Искусственный интеллект, датчики и цифровая обработка сигналов – всё это поможет решить проблему эха и неравномерного звучания в залах со сложной геометрией.
Купольные амфитеатры – красивая архитектура и кошмар звукорежиссёра. Криволинейные поверхности создают многократные отражения звуковых волн, из-за чего в разных частях зала слышно по-разному: где-то громко, где-то тихо, где-то разборчиво, а где-то – сплошное эхо. Особенно это заметно на концертах, лекциях и театральных постановках, где качество звука напрямую влияет на восприятие.
Традиционные системы звукоусиления требуют ручной настройки под конкретное помещение. При смене формата мероприятия или перестановке оборудования всё нужно перенастраивать заново – это долго и требует квалификации.
Студент Инженерно-строительного института БГТУ им. В.Г. Шухова Владимир Еремин под руководством доцента Сергея Дрокина предложил решение – интеллектуальную систему адаптивной акустики, которая сама анализирует зал и подстраивает звук в реальном времени.
Как это работает
В основе разработки – программно-аппаратный комплекс. По залу расставляются акустические датчики, которые непрерывно собирают данные о распространении звуковых волн. Эта информация поступает в цифровой процессор (DSP), где алгоритмы искусственного интеллекта анализируют обстановку: определяют зоны отражения, выявляют проблемные участки, формируют параметры настройки.
После этого цифровой процессор автоматически корректирует громкость, временные задержки и другие характеристики звуковоспроизведения. Например, если в какой-то части амфитеатра возникает избыточное отражение, система это обнаружит и скорректирует параметры оборудования, чтобы выровнять звук по всему залу.
Управлять системой можно через мобильное приложение оператора. Там же предусмотрены сохранённые настройки для разных сценариев: концерты, театральные постановки, лекции. Оператор выбирает режим — система адаптируется.
Результаты компьютерного моделирования
Пока что система проходит этап цифровых тестов – создана компьютерная модель купольного амфитеатра, на которой проверяются алгоритмы. Но результаты уже впечатляют.
Время настройки акустической системы сократилось со 120 до 20 минут — в шесть раз. Разборчивость речи выросла с 72% до 95%. Равномерность распределения звука по залу увеличилась с 68% до 94%.
Это значит, что зрители в любой части зала будут слышать одинаково хорошо – без эха, без провалов громкости, без искажений.
Где это можно применять
Разработка ориентирована прежде всего на крытые амфитеатры и сооружения со сложной геометрией внутренних пространств. Потенциальные потребители технологии: концертные комплексы, театры и культурные центры, образовательные учреждения, многофункциональные общественные здания.
Технология подойдёт как для проектирования новых объектов, так и для модернизации существующих – особенно там, где архитектурные особенности ограничивают возможности традиционных систем звукоусиления.
Следующий этап – изготовление опытного образца программно-аппаратного комплекса и проведение лабораторных испытаний. Нужно проверить работу датчиков, процессора и алгоритмов ИИ в условиях, приближенных к реальной эксплуатации.
В перспективе технологию планируют внедрить в проект летнего амфитеатра Всероссийского детского центра «Орлёнок». Это будет первый реальный полигон для системы.
«Современные инженерные решения все чаще объединяют традиционные направления строительства с цифровыми технологиями и искусственным интеллектом. Разработка интеллектуальной системы управления акустикой демонстрирует возможности такого междисциплинарного подхода. Важно, что проект ориентирован на решение конкретной задачи – обеспечение качественного звучания в сооружениях со сложной архитектурной геометрией. Использование автоматизированного анализа и настройки акустического оборудования может повысить комфорт зрителей и упростить эксплуатацию культурных объектов. Для университета подобные исследования представляют интерес с точки зрения развития интеллектуальных инженерных систем и подготовки специалистов, способных применять современные цифровые инструменты при проектировании и эксплуатации зданий», – отметила важность нововведения проректор по научной и инновационной деятельности БГТУ им. В.Г. Шухова Татьяна Давыденко.
Работа ведётся при поддержке гранта Российского научного фонда в рамках научного направления «Разработка новых конструкционных материалов и покрытий». Уникальность способа термомеханической обработки защищена патентом Российской Федерации.
Новости СМИ2
