Pemetaan bunyi unik Notre Dame akan menjadi suatu usaha untuk usaha pembinaan semula

Apabila katedral Notre Dame ikonik di Paris terbakar bulan lalu, orang mendapati sedikit harapan dalam berita bahawa saintis Andrew Tallon telah menggunakan pengimbasan laser untuk membuat peta yang tepat terperinci dalaman dan luaran katedral-bantuan yang tidak ternilai apabila Paris membina semula mercu tanda ini struktur.

Akustik katedral-bagaimana ia kedengaran-juga merupakan sebahagian daripada warisan kebudayaannya, dan diberi sifat yang tidak sempit bunyi, ciri akustik dapat jauh lebih rumit untuk mengekalkan atau menghasilkan semula. Mujurlah, sekumpulan ahli akustik Perancis membuat ukuran terperinci mengenai "soundscape" Notre Dame sejak beberapa tahun kebelakangan ini, bersama dua katedral lain. Data itu kini akan memainkan peranan penting dalam membantu arkitek faktor akustik ke dalam rancangan pembinaan semula mereka.

Mendail dalam reverb

"Kami mempunyai gambaran akustik dari dua tahun lalu dan model komputer yang dapat menghasilkan semula itu," kata Brian FG Katz, pengarah penyelidikan National Center for Scientific Research (CNRS) di Sorbonne University di Paris, yang bekerja sama Projek pengimbasan laser Tallon. "Ideanya ialah jika mereka ingin, sebagai contoh, mengubah bahan, kita dapat memberitahu mereka apa kesan perubahan tersebut akan berlaku pada akustik. Kami tidak cuba untuk memaksa sesiapa sahaja untuk mengembalikannya dengan cara lain berbanding dengan yang lain, tetapi mereka sepatutnya dapat membuat keputusan mengenai kesan akustik. "

Katz menjadi berminat untuk mendokumentasikan dan membina semula secara digital skop ruang bersejarah selama satu dekad yang lalu, selepas rakan sekerja memberitahunya untuk berbuat demikian untuk Dewan Kuliah Fogg Harvard University. Rakan sebegitu pula diilhamkan oleh profesor fizik (dan bapa akustik seni bina moden) Wallace Clement Sabine, yang ditugaskan untuk memikirkan mengapa akustik di dewan itu begitu mengerikan pada tahun 1895.

Akhirnya, Sabine dapat menentukan bahawa terdapat hubungan pasti antara kualiti akustik bilik, saiz ruang, dan jumlah permukaan penyerapan yang ada. Dan dia datang dengan formula untuk mengira masa gema, masih merupakan faktor kritikal untuk mengukur kualiti akustik ruang. Titik nota: gerak balas tidak sama dengan gema, iaitu apa yang berlaku apabila bunyi berulang. Reverb adalah apa yang berlaku di dalam bangunan apabila bunyi tidak dapat mengembara jarak yang memadai untuk menghasilkan kelewatan yang menggema. Sebaliknya, anda mendapat cincin berterusan yang secara beransur-ansur "meruntuhkan" (memudar).

"Akustik katedral adalah berbeza dari ruang lain, hanya dari segi gerbang tinggi, pencampuran, dan geometri yang sangat kompleks," kata Katz. Notre Dame mempunyai masa revolusi enam saat untuk frekuensi pertengahan. Gembala panjang dan percampuran yang panjang bermaksud komposisi yang memerlukan kejelasan yang tepat pada sebarang nota atau instrumen tertentu (termasuk suara manusia) dengan cepat menjadi lumpur-sebuah konserto atau simfoni Mozart, misalnya, dengan cepat turun menjadi cacophony. "Pada dasarnya anda mendengar tiga nota, dan bunyi bising, dan kemudian nota terakhir lama kemudian," katanya. Bunyi Gregorian dan muzik organ, bagaimanapun, berfungsi dengan baik dalam suasana itu. Tetapi gema-gema dan kebiasaan ruang itu menimbulkan cabaran untuk mendapatkan pengukuran yang tepat mengenai profil akustik katedral itu.

Tambah sedikit bit

Pemodelan komputer telah menjadi salah satu alat paling penting ahli akustik moden. Bunyi meresap melalui ruang persembahan boleh dimodelkan sebagai zarah cahaya yang memantul di sekitar ruang itu, seperti bola biliard melayang di sekeliling meja sebagai tindak balas yang dilanda oleh isyarat. Pakar akustik boleh menggunakan model tersebut untuk mengira tindak balas impuls bunyi. Apakah tindak balas impuls? Pegang tangan anda di dalam dewan konsert kosong atau gereja. Itulah gerak hati. Refleksi suara yang anda dengar adalah tindak balas bangunan.

Catat kedua-dua impuls dan tindak balas, kemudian bandingkan profil akustik dengan rakaman hanya gerak balas untuk rujukan, dan anda boleh mengeluarkan model penggambaran bilik. Sebaik sahaja medan bunyi ruang yang dimodelkan telah ditentukan, mungkin untuk mensimulasikan bunyi seperti yang akan muncul di dalam ruang sebenar-teknik yang disebut auralization, akustik teknik visualisasi akustik. Perisian Auralization dapat membantu perunding akustik meramalkan dan menyempurnakan bagaimana reka bentuk ruang prestasi yang dicadangkan akan berbunyi, berdasarkan pelbagai parameter: saiz bilik dan bentuk, permukaan, bahan, dan ciri-ciri reka bentuk yang lain.

Itulah yang dikatakan oleh Katz dan rakan-rakannya untuk Notre Dame-menangkap butir-butir halus dari soundscape unik katedral sebelum api. Mereka menubuhkan koleksi mikrofon 3D omnidirectional, bersama mikrofon kepala dummy dan pembesar suara yang diletakkan secara strategik sebagai sumber bunyi. Itu membolehkan mereka membuat peta aural akustik katedral menggunakan perisian simulasi berangka.

Ada yang mungkin terkejut apabila mengetahui bahawa pasukan Katz membuat ukuran mereka menggunakan peralatan komersial, bukannya perkakasan gred makmal. Diberikan, yang terakhir ini direka untuk menjadi kuat, untuk berdiri tegak pada kerja lapangan. Tetapi Katz mendapati mikrofon komersial dan penguat lebih stabil dan mempunyai nisbah isyarat-ke-bunyi yang lebih baik. "Mereka bimbang mendengarnya, dan ia hanya menjadi data," katanya. "Akhirnya, kami berminat untuk dapat mendengar model-model ini."

"Kami mempunyai gambaran akustik dari dua tahun lalu dan model komputer yang boleh menghasilkan semula itu."

Model yang dihasilkan membolehkan Katz dan syarikat untuk membuat versi kenyataan maya Notre Dame dengan semua parameter akustik di tempat. Dia menggunakannya untuk mencipta projek Ghost Orchestranya, dengan menggunakan rakaman mic-special khas "La Vierge" untuk menghormati ulang tahun ke-850 katedral pada tahun 2012.

"Dengan memberi rakaman kepada kedudukan sumber yang bersesuaian dalam model ini, kami dapat mencipta semula prestasi akustik konsert ini, membolehkan pendengar bergerak di katedral untuk meneroka dan mengalami akustik kompleks ruang besar dan bersejarah ini," katanya. Katz. "Dengan cara itu, anda boleh mendengar bagaimana akustik berubah ketika anda bergerak di sekitar ruang." (Anda boleh menonton 360 ekstrak video di YouTube di sini dan di sini. Ia dinikmati dengan fon kepala yang baik.)

Dan kerana Notre Dame akan ditutup selama lima tahun akan datang atau apabila bandar kembar kembali katedral yang berharga, platform konsert maya Ghost Orchestra adalah salah satu cara orang ramai dapat terus menikmati konsert "live" di sana. Konservatori yang sama yang mencatatkan "La Vierge" merekodkan sedozen konsert lain yang dilakukan di Notre Dame, menurut Katz, dan mungkin untuk memberi rekod konsert langsung lain yang dimainkan di tempat lain dalam model maya untuk mendengar bagaimana mereka akan berbunyi di Notre Dame.

Tonton video itu: iOS App Development with Swift by Dan Armendariz (Disember 2019).