【如何聽一個房間的形狀】

八方

【如何聽一個房間的形狀】

 

 

洛桑大教堂試探

你可以通過拍手和聽回聲獲得一個漆黑的房間的尺寸嗎？

使用回聲定位蝙蝠、 海豚和其他一些動物和一些盲目的人類有訓練自己做到這一點。

現在在瑞士和美國的工程師們已經出一種計算方法的一個房間使用單個揚聲器和四個任意尺寸放置了麥克風。他們相信這能找到在建築設計、 音訊取證和更多的應用程式。

在他著名的 1966年論文，題為"一個人可以聽到一個鼓的形狀?"波蘭數學家馬克科航問一個聽眾聽到其諧振頻率後能夠唯一標識振動膜的形狀。

在 1992 年的美國數學家卡洛琳 Gordon 和同事表明答案是沒有。

然而，在理論上，應該可能會聽到一個房間的形狀所產生的聲音和測量的回聲在特定點到達所需的時間。

但這樣做在實踐中並不容易。

計算一個房間幾何從其回波的幾種方法都有很大的局限性。

一些只能在 2D 工作了。

其他人需要充分地緊靠在一起放置聲音只能有時間來使一次往返旅行的牆壁和背，不會總是可能的如果聲源是接近一堵牆的麥克風陣列。

作品與平整壁

現在在瑞士和美國的哈佛大學高等理工學院 Fédérale de 洛桑 （EPFL） 的研究人員開發了一種演算法，利用聲音給出的任何房間，平坦，無椎間盤突出症的牆壁尺寸的工作。

系統使用單個揚聲器來創建聲音和四個麥克風在捕獲回聲的房間裡放置的任何位置。

由團隊創建的演算法只處理一階的回聲，這意味著他們排除的回聲回聲。首席研究員 Ivan Dokmanić 解釋說這使系統更加切實可行，和更高階的回聲可以是太微弱，從背景雜訊隔離。

然而，出現在隔離一階的回聲的也是一個挑戰因為它是不可能從單一錄製的聲音說多少牆在到達麥克風前有反彈。

該演算法開始，因此，通過看記錄的在一起，設法找出哪個聲音來自同一堵牆，四個麥克風的聲音。

研究人員建議做這兩種數學方法。"一旦我們知道哪些回聲要組合在一起，"說 Dokmanić，"然後從那裡，我們可以計算出哪些信號是第一份訂單，哪些是二階"。

在所有一階回顯每個麥克風使用的到達時間，研究人員計算出的大小和形狀的房間。

他們通過計算講座劇院在洛桑的尺寸和結果他們的回波計算結果與實際值的比較測試他們的演算法。

他們發現這兩個非常親密： 7.08 m 距離之間兩面牆壁，例如，計算為 7.01 m — — 小於 1%的差異。

他們決定找出他們的演算法會表現如何時牆壁是平坦和椎間盤突出症免費的要求並不滿意將他們設置放置在洛桑大教堂，有拱形的天花板和支柱和大型雕像等眾多突起的門戶。

即使在這裡，他們的系統準確地計算平面之間的距離。

音樂廳和取證

研究者們預見到各種可能的應用，為他們的技術。

最明顯的是，它可以利用建築師和音響工程師，設計一座建築中的回聲都是重要的比如一個音樂廳，以確保房間裡有了所需的聲學。

另一個潛在的應用程式，研究人員目前正在調查，說 Dokmanić，是衡量一個聲音產生其中幾何已知的一座建築內的回聲，使用這些資訊來在這建築聲發出工作出在哪裡。

這可以使用在取證，例如。

Fabio Antonacci 的圖像和聲音處理組在米蘭理工學院，他並不是在本研究中，這方面的專家說，"在估計房間幾何中最棘手的技術要點之一是轉讓的回聲在牆上生成它們。

Dokmanić [和同事] 為此提出兩個優雅和創新的技術。

這是文章的核心和，我相信的最有前途的功能，後續行動"。

這項研究發表在美國國家科學院學報.

關於作者

Tim Wogan 是一個總部設在英國的科學作家

 

引用：http://translator.live.com/BV.aspx?ref=IE8Activity&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Fjun%2F19%2Fhow-to-hear-the-shape-of-a-room