엔소 현상의 예비 소니피케이션: 전통 자바 가믈란 음계를 활용하여

Preliminary sonification of ENSO using traditional Javanese gamelan scales

February 16, 2026

저자: Sandy H. S. Herho, Rusmawan Suwarman, Nurjanna J. Trilaksono, Iwan P. Anwar, Faiz R. Fajary

cs.AI

초록

소니피케이션(sonification)은 데이터를 비언어적 음향으로 매핑하는 기법으로, 복잡한 동역학 시스템을 표현하기 위해 아직 충분히 탐구되지 않은 채널을 제공한다. 본 연구에서는 저차원 기후 카오스의 대표적 사례인 엘니뇨-남방진동(ENSO)을 문화적 맥락에 기반한 소니피케이션의 테스트 케이스로 삼아 복잡 시스템 진단을 통해 평가한다. 니노 3.4 해수면 온도 편차 지수(1870–2024)의 매개변수 매핑 소니피케이션을 활용하여 ENSO 변동성을 자바 전통 가믈란의 두 가지 5음계 체계(펠로그와 슬렌드로)에 네 가지 작곡 전략으로 인코딩한 후, 결과 음향을 2차원 음향 위상 공간의 궤적으로 분석한다. 재귀 기반 진단, 볼록 껍질 기하학, 결합 분석을 통해 소니피케이션 파이프라인이 주요 동역학적 특성을 보존함을 확인한다: 교번 모드는 ENSO의 준주기성을 반영하여 가장 높은 궤적 재귀율을 생성하며, 중층 폴리포니 모드는 가장 넓은 위상 공간 영역을 탐색한다. 두 음계 계통은 스펙트럼 밝기와 에너지 간에 질적으로 뚜렷한 결합 체계를 유도하는데, 펠로그에서는 주로 역상 관계를 보이지만 슬렌드로에서는 거의 독립적이다. 위상 공간 궤적 분석은 복잡 시스템 맥락 내에서 소니피케이션 설계를 비교하기 위한 엄밀한 기하학적 프레임워크를 제공한다. 지각적 검증은 여전히 필요하며, 본 연구는 이러한 매핑을 평가하기 위한 동역학 시스템 방법론을 제안한다.

English

Sonification -- the mapping of data to non-speech audio -- offers an underexplored channel for representing complex dynamical systems. We treat El Niño-Southern Oscillation (ENSO), a canonical example of low-dimensional climate chaos, as a test case for culturally-situated sonification evaluated through complex systems diagnostics. Using parameter-mapping sonification of the Niño 3.4 sea surface temperature anomaly index (1870--2024), we encode ENSO variability into two traditional Javanese gamelan pentatonic systems (pelog and slendro) across four composition strategies, then analyze the resulting audio as trajectories in a two-dimensional acoustic phase space. Recurrence-based diagnostics, convex hull geometry, and coupling analysis reveal that the sonification pipeline preserves key dynamical signatures: alternating modes produce the highest trajectory recurrence rates, echoing ENSO's quasi-periodicity; layered polyphonic modes explore the broadest phase space regions; and the two scale families induce qualitatively distinct coupling regimes between spectral brightness and energy -- predominantly anti-phase in pelog but near-independent in slendro. Phase space trajectory analysis provides a rigorous geometric framework for comparing sonification designs within a complex systems context. Perceptual validation remains necessary; we contribute the dynamical systems methodology for evaluating such mappings.