Напечатанные на 3D-принтере металлофоны позволяют извлекать точные звуки (+ видео)

Авторы исследования, ученые из Гарварда, сети Disney Research, Колумбийского университета и Массачусетского технологического института, предприняли попытку разработать автоматический метод, который позволит использовать сведения об исходной форме и необходимой высоте и силе звука для создания 3D-модели инструмента. Модель затем можно отправить на 3D-принтер или другую систему производства, и изготовить нужный металлофон.

Команда исследователей выбрала формы различных животных и применила алгоритм математического моделирования, чтобы превратить их в инструменты. Алгоритм определяет размещение массы и отверстий, которые позволяют настроить форму таким образом, чтобы из нее можно было извлечь нужный звук на желаемом уровне громкости. В рамках исследования ученые напечатали инструменты в форме жирафа, кита, слона, льва и муравьеда – каждый из них производит определенный звук. Исследователи были приятно удивлены, обнаружив, что из инструмента в форме жирафа можно извлечь аккорд – возможно, это первый в мире мультитональный глокеншпиль.

«Это исследование открывает целый ряд возможностей, и не только в сфере музыкальных инструментов. Разработанный нами алгоритм можно применить для производства менее шумных вентиляторов для компьютеров, строительства мостов, вибрация в которых не усиливается при нагрузке, и изготовления микроскопических электромеханических резонаторов, в которых особенно важен уровень вибрации», – заявляет руководитель команды ученых, Чанси Жень, профессор компьютерных наук Колумбийского университета.

Часть процесса настройки формы также заключается в деформации исходных границ инструмента. Алгоритм изменяет форму в существующих границах для оптимизации звука. Полученные формы – это стилизованные версии довольно примитивных фигур животных, и сами по себе представляют довольно интересные проекты, благодаря гораздо более динамичным графическим очертаниям. Взаимодействуя друг с другом, визуальный и звуковой аспект становятся интереснее, чем в исходном варианте.

«Благодаря автоматической оптимизации формы плоских и объемных объектов с помощью деформации и перфорации нам удалось извлечь настолько профессиональные звуки, что даже новичок сможет создать металлофон с уникальным внешним видом и звучанием», – говорит Жень.

Исследователи также дали новому инструменту интересное имя — зоолофон. Это слово происходит от традиционного ксилофона, инструмента с деревянными клавишами, поэтому название не слишком точное, однако, определенно, оно гораздо милее, чем другие, более точные варианты.