Физики услышали форму брусков металлофона

Исследователи из Колумбийского университета, Гарварда, Disney и Массачусетского технологического института разработали алгоритм, позволяющий дорабатывать металлические предметы для звучания с заданной частотой и амплитудой. Доклад будет представлен на конференции SIGGRAPH 2015, с полным текстом статьи можно ознакомиться на сайте Гарвардского университета.

Ученые разработали алгоритм, позволяющий точно рассчитать необходимые изменения формы для металлической пластины в металлофоне, чтобы добиться заданной частоты и амплитуды звука. При помощи деформации пластины и перфорации исследователям удалось не только добиться чистого звучания нот от пластин сложной формы, но и создать пластины, позволяющие извлечь конкретный аккорд. Также с помощью этой технологии они смогли подчеркнуть тот или иной обертон в спектре колебаний и, благодаря этому, изменить тембр звучания.

Для демонстрации возможностей алгоритма исследователи создали металлофон, где все пластины были выполнены в форме зверей. Необычно выглядящий музыкальный инструмент создатели назвали зоолофоном. Исследователи отмечают, что, несмотря на игрушечный вид, зоолофон обладает звучанием, сравнимым с профессиональным металлофоном.

Разработанный алгоритм оптимизации пригоден не только для пластин, но и для объемных предметов, отмечают авторы работы. В качестве примера они демонстрируют напечатанные на 3D-принтере металлические чашечки, которые также издают звук заданной частоты и амплитуды.

По словам ученых, подобный подход позволяет отойти от консервативного дизайна металлических идиофонов. При этом исследователи отмечают, что у их подхода существует предел, и для некоторых инструментов при слишком сложной форме невозможно добиться необходимого звучания.

Николай Воронцов