التصميم الصوتي بمساعدة الكمبيوتر - مقدمة عن برنامج الصوتيات الهندسية RAYNOISE

RAYNOISE هو نظام برمجي لمحاكاة مجال الصوت على نطاق واسع تم تطويره بواسطة LMS ، وهي شركة بلجيكية للتصميم الصوتي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في محاكاة السلوكيات الصوتية المختلفة للمساحات المغلقة أو المفتوحة والمساحات شبه المغلقة. يمكنه محاكاة العملية الفيزيائية لانتشار الصوت بدقة ، بما في ذلك: الانعكاس المرآوي ، والانعكاس المنتشر ، وامتصاص الجدار والهواء ، والحيود والإرسال ، ويمكنه في النهاية إعادة إنشاء تأثير الاستماع لموضع الاستقبال. يمكن استخدام النظام على نطاق واسع في تصميم جودة صوت القاعة ، والتنبؤ بالضوضاء الصناعية والتحكم فيها ، وتصميم معدات التسجيل ، وتصميم نظام الصوت في الأماكن العامة مثل المطارات ومترو الأنفاق والمحطات ، وتقدير الضوضاء في الطرق والسكك الحديدية والملاعب.

لوصف الوسط الصوتي ، يستخدم SYSNOISE أكثر الطرق العددية تقدما. وهي تستند إلى طرق العناصر الحدودية المباشرة وغير المباشرة ، أو المعادلات الصوتية للعناصر الصوتية المحدودة / العناصر اللانهائية. يتم التعبير عن الهيكل نفسه من خلال نموذج العناصر المحدودة الهيكلية ، والذي يمكن استيراده من جميع العناصر المحدودة الهيكلية السائدة وأدوات توليد الشبكات. تم دمج جميع وحدات التحليل بالكامل في البيئة الأساسية ، وتدعم النماذج المتعددة والرسومات ثلاثية الأبعاد.
يحتوي SYSNOSISE على وظائف قوية متكاملة قبل المعالجة اللاحقة ، مع أدوات فحص وتصحيح الشبكة. يمكن للمعالجة اللاحقة رسم صور ملونة وحقول متجهة وهياكل مشوهة بالإضافة إلى الرسوم البيانية XY والرسوم البيانية الشريطية والرسوم البيانية الإحداثيات القطبية ، وتتضمن أيضا عرض الرسوم المتحركة وتشغيل الصوت.
المبادئ الأساسية لنظام RAYNOISE

يمكن اعتبار نظام RAYNOISE بشكل أساسي نظاما للسموع بجودة الصوت (للحصول على تفاصيل حول "السمع" ، انظر المرجع [1]). يعتمد بشكل أساسي على الصوتيات الهندسية. تفترض الصوتيات الهندسية أن الموجات الصوتية في بيئة صوتية تنتشر في جميع الاتجاهات في شكل خطوط صوتية. بعد اصطدام خطوط الصوت بالوسيط أو الواجهة (مثل الجدار) ، سيتم فقد جزء من الطاقة. بهذه الطريقة ، تختلف أيضا طريقة تراكم الطاقة للموجات الصوتية في مواقع مختلفة في مجال الصوت. إذا اعتبرت البيئة الصوتية نظاما خطيا ، فيجب معرفة الاستجابة النبضية للنظام فقط للحصول على التأثير الصوتي في أي موضع في البيئة الصوتية من خصائص مصدر الصوت. لذلك ، فإن الحصول على الاستجابة النبضية هو مفتاح النظام بأكمله. في الماضي ، كانت طرق المحاكاة تستخدم في الغالب ، أي باستخدام نماذج متدرجة للحصول على استجابات نبضية. منذ أواخر الثمانينيات ، مع التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر ، أصبحت التكنولوجيا الرقمية مهيمنة تدريجيا. جوهر التكنولوجيا الرقمية هو استخدام أجهزة الكمبيوتر متعددة الوسائط للنمذجة والبرنامج لحساب الاستجابات النبضية. هذه التقنية بسيطة وسريعة ودقة محسنة باستمرار ، والتي لا مثيل لها من قبل التكنولوجيا التناظرية. هناك طريقتان معروفتان لحساب الاستجابة النبضية: طريقة مصدر الصورة المرآة (MISM) وطريقة تتبع الأشعة (RTM). كلتا الطريقتين لهما مزاياهما وعيوبهما [1]. في وقت لاحق ، ظهرت بعض الطرق التي تجمع بينهما ، مثل طريقة الشعاع المخروطي (CBM) وطريقة الشعاع الثلاثي (TBM) [1]. تستخدم RAYNOISE هاتين الطريقتين معا كتقنية أساسية لحساب استجابة نبضات مجال الصوت [2].

مخطط تأثير محاكاة الكمبيوتر لمجال صوت Laiwu Auditorium

تطبيق نظام RAYNOISE
يمكن استخدام RAYNOISE على نطاق واسع في التنبؤ بالضوضاء الصناعية والتحكم فيها ، والصوتيات البيئية ، والصوتيات المعمارية ، وتصميم الأنظمة الحقيقية المحاكاة ، ولكن كان النية الأصلية للمصمم لا تزال صوتيات الغرفة ، أي أنها تستخدم بشكل أساسي لمحاكاة الكمبيوتر لجودة صوت القاعة. لتصميم جودة الصوت للقاعة ، فإن الشرط الأول هو إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للقاعة بدقة وسرعة ، لأنه يرتبط ارتباطا مباشرا بدقة محاكاة الكمبيوتر. يوفر نظام RAYNOISE واجهة تفاعلية سهلة الاستخدام لنمذجة الكمبيوتر. يمكن للمستخدمين إدخال نماذج ثلاثية الأبعاد تم إنشاؤها بواسطة AutoCAD أو HYPERMESH مباشرة ، أو تحديد النماذج من مكتبة نماذج النظام وإكمال تعريف النموذج. تشمل الخطوات الرئيسية للنمذجة ما يلي:
(1) ابدأ RAYNOISE ؛
(2) حدد النموذج ؛
(3) أدخل الأبعاد الهندسية ؛
(4) تحديد مواد وخصائص كل سطح (بما في ذلك معامل امتصاص الصوت ، وما إلى ذلك) ؛
(5) تحديد خصائص مصدر الصوت ؛
(6) تحديد حقل الاستقبال؛
(7) تعليمات أو تعريفات أخرى، مثل عدد الخطوط الصوتية التي تم النظر فيها، وعدد مستويات الانعكاس، وما إلى ذلك.
يمكن للمستخدم استخدام الماوس لعرض خصائص النموذج المحدد وهياكله الداخلية من زوايا مختلفة على الشاشة (تتميز باللون). ثم يمكن بدء الحساب. من خلال معالجة نتائج الحساب ، يمكن الحصول على معلمات صوتية مثل مستوى ضغط الصوت ، ومستوى الصوت ، ومخطط الصدى ، ووظيفة استجابة نبض التردد في نقطة معينة في مجال الاستقبال محل الاهتمام. إذا كنت تريد معرفة تأثير الاستماع لهذه النقطة ، فيمكنك أولا تحويل الاستجابة النبضية إلى وظيفة نقل بكلتا الأذنين وتضمينها مع الإشارة الجافة المسجلة في الغرفة عديمة الصدى مسبقا ، بحيث يمكنك سماع تأثير الاستماع لهذه النقطة من خلال أذنيك.

مخطط تأثير محاكاة التصميم الصوتي للكمبيوتر للمسرح الوطني

ميزات RAYNOISE

بالمقارنة مع برامج محاكاة مجال الصوت الأخرى التي ظهرت في السنوات العشر الماضية ، مثل Hypersignal-Acoustic3.4 و EASE2.0 من Signalgic ، فإن RAYNOISE أكثر نضجا من حيث الاستخدام والوظيفة. لقد شكلت نظاما سمعي كاملا ومستقلا نسبيا. يمكن أن يعمل Hypersignal-Acoustic3.4 فقط كواجهة برمجية وأجهزة لبرامج الأذن الأخرى [3] ، أي أنه يمكنه فقط إكمال عمل التواء الإشارة الجافة مع الاستجابة النبضية من البرامج الأخرى ومحاكاة تأثير الاستماع ؛ يحتاج EASE2.0 أيضا إلى استخدامه جنبا إلى جنب مع EARS (محاكاة غرفة السمعة إلكترونيا) لتحقيق السمع.

مخطط تأثير محاكاة الكمبيوتر لمجال الصوت في قاعة حفلات الفرقة العسكرية

أوجه القصور في RAYNOISE

ومع ذلك ، على الرغم من أن نظام RAYNOISE Revision 3.0 قد أجرى تحسينات كبيرة على أساس الإصدارات السابقة ، وحقق اختراقات في كل من دقة الاستخدام والحساب ، إلا أنه يعتمد دائما على الصوتيات الهندسية ، لذلك سيكون حتما محدودا بالصوتيات الهندسية. فعلى سبيل المثال، يكون تأثير المحاكاة في الفضاء منخفض التردد أو الصغير ضعيفا نسبيا، مما سيقلل حتما من نطاق تطبيقه إلى حد كبير. على سبيل المثال ، يمكنه فقط إعطاء نتائج المحاكاة لمصادر الصوت البسيطة (مثل مصادر النقاط) في نقطة معينة ، ولكنه عاجز عن تحريك مصادر الصوت ومصادر الصوت الموزعة ومصادر الصوت الاتجاهية والمواقف الأكثر تعقيدا

مخطط تأثير محاكاة الكمبيوتر لمجال الصوت لمسرح مركز الإذاعة والتلفزيون في نانجينغ

LMSSYSNOISE - برنامج تحليل اقتران الاهتزاز الصوتي SYSNOISE هو برنامج تحليل الاهتزازات الصوتية الأكثر تقدما في السوق ، ولكنه لا يتطلب من المستخدمين أن يكونوا خبراء صوتيين.
SYSNOISE هي شركة رائدة في تصميم وتشخيص الأعطال وتحسين مجال الاهتزاز الصوتي العالمي ، مع وظائف قوية. من التنبؤ بمجال الصوت للتجويف إلى تحليل مجال الصوت حول الكائن ، يمكنه حتى حساب استجابة الهيكل تحت تأثير مجال الصوت ، وبالتالي مساعدة مهندسي التحكم في الضوضاء على تحسين خصائص الاهتزاز الصوتي للمنتج. المستخدمون الممتازون ل SYSNOISE هم جميع أنواع الموظفين الفنيين في الصناعة ، مثل: مهندسو البحث والتطوير مثل المرونة ، ويحتاج المستخدمون العرضيون إلى واجهة رسومية سهلة الفهم ، ويعتمد مهندسو التصميم على "المعالجات" عبر الإنترنت لمساعدتهم على إكمال التحليل. يحسب الإشعاع الصوتي من مصادر الاهتزاز مجال الصوت المشع على السطح وأي نقطة من الجسم من نتائج قياس الاهتزاز أو نتائج حساب العناصر المحدودة. على سبيل المثال: ضوضاء المحرك والضاغط ، الإشعاع الصوتي للسماعة. يتنبأ توزيع مجال الصوت بمجال الصوت والاهتزاز الهيكلي المتكون حول الهيكل في مجال الصوت. على سبيل المثال: الكشف عن الغواصة ، تأثير عزل الصوت لحواجز ضوضاء الطريق. يحسب انتشار المسار الهيكلي استجابة الاهتزاز القسري للهيكل الناجم عن الإثارة الديناميكية ومجال الصوت المتولد. على سبيل المثال: تصميم قوس المحرك ، تأثير عدم توازن الدوار.
تحسب خسارة نقل مسار الهواء خصائص فقدان الإرسال للوحة الرقيقة في مجال الصوت ، وحجم الاهتزاز المثار ، ومجال الصوت على جانبي اللوحة. على سبيل المثال: اهتزاز الأقمار الصناعية الناجم عن ضوضاء الإرسال ، وانتشار الموجات الصوتية من خلال الألواح الزخرفية ، وضوضاء غسالة الصحون