«В прошлом люди исследовали вычислительный дизайн определенных продуктов, как определенный тип кашне или конкретная форма трубы», говорит Чжен, команда которого делает их доклад, «Акустический Voxels: Вычислительная Оптимизация Модульных Акустических Фильтров», в 2016 SIGGRAPH 27 июля. «Общий подход к управлению звуковыми волнами должен был в вычислительном отношении проектировать формы палаты. Наш алгоритм позволяет новые проекты шумовых глушителей, слуховых аппаратов, духовых инструментов, и более – мы можем теперь сделать их в любой форме, которую мы хотим, даже 3D напечатанный игрушечный гиппопотам, который походит на трубу».Он добавляет, «Мы также предложили очень интригующий новый способ использовать акустические фильтры: мы можем использовать наш акустический voxels в качестве акустических признаков, уникальных для каждой части мы 3D печать, и кодировать информацию в них.
Это подобно QR-кодам или RFIDs, и открывает дверь в кодирование продукта и информации об авторском праве в 3D печати».В прошлом году команда Чжена использовала вычислительные методы, чтобы проектировать и 3D печать zoolophone, инструмент типа ксилофона с ключами в форме животных зоопарка. zoolophone представлял фундаментальное исследование вибрационного звукового контроля, усиливая сложные отношения между геометрией объекта и поверхностными вибрационными звуками, которые это производит, когда поражено.
В этом новом исследовании команда Чжена придумала вычислительный подход, который позволит лучший дизайн для управления акустическим распространением многих продуктов, таких как автомобильные глушители и инструменты.«С 3D принтерами сегодня, геометрическая сложность больше не барьер. Даже сложные формы могут быть изготовлены с очень небольшим усилием», отмечает Чжен. «Таким образом, вопрос: мы можем использовать сложные формы, чтобы улучшить акустические свойства продуктов?»
Они предложили использовать акустический voxels, единственные, модульные акустические формы фильтра, акустическое поведение фильтрации которых может быть предварительно вычислено, используя числовое моделирование. Они разработали новый алгоритм, который позволил им собирать акустический voxels – как кирпичи Lego – в сложные структуры, чтобы произвести целенаправленные акустические свойства фильтрации.Создание акустического voxels также привело команду Чжена в абсолютно новом направлении: акустическая маркировка, чтобы однозначно определить 3D напечатанный объект и акустическое кодирование, чтобы внедрить информацию (как авторское право) в объект очень форма. Акустические фильтры работают, управляя звуковыми волнами; акустические voxels дали команде способ точно управлять той манипуляцией.
Уникальное voxel собрание производит уникальную акустическую подпись. У двух объектов может быть то же самое внешнее появление, но если их полые интерьеры содержат различные voxel собрания, каждый объект, фильтруя звуковую волну, производит звук, уникальный для того объекта. Исследователи сделали запись звука, сделанного объектами с различными voxel собраниями, и использовали приложение для iPhone, которое они создали, чтобы точно определить каждый объект.Акустическая маркировка могла быть ценным дополнением к QR-кодам и признакам RFID, оба из которых влекут за собой операции, совершенно отдельные от производства.
Если производители могут построить информацию о ID непосредственно в объект, они сэкономят время, усилие и расход отдельной маркировки частей, особенно полезных, строя большие структуры из многих отдельных частей. Акустическая маркировка могла также закодировать защищенные авторским правом оригиналы, такие как 3D напечатанные числа от отдельных художников как Джефф Кунс или компаний как Дисней или Чудо.
Текущий акустический voxels проект Чжена для изготовления значительных объектов, производящих слышимые звуки, и его команда была в состоянии продемонстрировать, как информация и идентификация могут быть включены в акустику объекта, не требуя никаких дополнительных процедур или труда после фальсификации. Они предвидят то, как они могли бы использовать акустический voxels, чтобы в вычислительном отношении управлять волнами ультразвука.
Говорит Чжен, «Мы исследуем некоторые интригующие возможности сверхзвуковой манипуляции, такие как сокрытие, где звуковое распространение может быть искажено, чтобы скрыть объекты от звуковых волн. Это могло привести к новым проектам систем гидролокатора или подводных систем связи. Это – захватывающая область, чтобы исследовать».
ВИДЕО: http://www.cs.columbia.edu/cg/lego/Работа финансировалась частично Национальным научным фондом и Adobe.