كيفية إعادة إنتاج الصوت الواقعي في ألعاب الكمبيوتر والواقع الافتراضي وسبب صعوبة ذلك

يمكن أن يستغرق حساب المعلمات الصوتية لكائن ما في بيئة افتراضية أيامًا. في ستانفورد ، طوروا نظامًا يقلل هذا الوقت إلى عدة دقائق وحتى ثوان.

نخبرك بكيفية عمل الخوارزمية ، مما يسمح لك بإنشاء عوالم أكثر واقعية في الألعاب.


^{صور ستيلا يعقوب / Unsplash}

يبدو في بيئة افتراضية - إنه صعب

وجزء كبير من التقنيات المرتبطة توليد نماذج سليمة تستند على عمل الفيزيائي الألماني الألمانية فون هيلمهولتز (هيرمان فون هيلمهولتز). في وقت مبكر من القرن التاسع عشر ، اقترح نظرية الرنين الصوتي واشتق معادلة تصف انتشار الصوت في الفضاء. اليوم ، يشكل بحثه العلمي أساس الخوارزميات التي تحاكي حركة الموجات في البيئات الافتراضية ، مع مراعاة الحجم والاتجاه.

إحدى الطرق المعروفة هي طريقة عنصر الحدود (BEM). يساعد على حل مشكلة تشتت الصوت بواسطة المواد الصلبة ذات الشكل المعقد ، ولكنه يتطلب حسابات أولية لمعلمات الأشياء. يمكن أن يستغرق الإجراء عدة ساعات أو أيام ، اعتمادًا على قوة الحوسبة للكتلة. هذا يؤثر بلا شك على تكلفة المنتج ، سواء كان فيلم رسوم متحركة أو لعبة كمبيوتر.

تعامل المهندسون من جامعة ستانفورد مع المشكلة. أنها قدمت خوارزمية التي يمكن بناء نموذج الصوتية كائن في بيئة افتراضية في بضع دقائق - دون استخدام المعادلة هيلمهولتز وBEM. تسمى التكنولوجيا KleinPAT ، تكريما للملحن النمساوي فريتز هاينريش كلاين ( فريتز هاينريش كلاين) ، التي أنتجت في عام 1921 " وتر الأم " - وتر مكون من اثني عشر صوتًا مختلفًا مفصولة بإحدى عشرة فترة زمنية مختلفة.

كيف تعمل الخوارزمية

يعتمد المشروع على طريقة ( الصفحة 1 ) لتوليف صوتي مشروط ، مما يقلل من الوقت المنقضي في الحساب الأولي للمعلمات الصوتية للنموذج الديناميكي ويدعم تسريع الأجهزة في وحدة معالجة الرسومات. لا يحسب حل مهندسي ستانفورد خصائص تردد كائن ثلاثي الأبعاد لجميع أنواع الاهتزازات. بدلاً من ذلك ، مثل هاينريش كلاين ، يجمع العديد من النماذج في ما يسمى الحبال .

من هذه الأوتار ، تستخرج الخوارزمية وظائف نقل التردد لكل نوع من التذبذب باستخدام نظام تحلل QR خاص . على أساسها ، يتم إنشاء الحقول الصوتية الضرورية - أسرع آلاف المرات من حالة الطرق المستندة إلى معادلة Helmholtz. كما يبدو في الممارسة العملية ، يمكنكالاستماع إلى الفيديو الذي سجله المطورون.


^{تصوير Stéphane Bernard / Unsplash من}

المتوقع أن يتم استخدام ^{التكنولوجيا} في مشروعات الواقع الافتراضي. هناك الكثير من المتغيرات في ألعاب هذا النوع ، البيئة تتغير باستمرار. في مثل هذه الظروف ، من الصعب توليد صوت واقعي. ولكن وفقا لل مطورين، وخوارزمية تسمح لك لحساب المعلمات الصوتية للبيئة افتراضية في "بث مباشر" تقريبا. هناك أيضًا رأي مفاده أن الحل الجديد مناسب ليس فقط للعمل مع الأشياء ، ولكن أيضًا للخطاب البشري.

حتى الآن ، يقع KleinPATفي المراحل الأولى من التطوير ، لذا سيستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تصل الخوارزمية إلى مشروعات VR التجارية. في الوقت نفسه ، لاحظ أحد سكان موقع TechSpot أن دعم حوسبة GPU لعب دورًا مهمًا في تحسين الإنتاجية. واقترح أن طرق BEM الكلاسيكية ، المحسنة للعمل مع البطاقات الرسومية ، يمكن أن تظهر أيضًا نتائج لائقة. ربما في المستقبل ، سيتم إجراء البحث أيضًا في هذا الاتجاه.

من يعمل في هذا المجال

تطوير الخوارزميات المتعلقة بمحاكاة الأصوات في الفضاء الافتراضي ، والمشاركة في شركات تكنولوجيا المعلومات الكبيرة. على سبيل المثال ، هناك مشروع Triton ، الذي يحاكي حركة الموجات في المساحات ثلاثية الأبعاد المعقدة: مع عدد كبير من الزوايا والغرف والأشياء. نظام " الخبز " (كما في حالة التركيب) المعلمات الصوتية للبيئة على الهندسة الثابتة ، ثم يعيد إنتاجها في اللعبة. يحتفظ المصممون بالقدرة على ضبط الصوت - على سبيل المثال ، تقليل الصدى بحيث يكون صوت الشخصيات أكثر وضوحًا. كل هذه المعالجة تأخذ فقط 10٪ من قوة المعالجة لوحدة المعالجة المركزية. تم استخدام تقنية Triton بالفعل في لعبة الكمبيوتر Gears of War - إنها تضيف صدى ملحوظًا عند التواصل مع الشخصيات الرئيسية في القاعة الكبيرة.


^{صورة فوتوغرافية}تعملتقنية ^{Bartek Mazurek / Unsplash}

Acoustic أيضًافي Intel. بدعم من الشركة ، يسافر الملحن جوستين لاسين حول العالم ويصنع تسجيلات صوتية ثنائية الأذنين. عليهم ، يسعى لالتقاط أصوات البيئة. تتحول السجلات التي يتم إجراؤها بهذه الطريقة إلىأصوللمحرك Unreal Engine 4. وفي وقت لاحق يتم استخدامها في تطوير مشاريع الواقع الافتراضي. في المستقبل ، ستخلق مثل هذه الحلول عوالم افتراضية تغمر اللاعب بما يحدث على الشاشة.

---

— « Hi-Fi»:

«-, »:

—
« »:

---

:

• ML: Creative Commons
• : ,
• ,

---