Estudou-se uma seleção de técnicas e métodos para auralização aplicáveis a ambientes do tipo CAVE, e realizou-se um estudo de caso utilizando-se uma delas como técnica de codificação e reprodução de áudio 2D/3D acoplada a uma aplicação visual de realidade virtual na CAVERNA Digital da Escola Politécnica da USP. O trabalho envolveu a montagem de toda uma infra-estrutura de hardware, sistema de cabeamento e matrizes de alto-falantes, instalação de softwares, desenvolvimento de programas para simulação acústica, para codificação espacial sonora, e reprodução multicanal final.
No desenrolar deste trabalho identificamos os processos de maior dificuldade de implementação, os pontos frágeis e robustos associados ao modelo empregado. Identificamos limitações e restrições pertinentes, como os problemas e contingências associados a requisitos de tempo real.
Os resultados obtidos são um primeiro passo para se avaliar a qualidade e o grau de realismo que se pode obter com a arquitetura de produção sonora espacial proposta. Partindo-se de um modelo acústico simplificado, avaliamos qual grau mínimo de complexidade e completude o modelo acústico deveria realmente atender para permitir uma simulação satisfatória de um ambiente físico, e quais as dificuldades para escalonar e distribuir a carga computacional dos diversos módulos operando em tempo real.
Conjuntamente com a visualização virtual, a auralização forma a base para uma nova tecnologia para simulação de salas. KLEINER (1993) entretanto ressalta que a habilidade da tecnologia em reproduzir precisamente a impressão acústica das características audíveis de uma sala ainda permanece por ser verificada, limitando a credibilidade da auralização como ferramenta de projeto (design). Isso se deve claramente à grande quantidade de fatores e variáveis a se considerar e controlar durante o processo, uma vez que, da fonte ao ouvinte, o som pode passar por uma multiplicidade de reflexões, transmissões e caminhos de difração.
Uma simulação precisa é sempre computacionalmente intensa. KLEINER (1993) sugere que a combinação de auralização com reprodução trans-aural, equalização da sala e controle ativo de ruído poderiam expandir as aplicações desta tecnologia bem além dos laboratórios. Neste sentido, a equalização da sala, de fato, também é prevista aqui, como forma de se compensar a interferência da tela da CAVERNA bem como minimizar os efeitos e interferência da acústica local sobre o campo sonoro produzido. Se bem sucedida, a dereverberação da área interna da CAVERNA poderá tornar a tela acusticamente “invisível” aos ouvintes.
A montagem da infra-estrutura necessária (aquisição de equipamentos, montagem, instalação e configuração) foi iniciada de maneira limitada em 2004, mas só concluída em meados da 1a fase do AUDIENCE. Uma configuração para testes só foi possível construir aliando-se aquisições pontuais (placa multicanal) e a cessão de equipamentos por parte de colaboradores empresariais, interessados em participar do projeto de áudio imersivo da CAVERNA Digital.68
A auralização multicanal mostra-se uma ferramenta poderosa e adequada para ampliar significativamente a experiência de imersão nos ambientes e sistemas audiovisuais. Em particular, verificamos que em ambientes de realidade virtual baseados em multiprojeção estereoscópica, como a CAVERNA Digital, o emprego da auralização para projetar campos sonoros em uma região de audição ampliada pode proporcionar o equivalente auditivo à estereoscopia a um pequeno número de ouvintes, sem a necessidade do uso de fones de ouvido.
A proposição de uma técnica multicanal, que faça uso de alto-falantes ao invés de fones de ouvido, impõe de fato alguns desafios importantes no caso da auralização de CAVE’s, como por exemplo as restrições de posicionamento dos falantes como também a maior dificuldade de se produzir um sweet-spot satisfatório, sem a introdução de muitos artefatos de áudio. Entretanto, para os propósitos de realidade imersiva, o paradigma de alto-falantes atende plenamente à primeira necessidade de
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Projeto AUDIENCE (AUDio Immersion Experience by Computer Emulation) em
liberdade e independência de dispositivos adicionais junto ao corpo, evitando-se o uso de fones de ouvido, além de que é adequado à premissa de multiusuários dentro do mesmo ambiente imersivo.
As técnicas de auralização são as mais avançadas ferramentas que poderiam propiciar uma simulação correta de ambientes acústicos, com o grau de sofisticação e precisão compatíveis com os critérios utilizados no mundo visual. Elas encontram aplicações na engenharia, ciências biológicas, entretenimento e serviços multimídia, embora não tenham sido ainda exploradas em profundidade, não só porque muitas estão em estágios iniciais de desenvolvimento (como WFS) mas também devido a limitações na capacidade de processamento das plataformas reprodutoras e limitações no número de canais de saída das mesmas, além, é claro, da viabilidade econômica em se utilizar múltiplos alto-falantes no caso de auralização multicanal. A técnica de Ambisonics mostrou-se a mais adequada no momento para um experimento piloto de auralização integrado a um aplicativo de RVI na CAVERNA Digital. Ao mesmo tempo em que permite o mapeamento e produção de um campo sonoro 2D/3D ela apresenta uma formulação matemática elegante e custo computacional relativamente baixo. Os pontos críticos no seu uso, entretanto, estão na avaliação da melhor configuração possível para os alto-falantes que garantam uma reconstrução 3D satisfatória enquanto minimizando o alcance de artefatos e distorções, principalmente devido aos problemas na acústica local e na precisão do cancelamento (ou compensação) dos efeitos (distorções e difusão) provocado pela transmissão através das telas da CAVERNA.
Verificamos que os obstáculos que impedem hoje a aceleração da massificação e disseminação do uso da espacialização sonora em larga escala são transitórios e naturais, senão recorrentes, no amadurecimento tecnológico, industrial e cultural de qualquer nova tecnologia de áudio que já tenha sido introduzida no passado, não constituindo-se de limites intangíveis, especiais ou de natureza desconhecida, mas limitando-se a tratáveis questões a longo prazo relacionadas ao amadurecimento do modelo de negócios, da padronização na manufatura de produtos, e na afirmação de uma cultura consumidora dos inúmeros produtos e aplicações que estas tecnologias poderão incubar.
Sistemas de realidade virtual baseados em multiprojeção estereoscópica e áudio imersivo utilizando o paradigma de CAVERNA Digital são ferramentas importantes utilizáveis em várias aplicações de engenharia, em investigações científicas avançadas, em entretenimento, e na prototipação de serviços inovativos e sistemas multimídia, como por exemplo a investigação de modelos para a TV do futuro. Este trabalho apresentou diversas inovações e propostas para a sonificação avançada em CAVE’s, e demonstrou a viabilidade e validade da síntese de campos sonoros para fomentar uma geração mais completa de aplicações de realidade virtual imersiva, abrindo novas possibilidades de exploração do som em sistemas multimídia.
A utilização de aglomerados de computadores convencionais para a construção de simuladores acústicos e geradores de campos sonoros tridimensionais de alta qualidade mostra-se uma alternativa viável para realizar a investigação científica do potencial de aplicação futuro destes sistemas, de uma forma como nenhuma outra solução poderia atender no mercado.
Finalmente, este trabalho apresentou várias técnicas possíveis de sonificação multicanal e espacial, e permitiu delinear algumas tendências tecnológicas e de aplicações neste segmento e nos segmentos onde estas tecnologias demonstram impacto.