Сегодня компьютерная анимация нередко достигает таких высот, что ее непросто отличить от натурных видеосъемок. Однако с моделированием звуков все обстоит куда сложнее: всю эту картинку приходится озвучивать, записывая и смешивая естественные звуки. Впрочем, скоро звуки можно будет синтезировать на компьютере не хуже, чем изображение.
Звук: синтетический: Кап. Кап

Одним из признаков грядущего прорыва можно назвать работу нью-йоркских ученых Дугласа Джеймса (Doug James) и Чанси Чжэна (Changxi Zheng), которым впервые удалось с высокой степенью достоверности создать звук льющейся и капающей воды. При этом им пришлось столкнуться с рядом довольно неожиданных трудностей.

«Как и многие люди, — говорит Дуглас Джеймс, — мы не слишком задумывались о том, каким именно образом получается звук, когда мы моем руки, или наливаем кружку пива, или смываем унитаз». Так что сперва компьютерщикам пришлось обратиться к специальной литературе, где они обнаружили, что главным источником звука в любом случае служат микроскопические воздушные пузырьки диаметром от 0,5 до 5 мм.

После этого ученые взялись за создание компьютерного алгоритма, который бы как можно аккуратней симулировал поведение этих пузырьков и, исходя из этого, генерировал бы звук. «Упрощенно говоря, мы рассчитываем, как ведет себя каждый пузырек и как его вибрации сказываются на колебаниях границы разделения воздушной и водной среды, которые и создают звук», — рассказывает Дуглас Джеймс.

Полученная в результате этой работы модель в точности имитирует звук капающей, льющейся и разливающейся воды, шум воды, стекающей с преграды, и так далее. «Капающий звук — это мой любимый, — делится ученый, — при этом обсчитывается поведение 3100 пузырьков в секунду».

Понятно, что обсчет столь сложных процессов требует внушительных вычислительных возможностей. Для симуляции 9 секунд того же капания требуется около 4 часов работы 20-ти четырехъядерных процессоров Xeon. Примерно столько же уходит и на обсчет анимации воды, которая может сопровождаться этими звуками. При этом ученые признаются, что некоторые самые тонкие моменты в их модель еще не включены — скажем, звук лопающихся пузырьков, появляющихся от капель на поверхности лужи.

Кстати, насчет капель. Недавно ученые показали, что капли обычного дождя могут падать куда быстрее, чем «дозволено» теоретическими расчетами. А это значит, что метеорологи сильно ошибаются в оценках количества выпадающих осадков. Читайте: «Скоростной дождь».

По публикации New Scientist Tech