計(jì)算機(jī)生成圖像的進(jìn)步使生動(dòng)逼真的動(dòng)畫(huà)栩栩如生，但是與我們?cè)谄聊簧峡吹降哪M聲音(例如兩個(gè)物體碰撞)相關(guān)的聲音通常是錄音?，F(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為各種動(dòng)畫(huà)現(xiàn)象自動(dòng)呈現(xiàn)準(zhǔn)確的聲音。

“能夠?yàn)槿祟?lèi)模擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算過(guò)程中有一個(gè)圣杯。斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教授道格·詹姆斯說(shuō) 。“目前，尚無(wú)辦法自動(dòng)為復(fù)雜的動(dòng)畫(huà)內(nèi)容(如潑水或碰撞的物體)生成逼真的同步聲音。這填補(bǔ)了這個(gè)空白。”

研究人員將 作為ACM SIGGRAPH 2018(計(jì)算機(jī)圖形和交互技術(shù)的領(lǐng)先會(huì)議)的一部分介紹他們?cè)谶@種聲音合成系統(tǒng)上 的 工作。研究人員說(shuō)，除了使電影和虛擬現(xiàn)實(shí)世界充滿活力之外，該系統(tǒng)還可以幫助工程公司原型化產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)之前的聲音，并希望鼓勵(lì)設(shè)計(jì)更安靜，更不令人討厭。

“我已經(jīng)花了很多年的時(shí)間來(lái)嘗試解決控制聲音傳播的偏微分方程，”詹姆斯實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算與數(shù)學(xué)工程學(xué)院(ICME)的研究生Jui-Hsien Wang說(shuō) ，該論文的主要作者。“實(shí)際上，在這里，您不僅可以求解方程式，而且一旦完成方程式，便可以真正聽(tīng)到它。這真讓我興奮，也很有趣。”

預(yù)測(cè)聲音

借助幾何形狀和物理運(yùn)動(dòng)，該系統(tǒng)可以確定每個(gè)對(duì)象的振動(dòng)以及這些振動(dòng)如何像揚(yáng)聲器一樣激發(fā)聲波。它可以計(jì)算由于快速移動(dòng)和振動(dòng)的表面而散發(fā)出的壓力波，但不會(huì)復(fù)制房間的聲音。因此，盡管它不能在宏偉的大教堂中重現(xiàn)回聲，但它可以解決諸如c鼓崩潰，倒置的碗旋轉(zhuǎn)到停止，玻璃杯中充滿水或虛擬人物正在向擴(kuò)音器說(shuō)話等場(chǎng)景發(fā)出的詳細(xì)聲音。 。

與動(dòng)畫(huà)相關(guān)的大多數(shù)聲音都依賴于預(yù)先錄制的剪輯，這需要大量的人工才能與屏幕上的動(dòng)作同步。這些片段還僅限于存在的噪聲-它們無(wú)法預(yù)測(cè)任何新的事物。其他產(chǎn)生和預(yù)測(cè)聲音的效果與James和他的團(tuán)隊(duì)的聲音一樣精確的系統(tǒng)只能在特殊情況下工作，或者假設(shè)幾何形狀不會(huì)發(fā)生太大變形。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的對(duì)象，它們還需要很長(zhǎng)的預(yù)計(jì)算階段。

詹姆士實(shí)驗(yàn)室的研究生，論文的合著者安特·屈(Ante Qu)說(shuō)：“我們的本質(zhì)上只是一個(gè)渲染按鈕，它具有最少的預(yù)處理，可以在一次聲波模擬中將所有對(duì)象一起處理。”

這種方法產(chǎn)生的模擬聲音非常詳細(xì)。它不僅考慮了動(dòng)畫(huà)中每個(gè)對(duì)象產(chǎn)生的聲波，而且還根據(jù)它們與場(chǎng)景中其他對(duì)象的相互作用，預(yù)測(cè)這些波如何彎曲，反彈或消逝。

未來(lái)的挑戰(zhàn)

按照目前的形式，小組的過(guò)程需要一段時(shí)間才能創(chuàng)建出成品。但是，既然他們已經(jīng)證明了該技術(shù)的潛力，他們就可以專(zhuān)注于性能優(yōu)化，例如在并行GPU硬件上實(shí)施其方法，這應(yīng)該可以大大加快速度。

而且，即使在當(dāng)前狀態(tài)下，結(jié)果也值得期待。

詹姆斯說(shuō)：“我們使用該系統(tǒng)生成的第一批水聲音是我們模擬的最佳聲音之一，而水對(duì)于計(jì)算機(jī)生成的聲音來(lái)說(shuō)是巨大的挑戰(zhàn)。” “我們認(rèn)為我們可能會(huì)有所改善，但即使是開(kāi)箱即用，它也比以前的方法要好得多。真的很驚人。”

盡管該小組的工作忠實(shí)地呈現(xiàn)了各種對(duì)象相互旋轉(zhuǎn)，掉落和撞擊的聲音，但更復(fù)雜的對(duì)象和交互作用(例如Stradivarius小提琴的回響音調(diào))仍然難以實(shí)際建模。該組織表示，這將不得不等待未來(lái)的解決方案。

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