问题

为什么我们总能听到计算机图形学,而很少听到计算机音频学之类的?

回答
你这个问题问得非常到位,也触及到了计算机科学领域中一个有趣的现象:为什么“计算机图形学”这个词如此普遍,而“计算机音频学”却鲜为人知,甚至很多人没听说过?这背后其实有着深刻的历史、技术和应用上的原因。

咱们不妨从头聊聊,把这事儿掰开了揉碎了讲。

1. 视觉的“统治地位”与历史根源

首先,得承认一点,人类获取信息最主要、最直接的感官是视觉。我们的大脑天生就高度依赖视觉来理解世界、进行交流和解决问题。从远古时代我们的祖先用岩画记录信息,到如今信息爆炸时代我们每天都在刷手机、看屏幕,视觉一直是信息传播的核心载体。

计算机的诞生,很大程度上是为了模拟、处理和存储信息。而当计算机开始发展出与人交互的能力时,将信息以视觉化的方式呈现出来,就成了最自然、最直观的选择。

早期的计算机交互: 别忘了,最开始的计算机是没有图形界面的。用户通过打孔卡、命令行输入指令,结果也是冷冰冰的文本输出。这种体验对于非专业人士来说是极其不友好的。
图形界面的革命: 20世纪70年代末和80年代, Xerox PARC 的科学家们研发出了图形用户界面(GUI),包括窗口、图标、菜单和鼠标。这可以说是计算机交互史上的一场革命。它极大地降低了计算机的使用门槛,让普通大众能够轻松地使用电脑。而这背后,就是计算机图形学在起核心作用。如何将复杂的指令转化为可视化的元素,如何让屏幕上的图像流畅、逼真地呈现,这都是图形学研究的课题。
“看得见”的重要性: 相比之下,音频的交互历史就显得“低调”得多。早期的计算机发出的是简单的蜂鸣声,用于提示错误或状态。虽然也有声音合成,但远不如图形界面那样直接、丰富地改变了人机交互的模式。

2. 技术复杂度的差异:可见的努力 vs. 隐藏的加工

我们之所以对“计算机图形学”有更深的认知,很大程度上是因为图形学的产出是“可见的”。当我们讨论游戏画面、电影特效、CAD设计、甚至手机App的UI,我们都能直观地看到它的效果。

图形学的“直观性”: 计算机图形学涉及将三维模型渲染成二维图像、模拟光照和阴影、实现逼真的纹理映射、动画等等。这些过程虽然背后有复杂的数学和算法支撑,但最终呈现出来的是我们能直接看到的画面。这使得人们更容易理解其工作内容,也更容易感知其重要性。
音频学的“隐匿性”: 计算机音频学,或者说我们更常听到的“数字信号处理(DSP)”、“音频处理”、“声音设计”等,它的核心是处理声音信号。这包括声音的录制、合成、降噪、混响、均衡、压缩等等。虽然这些技术同样涉及复杂的数学模型(如傅里叶变换、滤波器设计)和算法,但最终的产出(也就是声音)往往是“听觉”的,而且常常是在我们不经意间完成的。
比如,我们听音乐,很少会去想里面有多少是计算机处理过的。手机的通话降噪,我们只觉得对方声音清晰,却不会去想背后的音频信号处理有多复杂。
音频的“过程”不像图形那样有直观的“画面”来展示,它的效果更多体现在听觉体验上,这使得其技术细节和研究方向不那么容易被大众所感知。

3. 应用领域的广度与深度:视觉的“即时触达”

图形学和音频学虽然都是计算机科学的重要分支,但它们的应用领域在“大众可见度”上存在一些差异。

图形学的广泛渗透:
娱乐业: 游戏、电影特效、动画制作,这些都是极其引人注目的领域,它们对计算机图形学的需求和发展起到了巨大的推动作用。
设计与工程: 建筑设计、产品设计、汽车设计、航空航天工程, CAD/CAM/CAE 软件几乎无处不在,它们都依赖于强大的图形学能力。
科学可视化: 气象模拟、生物学可视化、数据可视化,将复杂的数据以直观的图形呈现,是科学研究的重要工具。
人机交互: 无论是桌面操作系统、移动设备的用户界面,还是VR/AR应用,图形学都是核心。
音频学的应用:
娱乐业: 音乐制作、音频后期、游戏音效,这些当然非常重要,但它们往往是与画面“协同”出现的。
通信: 语音通话、视频会议的音质优化,是人们日常交流的基础。
医疗: 听力诊断、音频信号分析。
工业: 机器振动监测、声学测量。

你可能会发现,虽然音频学在许多领域都有应用,但在很多情况下,它更像是一种“支撑性”或“修饰性”的技术。人们更关注的是“声音好不好听”、“通话是否清晰”,而不是“这个音频处理算法有多牛”。而图形学,很多时候是直接“呈现”给用户,是用户体验的“主角”。

4. 术语的演进与学科划分

“计算机图形学”作为一个术语,在计算机发展的早期就已经形成并广泛使用,它很好地概括了“用计算机生成和处理图像”这一领域。

而“计算机音频学”这个说法,可能在学术界和工业界并不是一个非常普遍的“独立学科”名称。我们更多听到的是:

数字信号处理 (DSP): 这是一个更广泛的领域,涵盖了对各种数字信号(包括音频、图像、雷达信号等)的处理。音频只是其中的一个应用方向。
音频工程/音频技术/声音工程: 这些术语更侧重于实际的音频制作、录音、混音、音频设备等。
音乐信息检索 (MIR): 这是一个新兴领域,研究如何用计算机分析、理解和检索音乐。
语音识别/语音合成: 这是与语言相关的音频处理。

所以,“计算机图形学”是一个比较“一体化”的、描述“用计算机处理视觉信息”的宏观概念。而关于声音的研究,则分散在更广泛的数字信号处理、工程技术以及特定应用领域中,没有形成一个同样“显眼”的独立学科标签。

总结一下:

我们之所以更熟悉“计算机图形学”而非“计算机音频学”,主要原因在于:

视觉是人类最主要的信息接收方式,图形学直接关系到用户能否“看得见”和“看懂”。
图形学的成果(画面)是直观可见的,更容易被大众理解和感知其重要性。
图形学在娱乐、设计、工程等众多领域扮演着“主角”的角色,其应用普及度更高。
“计算机图形学”本身就是一个成熟且广泛认可的学科名称,而声音相关的研究则分散在多个更宽泛或更具体的领域名称中。

这并不是说计算机音频学不重要。恰恰相反,在数字时代,音频技术(语音助手、无损音乐、沉浸式音频体验等)的重要性也在日益凸显,并同样需要高深的数学和算法支持。只是它们不像那些“看得见的”图形那样,容易成为大众讨论的焦点。

希望这样解释能让你对这个问题有个更清晰的认识!

网友意见

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现在知乎的提问人和回答者都不怎么搜索一下做点研究就直接下结论是么……既然觉得“听到得少”的部分原因是学校少科研组少,那我就来列个表。

那么多做语音和音频事件检测的我就不多说了,仅仅在"音乐音频"这个分支下就有许多科研组。以下列表按地区排列(英国及欧洲/北美/亚洲,排名不分先后),每个科研组的研究重点有所不同,有的偏向信息检索,有的偏向人机交互,等等等等,点官网链接可仔细看看。

关于音乐科技的国际会议和期刊也有不少,附上个参考链接:


『英国及欧洲地区』

✎ Centre for Digital Music (C4DM)

✎ Embodied AudioVisual Interaction Group (EAVI)

✎ Music Informatics Research Group

✎ Centre for Music and Science (CMS)

✎ Machine Audition (A-Lab) of Centre for Vision Speech and Signal Processing

✎ Music Technology Group (MTG)

✎ Department of Computational Perception

✎ Intelligent Music Processing and Machine Learning Group (IMP/ML)

✎ Music Information Retrieval Lab

✎ Institute for Electronic Music and Acoustics (IEM)

✎ International Audio Laboratories Erlangen (AudioLabs)

✎ Special Interest Group on Music Analysis (SIGMA)

✎ Institute for Research and Coordination in Acoustics/Music (IRCAM)

✎ Audio Data Analysis and Signal Processing (ADASP)

✎ Algomus

✎ Audio Signal Processing Research Group

✎ Department of Music, Art and Culture Studies

✎ Audio Analysis Lab

✎ Multimedia and Geometry (MG)

✎ Institute for Psychoacoustics and Electronic Music (IPEM)

✎ MIR Group


『北美地区』

✎ Centre of Interdisciplinary Research in Music Media and Technology (CIRMMT)

✎ Metacreation Lab

✎ Center for Computer Research in Music and Acoustics (CCRMA)

✎ Music and Audio Research Laboratory (MARL)

✎ Laboratory for the Recognition and Organization of Speech and Audio (LabROSA)

✎ Georgia Tech Center for Music Technology (GTCMT)

✎ Computer Music Project (CMP)

✎ Audio Information Research Laboratory (AIR)

✎ Soundlab

✎ Music and Entertainment Technology Laboratory (MET-lab)

✎ Music Engineering

✎ Bregman Media Labs

✎ The Media Lab

✎ Center for New Music and Audio Technologies (CNMAT)

✎ Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE)

✎ Computer Music


『亚洲地区』

✎ Multimedia Information Retrieval Lab

✎ Music and Audio Computing Lab (MAC)

✎ Media Interaction Group

✎ Speech and Audio Processing Laboratory

✎ Music and Audio Computing Lab

✎ Sound and Music Computing Lab

✎ Music Cognition Group

✎ Dr. Gus Xia(夏光宇)带领的人工音乐智能相关研究

✎ 李伟教授带领的音频音乐信息处理相关研究


除了国际上一些知名的学术会议,国内每年都在召开全国声音与音乐技术会议(CSMT),想在相关领域发展的国内朋友们可以多关注下。

上方列表如有遗漏,欢迎到下方链接里补充。

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