engine-simulator.srt

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00:00:34,000 --> 00:00:37,000
 E aí, pessoal, bem-vindos de volta.

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00:00:37,000 --> 00:00:42,390
 O que você acabou de assistir foi uma simulação em tempo real de um motor de combustão interna

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00:00:42,390 --> 00:00:44,000
 que venho trabalhando nos últimos meses.

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00:00:44,000 --> 00:00:49,000
 Sempre fiquei bastante desapontado com a qualidade dos sons de motores de carros em jogos,

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00:00:49,000 --> 00:00:55,000
 e quando jogava no PlayStation 2 anos atrás, sem saber absolutamente nada sobre programação,

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00:00:55,000 --> 00:01:01,000
 muitas vezes me perguntava por que não era possível simular realisticamente o motor inteiro.

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00:01:01,000 --> 00:01:06,000
 Bom, decidi que era finalmente hora de responder a essa pergunta por conta própria.

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00:01:06,000 --> 00:01:11,000
 Aqui está um exemplo de um desses sons ruins de motor de carro.

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00:01:21,000 --> 00:01:26,000
 Eu sei que a maioria deles é otimizada para desempenho, então não espero que sejam perfeitos,

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00:01:26,000 --> 00:01:29,000
 mas ainda acho que podem ser melhorados.

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00:01:29,000 --> 00:01:32,000
 Mas o que exatamente os torna ruim em primeiro lugar?

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00:01:32,000 --> 00:01:36,000
 Bem, em primeiro lugar, motores têm sons diferentes em condições diferentes.

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00:01:36,000 --> 00:01:40,180
 Então, por exemplo, um motor vai soar diferente quando estiver ocioso em comparação com quando

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00:01:40,180 --> 00:01:43,000
 estiver sob carga pesada ou quando estiver desacelerando,

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00:01:43,000 --> 00:01:47,000
 e sinto que isso muitas vezes é ignorado em muitos desses jogos.

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00:01:47,000 --> 00:01:52,340
 Motores também possuem características de resposta não-linear, e o que quero dizer com isso é que

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00:01:52,340 --> 00:01:56,000
 o pedal do acelerador não dita a velocidade do motor,

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00:01:56,000 --> 00:01:59,000
 como pode ser o caso de motores elétricos.

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00:01:59,000 --> 00:02:04,000
 Ele simplesmente abre algumas placas do acelerador e permite que o motor escolha livremente sua própria velocidade,

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00:02:04,000 --> 00:02:08,000
 e isso é obviamente regulado pela quantidade de ar que entra no motor.

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00:02:08,000 --> 00:02:10,000
 Na vida real, isso se parece com isso:

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00:02:17,000 --> 00:02:20,000
 Observe como o motor pode levar algum tempo para reagir a essa entrada,

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00:02:20,000 --> 00:02:26,000
 e há muitos fatores complexos que dão a cada motor um caráter único.

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00:02:26,000 --> 00:02:31,000
 Meu objetivo com este projeto foi replicar toda essa complexidade em forma digital

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00:02:31,000 --> 00:02:36,000
 e criar um motor virtual com o qual posso interagir em tempo real.

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00:02:36,000 --> 00:02:38,000
 Então deixe-me explicar como isso funciona.

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00:02:38,000 --> 00:02:42,500
 A primeira coisa é um simulador de corpo rígido que simula todas as interações entre

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00:02:42,500 --> 00:02:44,000
 os componentes internos,

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00:02:44,000 --> 00:02:47,000
 como o virabrequim, as bielas e os pistões.

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00:02:47,000 --> 00:02:50,000
 Geralmente, isso é chamado de conjunto rotativo.

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00:02:50,000 --> 00:02:55,000
 Eu escrevi este motor de física alguns meses atrás, e fiz um vídeo sobre isso, se você estiver interessado.

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00:02:55,000 --> 00:02:59,000
 Agora, quero enfatizar que isso não é algum tipo de visualização.

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00:02:59,000 --> 00:03:03,000
 Isso é totalmente legítimo. É uma simulação de corpo rígido,

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00:03:03,000 --> 00:03:07,770
 e apenas para provar, posso remover algumas das ligações e, de repente, temos

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00:03:07,770 --> 00:03:09,000
 seja lá o que for isso.

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00:03:09,000 --> 00:03:14,000
 Então, em outras palavras, todas as forças entre as ligações, incluindo coisas como inércia

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00:03:14,000 --> 00:03:18,000
 e até mesmo o atrito deslizante entre as paredes do cilindro e os pistões,

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00:03:18,000 --> 00:03:21,000
 são levados em consideração nesta simulação.

47
00:03:21,000 --> 00:03:25,000
 Também implementei uma simulação de fluidos fisicamente realista

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00:03:25,000 --> 00:03:29,000
 para lidar com o fluxo de ar entre os cilindros e as outras partes do motor.

49
00:03:29,000 --> 00:03:36,000
 Tentei tomar o menor número de atalhos possível, então não há realmente nenhum truque ou artifício aqui.

51
00:03:36,000 --> 00:03:41,380
 As moléculas de ar e a velocidade em massa desse ar são simuladas de maneira realista à medida que

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00:03:41,380 --> 00:03:43,000
 viajam pelo motor,

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00:03:43,000 --> 00:03:48,000
 e uma quantidade fisicamente precisa de energia é liberada quando o combustível é queimado.

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00:03:48,000 --> 00:03:53,000
 Até mesmo a velocidade de propagação da chama no cilindro é simulada com muita precisão.

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00:03:53,000 --> 00:03:59,000
 Toda essa simulação, aliás, tem que rodar em torno de 80.000 quadros por segundo para se manter estável,

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00:03:59,000 --> 00:04:02,000
 então teve que ser fortemente otimizada.

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00:04:02,000 --> 00:04:04,000
 E vou mostrar o que acontece se rodar mais devagar.

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00:04:04,000 --> 00:04:08,000
 Basicamente, seu motor simplesmente explodirá imediatamente na quarta dimensão.

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00:04:17,000 --> 00:04:22,000
 A onda de pressão criada no sistema de escape é enviada diretamente para uma thread separada

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00:04:22,000 --> 00:04:25,000
 que então a converte em um sinal de áudio.

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00:04:25,000 --> 00:04:30,000
 O sinal de áudio final consiste em um pouco de ruído branco simples, um pouco de equalização,

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00:04:30,000 --> 00:04:36,000
 e um filtro que aproxima o padrão de propagação do som dentro do sistema de escape.

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00:04:36,000 --> 00:04:40,080
 Aqui está uma demonstração começando com a onda de pressão base, que soa um pouco

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00:04:40,080 --> 00:04:42,000
 sem graça,

67
00:04:42,000 --> 00:04:46,000
 e uma vez que todo o processamento adicional está lá, você pode ver que soa um pouco

68
00:04:46,000 --> 00:04:47,000
 mais familiar.

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00:05:29,000 --> 00:05:42,000
 A simulação é tão precisa que pode prever curvas de potência com base

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00:05:42,000 --> 00:05:46,000
 em um conjunto de especificações do motor, geralmente dentro de 10%.

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00:05:46,000 --> 00:05:49,000
 E vou mostrar como isso funciona em um minuto.

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00:05:49,000 --> 00:05:53,000
 Essas especificações do motor são definidas em um script Piranha, onde você pode conectar

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00:05:53,000 --> 00:05:57,000
 vários componentes individuais para formar um motor completo.

84
00:05:57,000 --> 00:06:02,000
 Piranha é minha própria linguagem de script personalizada que eu criei e uso em alguns

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00:06:02,000 --> 00:06:03,000
 dos meus outros projetos.

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00:06:03,000 --> 00:06:06,000
 Você pode aprender sobre ela em outros vídeos no meu canal.

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00:06:06,000 --> 00:06:09,000
 Certo, então vamos ver uma demonstração básica.

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00:06:09,000 --> 00:06:14,000
 Podemos começar com um motor padrão que você pode encontrar em um caminhão dos anos 70.

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00:06:14,000 --> 00:06:22,000
 Especificamente, este é um 454, que significa 454 polegadas cúbicas, ou 7,4 litros.

90
00:06:22,000 --> 00:06:26,000
 Eu já montei um desses de verdade, então eu sei bastante sobre eles.

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00:06:26,000 --> 00:06:31,000
 Todos os parâmetros que coloco na simulação são baseados em dados do mundo real.

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00:06:31,000 --> 00:06:38,000
 Certo, primeiro vamos pressionar A para ligar a ignição e depois pressionar S para engatar o motor de arranque,

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00:06:38,000 --> 00:06:40,000
 assim como em um motor real.

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00:06:43,000 --> 00:06:47,000
 Pressionando várias teclas no teclado, posso abrir ou fechar o acelerador,

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00:06:47,000 --> 00:06:50,000
 o que é claro, faz o motor mudar de velocidade.

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00:06:50,000 --> 00:06:53,000
 Pressionando a tecla D, posso habilitar o dinamômetro,

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00:06:53,000 --> 00:06:57,000
 para que possamos medir o torque e a potência desse motor.

101
00:07:16,000 --> 00:07:20,000
 Se procurarmos os números originais fornecidos pela GM em 1974,

102
00:07:20,000 --> 00:07:25,000
 podemos ver que eles estão muito próximos dos valores previstos na simulação.

103
00:07:25,000 --> 00:07:30,000
 Até as curvas são aproximadamente da mesma forma, com ambos o pico de torque e pico de potência

104
00:07:30,000 --> 00:07:34,000
 acontecendo em uma velocidade do motor aproximadamente igual.

105
00:07:34,000 --> 00:07:39,000
 Agora, apenas mudando as peças no motor, você pode realmente mudar a forma como ele soa.

107
00:07:39,000 --> 00:07:44,000
 Então, se eu colocar algumas peças de alto desempenho em um comando de válvulas com um perfil de lóbulo ligeiramente

109
00:07:44,000 --> 00:07:50,000
 diferente, você pode ver que o motor produz mais potência, mas também soa perceptivelmente diferente.

111
00:07:50,000 --> 00:07:53,000
 Eu não mudei nenhuma das configurações de síntese de áudio.

112
00:07:53,000 --> 00:07:57,000
 Isso é baseado apenas nos componentes internos do motor.

114
00:08:07,000 --> 00:08:10,000
 Para ter uma melhor sensação da potência do motor,

115
00:08:10,000 --> 00:08:16,000
 também implementei esta simulação de veículo com simulação de embreagem, transmissão e trem de força.

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00:08:16,000 --> 00:08:21,000
 Ela também aproxima a resistência ao rolamento do veículo, bem como a resistência do ar.

119
00:08:38,000 --> 00:08:42,000
 Na minha opinião, a maior melhoria em relação a muitos dos modelos que já vi

120
00:08:42,000 --> 00:08:45,000
 é o som da frenagem do motor, que é realmente muito bom.

121
00:08:45,000 --> 00:08:50,000
 Então, a frenagem do motor, ou o excesso de rotação, é quando você faz o motor funcionar mais rápido do que deveria

122
00:08:50,000 --> 00:08:52,000
 dada a posição do acelerador,

123
00:08:52,000 --> 00:08:58,000
 o que produz um efeito de frenagem e você pode pensar nisso como uma potência negativa.

125
00:08:58,000 --> 00:09:01,000
 E isso também muda perceptivelmente o tom do motor.

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00:09:27,000 --> 00:09:33,000
 Até agora neste vídeo, eu só mostrei motores V8, mas isso não é a única coisa que este simulador pode fazer.

129
00:09:33,000 --> 00:09:39,000
 Na verdade, é completamente genérico, então você pode simular um V6, um quatro cilindros em linha,

130
00:09:39,000 --> 00:09:45,000
 você até pode simular configurações de motor não padrão, como um V3,

131
00:09:45,000 --> 00:09:49,000
 ou você poderia ter seis cilindros de um lado e quatro do outro.

132
00:09:49,000 --> 00:09:53,000
 Realmente não importa. Ele pode lidar com praticamente qualquer coisa.

133
00:09:53,000 --> 00:09:58,000
 Então se você tiver alguma ideia de motores específicos que quer que eu teste, por favor descreva-os nos comentários,

135
00:09:58,000 --> 00:10:02,000
 e definitivamente farei um vídeo de acompanhamento deste.

136
00:10:02,000 --> 00:10:09,000
 Apenas para provar que realmente funciona, entrei com os parâmetros deste motor V-twin Kohler,

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00:10:09,000 --> 00:10:14,000
 e você normalmente encontra eles em serrarias ou trituradores de madeira e outros equipamentos industriais.

140
00:10:14,000 --> 00:10:19,410
 Tenho muita familiaridade com este motor em particular na vida real, e posso confirmar que a simulação produz

142
00:10:20,000 --> 00:10:25,940
 uma replicação muito precisa do som, e os números de cavalos de potência são praticamente

143
00:10:25,940 --> 00:10:28,000
 exatamente iguais aos da vida real.

152
00:11:08,000 --> 00:11:12,790
 Agora, por mais que eu quisesse discutir todos os detalhes técnicos deste projeto,

153
00:11:12,790 --> 00:11:16,000
 tem simplesmente muita coisa para cobrir em um único vídeo.

154
00:11:16,000 --> 00:11:22,000
 Li literalmente livros inteiros ao pesquisar este assunto, e também li muitos artigos de pesquisa.

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00:11:22,000 --> 00:11:27,690
 Sinceramente, não tenho ideia se alguém se interessaria por esses detalhes, então por favor

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00:11:27,690 --> 00:11:29,000
 me avise se for o seu caso.

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00:11:29,000 --> 00:11:34,420
 Além disso, até o momento em que este vídeo foi lançado, o código está aberto no meu GitHub, então confira

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00:11:34,420 --> 00:11:36,000
 se você estiver interessado.

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00:11:36,000 --> 00:11:39,000
 O link está na descrição.

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00:11:39,000 --> 00:11:42,000
 Espero que tenham gostado do vídeo, e obrigado por assistir.