RAYNOISE, software de simulación de grandes campos sonoros de Bélgica

Introducción al software de acústica geométrica raynois: RAYNOISE es un sistema de software de simulación de campo sonoro a gran escala desarrollado por la empresa belga de diseño acústico LMS. Su función principal es simular diversos comportamientos acústicos de espacios cerrados, espacios abiertos y espacios semicerrados. Puede simular con precisión el proceso físico de propagación del sonido, que incluye: reflexión especular, reflexión difusa, absorción de pared y aire, difracción y transmisión, y en última instancia puede recrear el efecto de escucha de la posición de recepción. El sistema puede ser ampliamente utilizado en el diseño de calidad de sonido de salas, predicción y control de ruido industrial, diseño de equipos de grabación, diseño de sistemas de voz en lugares públicos como aeropuertos, metros y estaciones, y estimación de ruido en carreteras, ferrocarriles y estadios.
Principios básicos del sistema RAYNOISE:
El sistema RAYNOISE puede considerarse esencialmente como un sistema de auralización de calidad sonora (para más detalles sobre la "auralización", véase la referencia [1]). Se basa principalmente en la acústica geométrica. La acústica geométrica supone que las ondas sonoras en un entorno acústico se propagan en forma de rayos sonoros. Después de chocar con un medio o interfaz (como una pared), se perderá una parte de la energía del rayo de sonido. De esta manera, el modo de acumulación de energía de la onda sonora en diferentes posiciones del campo sonoro también es diferente. Si un entorno acústico se considera como un sistema lineal, entonces el efecto acústico en cualquier posición del entorno acústico puede obtenerse mediante las características de la fuente de sonido sólo conociendo la respuesta al impulso del sistema. Por lo tanto, obtener la respuesta al impulso es la clave de todo el sistema. En el pasado, se utilizaba mayoritariamente el método analógico, es decir, la respuesta al impulso se obtenía mediante el uso de un modelo a escala. Desde finales de la década de 1980, con el rápido desarrollo de la tecnología informática, la tecnología digital se ha vuelto gradualmente dominante. El núcleo de la tecnología digital es el uso de computadoras multimedia para construir modelos y programas para calcular las respuestas a impulsos. Esta tecnología es simple, rápida y tiene las características de mejorar continuamente la precisión, que no tienen comparación con la tecnología analógica. Existen dos métodos bien conocidos para calcular las respuestas al impulso: el Método de la Fuente de la Imagen del Espejo (MISM) y el Método de Trazado de Rayos (RTM). Ambos métodos tienen sus propias ventajas y desventajas [1]. Posteriormente, se desarrollaron algunos métodos que los combinaban, como el Método del Haz Cónico (CBM) y el Método del Haz Triangular (TBM) [1]. RAYNOISE utiliza una combinación de estos dos métodos como tecnología central para calcular la respuesta al impulso del campo sonoro [2].

Aplicación del sistema RAYNOISE:

RAYNOISE puede ser ampliamente utilizado en los campos de la predicción y el control del ruido industrial, la acústica ambiental, la acústica arquitectónica y el diseño de sistemas reales simulados, pero la intención original del diseñador seguía siendo la acústica de salas, es decir, se utilizó principalmente para la simulación por ordenador de la calidad del sonido de las salas. Para diseñar la calidad del sonido de la sala, primero se requiere establecer de manera precisa y rápida un modelo tridimensional de la sala, ya que está directamente relacionado con la precisión de la simulación por computadora. El sistema RAYNOISE proporciona una interfaz interactiva amigable para el modelado por computadora. Los usuarios pueden introducir directamente modelos tridimensionales generados por AutoCAD o HYPERMESH, o pueden seleccionar modelos en la biblioteca de modelos del sistema y completar la definición del modelo. Los pasos principales del modelado incluyen: (1) Iniciar RAYNOISE; (2) Seleccione el modelo; (3) Introduzca las dimensiones geométricas; (4) Definir los materiales y las propiedades de cada superficie (incluido el coeficiente de absorción acústica, etc.); (5) Definir las características de la fuente sonora; (6) Defina el campo de recepción; (7) Otras instrucciones o definiciones, como el número de líneas sonoras consideradas, el número de niveles de reflexión, etc. El usuario puede utilizar el ratón para ver las características del modelo definido y sus estructuras internas desde diferentes ángulos en la pantalla (distinguidos por color). A continuación, puede iniciar el cálculo. Al procesar los resultados del cálculo, puede obtener parámetros acústicos como el nivel de presión sonora, el nivel de sonido A, el ecograma y la función de respuesta al impulso de frecuencia de un determinado punto en el campo receptor de interés. Si aún desea conocer el efecto de escucha de este punto, primero puede convertir la respuesta al impulso en una función de transferencia binaural y convolucionarla con la señal seca grabada en la cámara anecoica de antemano, de modo que pueda escuchar el efecto de escucha de este punto a través de sus oídos.

1. El origen de la tecnología de "reducción de ruido local"

En la actualidad, la contaminación acústica es común en los sitios industriales de los campos de petróleo y gas. En China, el control de ruido tiene las condiciones técnicas y los medios para transformarse de protección pasiva a protección activa, y puede comenzar a llevar a cabo el tratamiento correspondiente de sitios de alto ruido de manera específica. En los últimos años, los campos petrolíferos de China National Petroleum Corporation han comenzado a aumentar la inversión en el tratamiento de riesgos acústicos, y algunos campos de petróleo y gas han llevado a cabo proyectos de tratamiento de ruido a gran escala en sitios de producción.

En el caso de una inversión limitada en el tratamiento del ruido, se puede utilizar tecnología informática avanzada para lograr la "reducción del ruido local" en áreas locales, lo que puede garantizar que las rutas de patrulla de punto fijo de los trabajadores en el trabajo estén por debajo de 85 dB(A). Se trata de la tecnología de "reducción de ruido local" en el tratamiento del ruido en la industria del petróleo y el gas.

2. Tecnología de "reducción de ruido local" y software de simulación de campo sonoro Sistema RAYNOISE

Por lo general, para el control del ruido en plantas de yacimientos de petróleo y gas con ruido excesivo, la mayoría de las empresas acústicas prefieren cubrir las paredes y techos interiores con absorbentes de sonido de diversas estructuras y materiales, y luego realizar un tratamiento razonable de aislamiento acústico y reducción de vibraciones en el equipo que emite mucho ruido. Siempre que se utilicen la estructura y los materiales adecuados para el campo sonoro y las características de calidad del sonido, y se tengan en cuenta factores como la ventilación, la disipación de calor, la inspección y el mantenimiento del equipo, el esquema de diseño anterior generalmente logrará buenos efectos de reducción de ruido. Sin duda, esto requiere un suficiente apoyo de inversión. Si la inversión de la unidad de construcción en proyectos de control de ruido es limitada o se quiere utilizar una inversión limitada para el control de más lugares con ruido excesivo, se necesita una nueva tecnología como soporte. La madurez final de la tecnología de "reducción de ruido local" debe atribuirse a la aplicación del "sistema de software de simulación de campo sonoro RAYNOISE".

El sistema de software de simulación de campo de sonido RAYNOISE, su función principal es simular diversos comportamientos acústicos de espacios cerrados, espacios abiertos y espacios semicerrados, y puede simular con precisión el proceso físico de la propagación del sonido. Esto incluye: reflexión especular, reflexión difusa, absorción de pared y aire, difracción y transmisión, y en última instancia puede recrear el efecto de escucha en la posición de recepción. El sistema puede ser ampliamente utilizado en la simulación de ruido de plantas industriales, predicción de ruido y análisis de cabinas, trenes y cabinas de automóviles; diseño de sistemas de voz en lugares públicos como aeropuertos, metros y estaciones, y predicción y análisis del ruido del tráfico de carreteras, ferrocarriles y túneles. Por ejemplo, el Teatro Daqing utiliza el sistema RAYNOISE para el diseño de optimización acústica, y algunos resultados de la simulación son los siguientes.
El método de simulación del diseño de ingeniería de reducción de ruido es:
1. Primero, ingrese la estructura del edificio en el modelado por computadora de acuerdo con la relación de tamaño real, y luego ingrese la posición de distribución y el valor de ruido de la fuente de ruido en la computadora, y el sistema RAYNOISE reflejará el entorno del campo de sonido en la estructura del edificio (se muestra con un espectro de colores).
2. Ingrese varias medidas acústicas y sus cantidades de reducción de ruido en el modelado por computadora, y el sistema RAYNOISE reflejará los cambios en el entorno del campo sonoro en la estructura del edificio (identificados por cambios de color).
3. De acuerdo con el área de protección laboral designada por la Parte A, ajuste la ubicación de la instalación y la cantidad de medidas acústicas varias veces de acuerdo con los cálculos acústicos y la experiencia en ingeniería, y seleccione la solución más rentable que pueda hacer que el entorno acústico del área de protección cumpla con el estándar a partir de varios resultados de simulación.

El sistema RAYNOISE puede simular la distribución del campo sonoro y los parámetros de calidad del sonido con mucha precisión de acuerdo con los valores medidos de ruido reales, simular diferentes soluciones, predecir y probar el efecto de reducción de ruido, encontrar los eslabones débiles en el diseño y optimizar el diseño. Antes de esto, la tecnología de "reducción de ruido local" en el control del ruido no podía realizarse solo a través de cálculos acústicos y experiencia en ingeniería. Al aplicar el sistema RAYNOISE, no solo se realiza el concepto de tecnología de "reducción de ruido local", sino que también se pueden completar con precisión varios tipos de diseños acústicos.

3. Casos de aplicación
Una sala de bombas en el campo petrolífero de Liaohe utiliza el sistema RAYNOISE para el diseño de reducción de ruido.
En circunstancias normales, solo funcionan una bomba de superficie y una bomba de agua limpia, por lo que solo necesitamos realizar un diseño de reducción de ruido de acuerdo con las condiciones de funcionamiento de una sola bomba. Después de la detección y el análisis en el sitio, utilizamos el sistema RAYNOISE para el análisis del espectro de ruido y la simulación por computadora, adoptando principalmente el diseño de reducción de ruido que combina la instalación de absorbentes acústicos en la sala de bombas y la instalación de barreras de aislamiento acústico alrededor del equipo. Los siguientes cuatro esquemas se utilizan para el análisis comparativo.
4. Perspectivas de la tecnología de "reducción de ruido local" "Comprender la salud cuando los empleados están sanos" es un concepto de gestión generalmente reconocido por los gerentes de seguridad y protección ambiental de hoy. Con el desarrollo inteligente del control y la gestión del ruido, la gestión del ruido de los sitios industriales de petróleo y gas (como salas de bombas, salas de calderas o salas de calefacción, salas de ventiladores, salas de motores, salas de compresores, salas de generadores, talleres de tuberías de petróleo, sitios de perforación y salas de servicio de apoyo, etc.) entrará en una nueva etapa de desarrollo bajo la influencia de la tecnología de "reducción de ruido local".
Control de ruido industrial
• Determinar el nivel de presión sonora del ruido generado por la maquinaria y el equipo en la fábrica
• Calcular el ruido radiado por la maquinaria y el equipo a las habitaciones adyacentes o fuera de la fábrica
• Evaluar diferentes soluciones de control de ruido, como almohadillas fonoabsorbentes, disposición de maquinaria y equipos, diseño de fábrica, etc., para reducir la potencia sonora radiada
Aplicaciones de la acústica ambiental
• Evaluar el impacto acústico de carreteras, fábricas, etc.
• Diseño optimizado de barreras y obstáculos de aislamiento acústico (posición, longitud, altura, material, etc.)
Aplicaciones de acústica interior
• Evaluar el tiempo de reverberación
• Evaluar y optimizar la inteligibilidad del habla en edificios públicos (estaciones de metro, terminales de aeropuertos, etc.) Edificios, grandes centros comerciales, etc.)
• Seleccione la ubicación ideal de los altavoces
• Ubicación razonable de sistemas de enmascaramiento de ruido (como bibliotecas)
• Minimice el consumo de costosos materiales fonoabsorbentes para reducir costos
• Investigación de claridad de voz y privacidad en áreas abiertas (bancos, salas de diseño de planta abierta, etc.)
• Diseño acústico de salas de conciertos (claridad, accesibilidad, reverberación, etc.)
• Diseño y colocación difusa de la pantalla
• Comparación de soluciones acústicas para diferentes distribuciones de espacios
Diagrama de bloques estructurales de cada módulo componente
Cada módulo se explica uno por uno de acuerdo con los siguientes cuatro aspectos:
Resumen de las funciones principales
Interfaz gráfica de usuario
• Interfaz gráfica basada en OSF/Motif o MS-Windows
• Menús desplegables intuitivos
• Barras de herramientas con atajos de menú
• Barras de herramientas personalizables
•Ayuda en pantalla
Interfaces de geometría
• Formato DXF, incluida la información de la capa
• Compatible con la mayoría de los formatos de archivo de geometría CAE
Datos de entrada
• La entrada de geometría admite la definición de grupos y la numeración de atributos
• Selección de puntos, selección de cajas, selección libre
• Modelos de geometría cerrada y/o abierta
• Absorción de aire según el modelo de Harris
• Las propiedades del material admiten 1/3 de octava o tabla de frecuencia
• Soporta coeficiente de absorción, coeficiente de dispersión, coeficiente de transmisión
• Incluye base de datos de materiales
• Fuentes de sonido de punto, línea, panel (adjuntas a los lados del polígono)
• Admite entrada de diagrama de directividad de fuente de sonido, tablas de coordenadas polares horizontales y verticales
• Soporta fuentes de sonido coherentes/incoherentes
• Puntos de campo: punto, línea, superficie, círculo, cilindro, esfera, hexaedro
Análisis Análisis y solución
•Eficiente motor de búsqueda de fuentes virtuales (método de haz cónico y haz triangular)
•Reflexión difusa de orden múltiple basada en el método de seguimiento de rayos de sonido
•Corrección continua de la cola
•Difracción de fuente de sonido y fuente virtual
•Análisis de banda estrecha de una fuente sonora coherente
•Método de fuente de sonido de panel para simular la transmisión
•Parámetros de cálculo ajustables, como el número de rayos de sonido, el número de reflexiones, la ventana de tiempo, etc.
•Cálculo estadístico rápido del tiempo de reverberación utilizando el camino libre medio
•Cálculo simultáneo de diagrama estándar, función de respuesta de frecuencia, ecógrafo, etc.
•Rica serie de resultados acústicos: SPL (nivel de presión sonora), STI (inteligibilidad del habla), RT60 (tiempo de reverberación de 60 ms), etc.
Postprocesador
•Representación visual de los materiales del modelo y resultados acústicos
•Resultados gráficos: mapa de nubes, curva de nivel, campo de deformación, etc.
•Resultados de la función de respuesta en frecuencia: Diagrama de curva XY con varias opciones (dB ponderado, transformación FFT, etc.)
•Resultados de ecografías, que pueden dibujar diagramas de trayectoria de rayos de sonido en modelos geométricos
Auralización
• Respuesta de impulso binaural
• Salida de convolución de fase de señal seca grabada en cámara anecoica: WAV, AU, AIFF y otros formatos
Otras notas sobre este software:
RAYNOISE es un sistema de software de simulación de campo sonoro a gran escala desarrollado por LMS, una empresa belga de diseño acústico. Su función principal es simular diversos comportamientos acústicos de espacios cerrados, abiertos y semicerrados. Puede simular con precisión el proceso físico de la propagación del sonido, incluyendo: reflexión especular, reflexión difusa, absorción de pared y aire, difracción y transmisión, y en última instancia puede recrear el efecto de escucha en la posición de recepción. El sistema puede ser ampliamente utilizado en el diseño de calidad de sonido de salas, predicción y control de ruido industrial, diseño de equipos de grabación, diseño de sistemas de voz en lugares públicos como aeropuertos, metros y estaciones, y estimación de ruido en carreteras, ferrocarriles y estadios.
Principio básico del sistema RAYNOISE
El sistema RAYNOISE puede considerarse como un sistema de auralización de calidad de sonido (para más detalles sobre la "auralización", véase la referencia [1]). Se basa principalmente en la acústica geométrica. La acústica geométrica supone que las ondas sonoras en un entorno acústico se propagan en forma de rayos sonoros. Después de chocar con un medio o interfaz (como una pared), se perderá una parte de la energía del rayo de sonido. De esta manera, el modo de acumulación de energía de la onda sonora en diferentes posiciones del campo sonoro también es diferente. Si un entorno acústico se considera como un sistema lineal, entonces el efecto acústico en cualquier posición del entorno acústico puede obtenerse mediante las características de la fuente de sonido sólo conociendo la respuesta al impulso del sistema. Por lo tanto, obtener la respuesta al impulso es la clave de todo el sistema. En el pasado, se utilizaba mayoritariamente el método analógico, es decir, la respuesta al impulso se obtenía mediante el uso de un modelo a escala. Desde finales de la década de 1980, con el rápido desarrollo de la tecnología informática, la tecnología digital se ha vuelto gradualmente dominante. El núcleo de la tecnología digital es el uso de computadoras multimedia para construir modelos y programas para calcular las respuestas a impulsos. Esta tecnología es simple, rápida y tiene las características de mejorar continuamente la precisión, que no tienen comparación con la tecnología analógica. Existen dos métodos bien conocidos para calcular las respuestas al impulso: el Método de la Fuente de la Imagen del Espejo (MISM) y el Método de Trazado de Rayos (RTM). Ambos métodos tienen sus propias ventajas y desventajas [1]. Posteriormente, se desarrollaron algunos métodos que los combinaban, como el Método de Haz Cónico (CBM) y el Método de Viga Triangular (TBM). RAYNOISE utiliza estos dos métodos en combinación como su tecnología central para calcular la respuesta al impulso del campo sonoro.
Aplicación del sistema RAYNOISE
RAYNOISE puede ser ampliamente utilizado en los campos de la predicción y el control del ruido industrial, la acústica ambiental, la acústica arquitectónica y el diseño de sistemas reales simulados, pero la intención original del diseñador seguía siendo la acústica de salas, es decir, se utilizó principalmente para la simulación por ordenador de la calidad del sonido de las salas. Para diseñar la calidad del sonido de la sala, primero se requiere establecer de manera precisa y rápida un modelo tridimensional de la sala, ya que está directamente relacionado con la precisión de la simulación por computadora. El sistema RAYNOISE proporciona una interfaz interactiva amigable para el modelado por computadora. Los usuarios pueden introducir directamente modelos tridimensionales generados por AutoCAD o HYPERMESH, o pueden seleccionar modelos en la biblioteca de modelos del sistema y completar la definición del modelo. Los pasos principales del modelado incluyen: (1) Iniciar RAYNOISE; (2) Seleccione el modelo; (3) Introduzca las dimensiones geométricas; (4) Definir los materiales y las propiedades de cada superficie (incluido el coeficiente de absorción acústica, etc.); (5) Definir las características de la fuente sonora; (6) Defina el campo de recepción; (7) Otras instrucciones o definiciones, como el número de líneas sonoras consideradas, el número de niveles de reflexión, etc. El usuario puede utilizar el ratón para ver las características del modelo definido y sus estructuras internas desde diferentes ángulos en la pantalla (distinguidos por color). A continuación, puede iniciar el cálculo. Al procesar los resultados del cálculo, puede obtener parámetros acústicos como el nivel de presión sonora, el nivel de sonido A, el ecograma y la función de respuesta al impulso de frecuencia de un determinado punto en el campo receptor de interés. Si aún desea conocer el efecto de escucha de este punto, primero puede convertir la respuesta al impulso en una función de transferencia binaural y convolucionarla con la señal seca grabada en la cámara anecoica de antemano, de modo que pueda escuchar el efecto de escucha de este punto a través de sus oídos.