建筑声学研究所(声学发展史之建筑声学)
建筑声学研究所(声学发展史之建筑声学)Auralization步骤像我前面提到的,声音传播有三要素。很自然,当把声音转移到虚拟世界时,也要从这三方面考虑。
第一轮Round Robin结果 [6]。可以看出结果的bias是非常大的。精确的声学仿真道路依然任重而道远
五、1990 —— 现在:可听化(Auralization)
现在我们终于迈入了现代化。“可听化”一词并不是可以听话的意思,而是与视觉的可视化 (Visualization)相对应的词汇。举个最简单的例子,当你在电脑里面建了一个房间的声学模型,从前你只可以用眼睛看到模型计算出来的各个参数,而现在有了Auralization,你还可以用耳朵去听这个房间的声音效果——就像在真实世界一样。Auralization经常和虚拟现实结合起来,把现实世界的声环境转到虚拟世界里,结合Visualization,让人身临其境。比如你在打游戏,看到在房间里,前面有个人在打枪,那么你听到的声音一定要从前边来,才能保证良好的游戏体验。而这个声音是一定要通过严谨的声学计算生成的。
像我前面提到的,声音传播有三要素。很自然,当把声音转移到虚拟世界时,也要从这三方面考虑。
Auralization步骤
以我自己的博士课题为例,我做的就是声源部分,主要研究移动声源的建模。把现实生活中能跑的东西(主要是汽车火车等交通工具)建模,放到虚拟现实中。通过在虚拟现实中模拟某种城市规划或者交通布局带来的交通工具噪声,让决策者和普通居民都能参与进去并对其评价,而不仅仅是盯着一堆冷冰冰的数字和频谱图,从而建造让居民满意的声环境。Auralization真正能做到“以人为本”,紧密结合声学和人,最大化的让人参与其中。
汽车声源建模
下面几个例子可以很直观地感受Auralization到底在干嘛(建议佩戴耳机,听双耳效果)。当你随着虚拟人的脚步,走在不同的地方、面对不同方向的时候,听到的东西是不一样的。在声源一定的前提下,房间布局会影响不同位置接收到的信号,而两个耳朵接收到的信号差又让人能够定位声源位置——别忘了人是佩戴两个声学传感器的生物。这种3D的声学体验是音乐厅设计师的梦,能够帮助他们更精确更贴心的设计,确保每个角落的观众的听音体验最优化。
音乐厅的声学可听化 [8]
*以上视频在亚琛工业大学的CAVE虚拟现实系统里完成 [8]
Auralization这一概念起始于1994年,在20世纪末开始兴起,成绩比较突出的是芬兰Aalto的Aalto Acoustics Lab,以及德国亚琛的Institute of Technical Acoustics和柏林工业大学的Technische Akustik。2007年,亚琛的Michael Vorländer教授的Auralization [3]一书可以看做是这门新兴声学分支的奠基之作。以虚拟现实为依托,详细介绍了Auralization的基础知识,关键技术和应用。
现在的Auralization和VR相结合更多地用在了游戏产业,做得比较成功的是Facebook Reality Lab (前Oculus),在其他产业并没有得到广泛关注,更多地停留在概念和科研界。Auralization本身也有很多没有解决的问题,比如想达到实时效果,声传播模型还停留在并不怎么准确的简化版几何声学,回放方面还不能满足多人接收者,大声源和移动声源的建模还不成熟等等。Auralization在以后的文章里我会详细讲,在这里就不再赘述。
声学和最新科技的结合,及其带来的全新发展视角和以人为本的考量,让建筑声学这一传统声学学科再次焕发青春,并充满潜在的商业机遇。
参考
[1]. 燕翔,清华大学.
[2]. D.-Y Maa (马大猷) Theory and design of microperforated-panel sound-absorbing construction Sci. Sin. XVIII 55–71 1975.
[3]. Vorländer Michael. Auralization: fundamentals of acoustics modelling simulation algorithms and acoustic virtual reality. Springer Science & Business Media 2007.
[4]. Bruel & Kjaer 2307 Level Recorder wtih Logarithmic Potentiometer Plug-In "AS-IS" | eBay
[5]. Tijs E. Study and development of an in situ acoustic absorption measurement method. (2013). In-situ Absorption - Microflown
[6]. Vorländer M. (1995 June). International round robin on room acoustical computer simulations. In15th Intl. Congress on Acoustics Trondheim Norway(pp. 689-692).
[7]. Institute of Technical Acoustics
[8]. aixCAVE at RWTH Aachen University
封面图片: S. Pelzer Diplom Thesis. Interactive real-time auralization of complex virtual environments. RWTH Aachen University
喜欢文章的话,记得点赞并关注哦
今日头条:子鱼说声学
了解更多声学的科普、猎奇、冷知识、工业应用、前景等。
转载请联系作者