixa por uma fração de segundo e depois sobe novamente em frequência um pouco mais baixa do que antes, repetindo essa tendência por alguns ciclos. Se você já aprendeu sobre a ciência dos exoplanetas, talvez esteja mais familiarizado com um enredo como o mostrado abaixo. Ela mostra uma curva de luz da estrela hospedeira do Kepler-12b enquanto ela orbita. O fluxo da estrela diminui cada vez que o planeta transita na frente da estrela.
As quedas na curva de luz acima podem ser ouvidas na gravação como pequenas quedas na frequência onde o tom do som diminui, e a tendência geral descendente da curva também pode ser ouvida como a diminuição constante da frequência geral do som. Os dados que mostram como o fluxo de Kepler-12 muda à medida que um dos seus exoplanetas transita são exactamente os mesmos em ambos os casos, mas codificados de duas maneiras diferentes.
Ouvindo o Espaço: Percepção Desafiadora
A astronomia é frequentemente referida como uma “ciência de entrada”, em parte devido à sua natureza visualmente atraente. Aqueles de nós que têm visão devem se lembrar da primeira vez em que ficaram impressionados ao ver uma imagem de alta resolução de uma galáxia ou nebulosa do Hubble (e talvez usá-la para fazer um projeto de pesquisa!) ou até mesmo olhar para um aglomerado de estrelas distante através de um telescópio. Mas para um indivíduo cego ou com deficiência visual (BVI), é mais uma “ciência guardiã”: mesmo o luxo de compreender algo aparentemente tão simples como a forma de diferentes galáxias, e muito menos de usar dados astronómicos para fazer análises científicas, é ainda altamente inacessível. Ironicamente, quando as pessoas perguntam se aquela famosa imagem da NASA do Bullet Cluster é a aparência real do objeto, percebemos que os indivíduos com visão também são visualmente limitados: os humanos só podem ver a luz cujo comprimento de onda está entre ~400-700 nm – cerca de 0,0035% de todo o espectro eletromagnético!! Infelizmente, aquela linda pilha de imagens multicoloridas de um aglomerado de galáxias não é o que você veria enquanto flutuava no espaço. Assim, durante gerações, os astrônomos pegaram a luz, do rádio aos raios gama, e usaram recursos computacionais para exibi-la da maneira que fizesse mais sentido para eles – visualmente – porque é natural para aqueles de nós que percebem a maior parte do nosso mundo com nossos olhos.
Mas não precisa ficar assim. Afinal, no seu nível mais básico, os dados que vêm dos nossos telescópios nada mais são do que conjuntos de números! Os dados unidimensionais podem ser apenas uma lista de números ao longo do tempo ou comprimento de onda, como uma curva de luz ou espectro. Dados 2D, como uma imagem, são simplesmente a quantidade de luz (visível ou não) que atinge um detector em diferentes pixels. Portanto, não devemos nos limitar a exibir esses dados apenas de uma forma.
E este desafio ao status quo da visualização astronômica é o que levou à criação da conferência virtual da semana passada, The Audible Universe. Este evento foi dedicado a discutir o estado atual da sonificação de dados astronômicos, desde os esforços atuais e concepção de estratégias de avaliação para ferramentas existentes até experimentos e projetos futuros. Sonificação pode parecer um termo sofisticado, mas na verdade é apenas o processo de transformar dados em som. Você provavelmente já ouviu falar ou até usou dispositivos que tiram proveito da sonificação: contadores Geiger, diapasões, sonar submarino e até mesmo o “chirp” das detecções de ondas gravitacionais invisíveis, todos dependem da transformação de dados numéricos (como o batimento cardíaco de uma pessoa) em algo audível (bips de um ECG). Agora, um grupo diversificado de astrónomos, investigadores, especialistas psicoacústicos e educadores, com visão e das Ilhas Virgens Britânicas, está a tentar colocar a sonificação de dados astronómicos em destaque e unir-se para partilhar ideias, recursos e construir um terreno comum para tornar a sonificação comum.
Os participantes da conferência passaram quatro dias mergulhando na avaliação e no design de ferramentas de sonificação. Antes do evento, os líderes enviaram vídeos pré-gravados sobre o uso da sonificação na divulgação e na educação, uma visão geral dos dados 1D e 2D em astronomia e a percepção do design sonoro e acústico. Este formato foi projetado para fornecer a todos os participantes informações básicas sobre os aspectos da sonificação com os quais eles talvez não estejam tão familiarizados. Sendo um estudante de pós-graduação em astronomia, os vídeos sobre percepção e design de áudio foram bastante reveladores. Aprendi que, como os humanos são naturalmente bons em detectar variações de tom, ele é mais comumente usado para codificar informações (ou seja, a curva de luz que você ouviu anteriormente). Loudness, timbre (característica do som, como o tipo de instrumento utilizado), duração e posição espacial também podem ser usados ​​para codificar diferentes partes dos dados, com vários graus de sucesso.
Dito isto, não existem padrões internacionais sobre como usar todas essas características sonoras para melhor renderizar diferentes tipos de dados (semelhante às “melhores práticas de plotagem”) e ao mesmo tempo permitir que os usuários personalizem sua experiência (semelhante a alterar as cores ou dimensionar os gráficos) , que é um dos desafios que os pesquisadores que tentam criar recursos sonificados encontraram. Os participantes também apontaram a necessidade de ser culturalmente inclusivo no que diz respeito à concepção de sonificações: a maioria das sonificações utiliza actualmente instrumentos predominantemente ocidentais para transmitir o som. Nossas preferências musicais são altamente influenciadas pela nossa cultura, e o que soa agradável aos ouvidos ocidentais não é universal. Também precisamos de ser sensíveis às diferentes percepções culturais de tempo, espaço e som – por exemplo, enquanto em inglês dizemos “o passado está atrás de nós”, algumas línguas na verdade percebem o passado como “à nossa frente”, o que pode afetam a forma como sonificamos os dados da série temporal.
Uma abordagem sólida
A conferência também apresentou aos participantes diferentes ferramentas de sonificação disponíveis atualmente que eles avaliaram, desde ferramentas baseadas em navegador até pacotes python. Por exemplo, SonoUno é um aplicativo e uma ferramenta baseada na web onde você pode importar dados 1D, como um espectro, e reproduzir os dados enquanto marca recursos importantes que você ouve, como linhas de emissão ou absorção, salvando os dados posteriormente. Você também pode alterar a escala ou os limites dos dados que deseja sonificar, como volume mínimo/máximo, velocidade, qualidades de áudio específicas ou instrumento usado. Além disso, a ferramenta oferece a capacidade de alterar a formatação do gráfico exibido, como cor e estilo da linha, o que aprimora uma abordagem multimodal para análise de dados. Afterglow Access é outro software de análise de imagem baseado na web que sonifica uma imagem 2D. Ele mapeia características à esquerda da imagem para frequências mais baixas e à direita para frequências mais altas, com sinal de fundo e nebulosidade na imagem representados como ruído branco. O usuário também é capaz de usar comandos de teclado para focar auditivamente em diferentes partes de uma imagem, dependendo dos recursos que deseja examinar. Também é possível que os usuários das Ilhas Virgens Britânicas abram imagens de forma independente, naveguem nos menus e alterem a sonificação e os parâmetros da imagem. Finalmente, a ferramenta que usei para sonificar a curva de luz do Kepler 12b é um pacote python chamado Astronify. Com esta ferramenta, usuários experientes em código podem baixar dados de curva de luz do Kepler ou TESS (ou simular os seus próprios) e sonificar os dados (mapeamento de pitch para fluxo) em uma linha. Astronify permite aos usuários alterar os parâmetros de som, como remapear os tons, alterar a escala de linear para logarítmica, remover pontos de dados e salvar o som de saída.
Embora a sonificação possa ser uma excelente ferramenta tanto para o ensino como para a análise de dados, devemos também lembrar que é melhor permitir uma abordagem multimodal que permita ao utilizador escolher como trabalhar com os seus dados. Combinar a sonificação com gráficos visuais e gráficos táteis é benéfico para todos e pode acomodar diferentes estilos de aprendizagem de indivíduos com visão e BVI. Isto é algo que os participantes reconheceram e até incorporaram nas suas ideias de design para um projeto de sonificação. Por exemplo, um dos grupos pensou em projetar um espetáculo de planetário sonificado usando diferentes sons para representar o caminhar em diferentes planetas e suas atmosferas, adicionando uma exposição tátil de museu na lateral para permitir a multimodalidade e a interatividade do usuário.
Ao longo da semana, os participantes aceitaram as limitações de vários softwares, pensaram em como equilibrar a necessidade de padronização dos elementos de sonificação com a personalização dos parâmetros sonoros e iniciaram parcerias e eventos futuros que estão abrindo caminho para a infusão sonificação em salas de aula, arquivos de dados e ferramentas de codificação. Esperançosamente, na próxima década, seremos capazes de reduzir as barreiras à participação na ciência para todos e fazer da astronomia uma porta de entrada para indivíduos com visão e BVI descobrirem tudo o que o universo tem para nos oferecer e fazer as estrelas cantarem .
Amostra de recursos astronômicos sonificados:
Astrobite editado por Catherine Manea
Crédito da imagem em destaque: Instagram/@nasahubble