Как известно, крупнейший из всех известных колоколов — Царь-колокол, никогда не звучал в реальности. В течение сотен лет колокол и его отколовшаяся часть выставлены на всеобщее обозрение. Естественно, всем, кто видел Царь-колокол или читал о нем, хотелось бы знать, как этот гигант должен был звучать на самом деле.
Уже современные специалисты решили смоделировать сам колокол и его звук при помощи компьютерных систем. Занимались этим представители Университета Беркли во главе с Грегом Нимейером. Для того, чтобы рассказать о своей работе, ученые создали также сайт, где есть большое количество информации о колоколе и технологии моделирования его звучания.
Изначально ученые задались целью узнать, как «язык» колокола деформировал бы стенки системы, если бы Царь-колокол был бы целым. Для этого было решено использовать метод конечных элементов. Метод конечных элементов (МКЭ) — это численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, возникающих при решении задач прикладной физики. Метод широко используется для решения задач механики деформируемого твёрдого тела, теплообмена, гидродинамики и электродинамики.
#CalDay tomorrow. Come "hear" world's largest bell ever made, but you won't see it #TsarBell #campanile @UCBerkeley pic.twitter.com/Mjjlwo97IM
— Lyanne Melendez (@LyanneMelendez) 16 апреля 2016 г.
Понимая, каким деформациям подвергались стенки колокола, участники проекта смогли рассчитать и акустические волны, порожденные этими деформациями. Понятно, что методика требовала проверки, поэтому было решено смоделировать звучание существующих колоколов, и сравнить модель с реальностью. Это и было сделано:
В пятницу была проведена первая демонстрация звука Царь-колокола. Аудиофайлы можно найти на сайте проекта.
Колокол-гигант был отлит еще в 1735 по указу императрицы Анны Иоанновны. В 1730 году императрица приказала перелить разбитый колокол Григорьева с добавлением металла и довести вес колокола до 10 тысяч пудов (реальная масса — около 200 тонн). Колокол был отлит русскими мастерами Иваном Моториным и его сыном Михаилом Моториным в 1733—1735 годах на Пушечном дворе.
Комментарии (25)
mrsimba
17.04.2016 07:15+3Забавно они написали слово «колокол» на сайте )
Звук, больше похож на удар валенком по большому листу металла… Он какой-то явно не металлический, в том смысле, что язык колокола тоже из металла и звук должен быть более звонким. Как мне кажется…
Spewow
17.04.2016 09:54+6Хм. Думал наш какой институт смоделировал, а тут Беркли.
4ltair
18.04.2016 10:33В начале 70-ых видел какой-то научно-популярный фильм, где рассказывали, как учёные моделировали звук колокола, естественно советские. Больше, к сожалению, вспомнить не могу. Так что для наших это уже пройденный этап
Watcover3396
17.04.2016 10:55+3У меня одного эти звучание вызывает чувство страха, тревоги?
Ссылка на звук www.tsarbell.com/audio/1ch3.wav
В какую нибудь новую хоррор игру добавить, накалять будет сильно.
Dum_spiro_spero
17.04.2016 13:10Хорошая задачка скажем для студенческой конференции, но если бы это был не Царь-колокол — то интереса бы такого не было. Хотя культурная важность несомненна.
Вообще говоря принципиальных сложностей не вижу.
1) надо нарисовать геометрию.
2) решить акустическую задачу внутри металла и в воздухе.
3) можно усложнить введя движение колокола.
«Для этого было решено использовать метод конечных элементов.» — это очень пафосно. МКЭ здесь напрашивается и куча программ используют именно его. Хотя например Брайен Сполдинг еще в 2007 году призывал всех отказаться от МКЭ в пользу МКО (метода контрольного объёма), ну правда речь шла о гидродинамике.
Хотелось бы больше подробностей про моделирование — я не специалист в акустике, поэтому интересны нюансы.
Интересно что означают оси (в тестовых файлах) — видимо направление с которого «приходит» звук.
kalmarius
17.04.2016 14:20-1Интересно, решали ли они подобную задачу для других колоколов, которые сейчас в строю? Ну, чтобы сравнить реальный звук с рассчетным и сделать вывод о работоспособности метода. А то может и не так он вовсе должен звучать?
ptica_filin
18.04.2016 10:24Почитайте текст между картинками, если интересно. Тут всего несколько абзацев, и в них есть ответ :)
Kotman34
17.04.2016 15:49+3Я ещё был советским школьником, когда была информация о том, что учёные смоделировали звук Царь-колокола. Это был очень низкий тон, приятный на слух. Думаю искать эту информацию надо в промежутке 83 — 86 год.
Beholder
17.04.2016 17:42+1Подтверждаю, был такой научно-популярный фильм. Подробности, увы, забылись.
Samoglas
17.04.2016 23:12То же слышал этот звук в телепередаче.
А в каком то журнале читал в детстве, кажется «Юный техник», была статья про то, что научились моделировать звук колокола по чертежам и настраивать его звучание, используя математическую модель. И по расчетам разработчиков, колокола можно лить даже из чугуна.
PS Вот он, «склероз». Статью, прочитанную вчера, я и не вспомню.
Dum_spiro_spero
17.04.2016 23:07+2Самое интересное это именно приближения модели. Скажем вместо 3D можно решать осесимметричную 2D задачу, реальную форму заменить на усеченный конус, и т.д… Читал как-то о звуке колоколов в «Кванте» — оказывается, что самый интересный параметр для звука это _вязкость_ металла. И например добавление серебра звук не улучшает, т.е. надпись «с серебромъ» есть чистая реклама, а вот олово — да — увеличивает протяженность звучания.
Samoglas
17.04.2016 23:22+2Очень плохо. И сайт с видео на главной странице, которое вешает мне вкладку в firefox наглухо, и надпись «ЦАРЬ КОЛОКОЛ», в которой мягкий знак и Л обозначают одной буквой, и звук, никаким боком не похожий на колокольный, специально одевал наушники.
Больше похоже на то, как если бы на синтезаторе много клавиш нажать одновременно в нижнем регистре.
123150
18.04.2016 00:28Где-то год назад был на лекции звонаря Кремля Константина Мишуровского, как раз про Царь-Колокол. Он тоже его исследовал и смоделировал звук
Кстати, у него есть целый цикл лекций про колокола, и он еще продолжается. Весьма интересно посетить
gena_glot
18.04.2016 10:33Идея хорошая и метод правильно описан. Единственное что — я бы добавил шумов в модель и попробовал взять преобразование Фурье не FFT, а DFT целиком. Еще хорошая наводка — взять три колокола разных размеров. Один колокольчик, другой побольше третий еще больше и сравнить волны и посмотреть на решение должно быть еще глуше. Тут слишком звонко звучит.
impetus
18.04.2016 19:54Интересно, а почём сейчас стоит отлить такой колокол?
Думаю, предприятий, готовых выполнить такой заказ — пара сотен по миру точно наберётся.
docker1
Совсем другой звук ожидал услышать
HerrDirektor
Да, тоже думал, что будет гораздо, гораздо ниже.
skylevels
Вы хотите от своих скромных колонок получить звук 200 тонного гиганта? Послушайте колокол в Троице-Сергиевой лавре (72 тонны), если встать на правильнге место, то можно почувствоать как вибрирует одежда.
ptica_filin
Ага… Пробирает до костей. Жаль, что в инете не найти ни одной записи с приличным звуком. Только любительское с мобил, вроде такого:
Попалась одна профессиональная видеозапись, но и то без звона именно того колокола.
igruh
Вы про тот, что вставлен в пост или по ссылке на сайт? Если первый — то это не Царь-колокол, а тренировочный
ржавый тазпример. На сайте вполне себе низенько, правда крайне глухо, отчего совершенно неправдоподобно.Hamper
Мне кажется, там основной тон уже где-то в пределах инфразвука, и на записи слышны только верхние гармоники.