نرم افزار شبیه سازی آکوستیک سینما CARA

1. مبانی اتاق (جادوگر طراحی اتاق جدید)

طراحی اتاق جدید" به شما امکان می دهد به راحتی یک اتاق جدید راه اندازی کنید. چهار گزینه وجود دارد: الگوی طرح اتاق، ابعاد، مواد دیواری و پیکربندی بلندگو.

ابتدا باید یک الگوی طرح اتاق را انتخاب کنید که می تواند یک مستطیل ساده یا شکل دیگری مانند L شکل باشد.

در صفحه دوم باید ابعاد اساسی اتاق را مشخص کنید. F10 را فشار دهید تا واحدهای غیر متریک مانند پا وارد شوید. اگر می خواهید سقف شیب دار بسازید، حداکثر ابعاد اتاق را وارد کنید.

توجه: ارتفاع اتاق را نمی توان پس از بسته شدن برنامه تغییر داد.

در صفحه سوم، مواد اولیه را انتخاب کنید. مصالح کف، دیوارها و سقف خواص آکوستیک (ضریب جذب صدا) را تعیین می کنند.

"سطح نقاط شبکه" ارتفاع سطح شبکه را مشخص می کند که توصیه می شود با گوش شنونده همسطح شود. 100 سانتی متر پیش فرض فرض می کند که شنونده روی مبل نشسته است.

در صفحه آخر، پیکربندی بلندگوی خود را انتخاب کنید. می توانید پیکربندی های صدای فراگیر مانند استریو و کوادرافونیک را انتخاب کنید.

CARA 2.1 PLUS شامل 10 پیکربندی فراگیر دیجیتال برای رفع نیازهای توسعه آینده است.

2. طرح اتاق را اصلاح کنید
اگر نوع اتاق شما در قالب اتاق موجود نیست، می توانید نزدیکترین الگو را انتخاب کرده و طرح را تغییر دهید. Floor Plan را از منوی Draw انتخاب کنید.
یک نقطه گوشه را انتخاب کنید یا روی لبه داخلی دیوار کلیک کنید تا یک نقطه گوشه وارد شود.
از خطوط کمکی "دستورالعمل ها" برای اندازه گیری دقیق طرح اتاق خود استفاده کنید.
برای افزودن و حذف خطوط کمکی روی نشانگرهای اطراف کلیک کنید. در منوی View، می توانید ابزارهای بیشتری برای تسهیل طراحی اتاق پیدا کنید.
آن ها هستند:
"Snap to Floor Plan" با ساختار طرح سازگار شوید
«ضربه محکم و ناگهانی به نقاط شی» با نقاط شی سازگار می شود
«استفاده از خطوط راهنما» با خطوط کمکی سازگار می شود
"استفاده از Grid" با شبکه سازگار شوید

3. مبلمان را وارد کنید
Load Group را از منوی Edit انتخاب کنید تا مبلمان را از پایگاه داده مبلمان CARA انتخاب کنید تا در طراحی اتاق خود قرار دهید. علاوه بر این، می توانید مبلمان را نیز سفارشی کنید. مبلمان از چندین شی سه بعدی تشکیل شده است و در پایگاه داده ذخیره می شود و می تواند در طرح های دیگر اتاق استفاده شود.
در طراحی اتاق، اشیاء سه بعدی (مبلمان) را می توان به دلخواه تحریف و جابجا کرد. اشیاء سه بعدی نه تنها برای شبیه سازی مبلمان استفاده می شوند، بلکه می توانند برای بسیاری از کاربردهای دیگر مانند دیوارهای داخلی، قاب درها، طاقچه های پنجره، تیرچه ها، سقف های شیبدار، تراس ها و غیره نیز استفاده شوند. با این حال، باید در نظر داشته باشید که زمان محاسبه برای بهینه سازی خودکار موقعیت، به عنوان مثال، با تعداد سطوح بازتابنده یا جذبی در اتاق افزایش می یابد. بنابراین ، لازم نیست همه مبلمان را در نظر بگیرید. مبلمانی که در نزدیکی بلندگوها یا شنونده قرار می گیرند بیشترین تأثیر را بر رنگ صدا دارند. همچنین مبلمان بزرگ تأثیر بیشتری نسبت به مبلمان کوچک دارد.
علاوه بر این، عملکرد جدید CARA 2.1 PLUS "Acoustic Ambiance" ویژگی های آکوستیک اتاق شما را ارزیابی می کند و برخی پیشرفت ها را پیشنهاد می کند.
بنابراین 2 پیشنهاد برای طراحی اتاق وجود دارد:
یک طراحی دقیق اتاق جدید ایجاد کنید و مطمئن شوید که تمام مبلمان و سطوح مواد را در بر می گیرد. اطلاعات دقیق در تجزیه و تحلیل محیط آکوستیک است.
یک طراحی اتاق مینیمال جدید فقط با مبلمان اصلی ایجاد کنید. محاسبه میدان صدا و بهینه سازی بلندگوها و موقعیت گوش دادن را تعیین می کند که زمان کمتری می برد اما دقت کمتری دارد.

4. سطوح مواد
مواد دیوارهای اتاق و اشیاء سه بعدی را می توان از پایگاه داده مواد انتخاب کرد. ضریب جذب صدا ماده بر زمان طنین و در نتیجه ارزیابی محیط آکوستیک تأثیر می گذارد.
همچنین می توانید مناطق مستطیلی (سطوح مواد) خاصی را در داخل دیوار برای شبیه سازی درها، پنجره ها، پرده ها، فرش ها تعریف کنید. معمولا ضرایب جذب صوت آنها با سطوح دیواره مربوطه متفاوت است.
سطوح و دیوارهای متریال دو بعدی هستند و زمان محاسبه را افزایش نمی دهند، اما اجسام سه بعدی مانند مبلمان سه بعدی هستند و زمان محاسبه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند زیرا اجسام سه بعدی سطوح جذب صدا و بازتاب را در اتاق اضافه می کنند.
از راهنماها برای تعیین دقیق ابعاد سطوح مواد استفاده کنید.

5. انتخاب مواد
مواد دیوارهای اتاق و سطوح شی سه بعدی از پایگاه داده مواد انتخاب می شوند. ضریب جذب صدا مشخص شده در داده های مواد با استفاده از نمودار پاسخ فرکانس در کادر محاوره ای نمایش داده می شود.
"توضیحات" شامل توضیحاتی از مطالب انتخاب شده است.
نواحی رنگی بافت متریال را نشان می دهد که در نمای سه بعدی و در نمای دو بعدی کف، سقف و دیوارها استفاده می شود.
"گروه های مادی" نشان می دهد که مطالب در کدام گروه گروه بندی می شوند.

6. محیط آکوستیک
محیط آکوستیک یک اتاق عمدتا با زمان طنین یا زمانی که طول می کشد تا شدت میدان صوتی (چگالی انرژی) پس از توقف منبع صدا 60 دسی بل کاهش یابد، منعکس می شود. این زمان ارتباط تنگاتنگی با اندازه اتاق و جذب امواج صوتی توسط دیوارها و مبلمان اتاق دارد. جذب قوی به معنای زمان طنین طولانی است، جذب ضعیف به معنای زمان طنین طولانی است.

زمان طنین طولانی: اتاق های بسیار پژواک
زمان انعکاس طولانی در اتاق های بزرگ و خالی مانند کلیساها و در اتاق هایی با بازتاب های قوی مانند حمام های کاشی کاری شده رخ می دهد. بسیاری از مردم محیط این اتاق ها را "زنده" یا "پژواک" توصیف می کنند. در این اتاق ها وضوح گفتار کم است، صداها جیغ می زنند و کف زدن می تواند باعث پژواک بال زدن شود. این پژواک ها ممکن است در قسمت های مختلف اتاق بیشتر به چشم بیایند.
زمان طنین کوتاه: اتاق های تنگ یا خسته کننده
زمان انعکاس کوتاه در اتاق هایی با میرایی صدا زیاد رخ می دهد. این باعث می شود اتاق کوچکتر از آنچه هست احساس شود. این می تواند باعث شود اکثر مردم محیط اتاق را "تنگ" یا "خسته کننده" درک کنند. کتابخانه ها نمونه ای از این موارد هستند. مردم اندازه یک اتاق را بر اساس زمان طنین قضاوت می کنند.
زمان طنین می تواند باعث رنگ آمیزی شود
یک اتاق معمولی فرکانس های بالا را بیشتر از فرکانس های پایین جذب می کند و باعث می شود زمان انعکاس فرکانس های پایین بسیار طولانی تر از فرکانس های متوسط یا بالا باشد. خط قرمز نازک در کادر محاوره ای نمونه ای از اتاقی است که ایده آل به نظر می رسد. خط سبز حدود بالا و پایین زمان انعکاس ایده آل در طیف فرکانس را نشان می دهد. هنگامی که زمان انعکاس از این محدوده منحرف می شود، مردم صدا را غیر طبیعی یا با رنگ آمیزی قوی درک می کنند.
CARA می تواند به شما در بهبود محیط اتاق کمک کند
CARA به شما کمک می کند تا تعیین کنید که زمان طنین چقدر از محدوده ایده آل فرکانس منحرف می شود. این محاسبات ساختار اتاق و همچنین مبلمان و مواد مورد استفاده را در نظر می گیرد. این محاسبات مستقل از سیستم بلندگو هستند.
پس از محاسبه، CARA محیط آکوستیک اتاق را توصیف می کند و بهبودهایی را پیشنهاد می کند. معمولا این به معنای اضافه کردن یا برداشتن مبلمان یا تغییر جنس سطح اتاق است.
7. بلندگوها و موقعیت گوش دادن
آخرین مرحله در طراحی اتاق، تعیین موقعیت شنیداری و انتخاب بلندگوها از کتابخانه بلندگو و قرار دادن آنها در موقعیت واقعی است. اگر ابتدا موقعیت گوش دادن را قرار دهید، جهت بلندگوهای اصلی به طور خودکار تنظیم می شود.

ناحیه موقعیت یابی (مستطیل) اطراف بلندگوها و همچنین ناحیه موقعیت یابی موقعیت جذب صدا را تنظیم کنید. اندازه "منطقه موقعیت یابی" را می توان با یک جعبه مستطیلی تغییر داد. می توانید شکل خاصی از ناحیه موقعیت یابی را مشخص کنید، مانند L شکل یا دو ناحیه مستطیلی جداگانه. هنگامی که بهینه سازی موقعیت خودکار یاد گرفته می شود، بلندگوها و موقعیت گوش دادن را می توان در داخل این مناطق حرکت داد تا بهترین موقعیت را پیدا کند.
کلیک راست بر روی بلندگو یا موقعیت گوش دادن به شما امکان می دهد فاصله و ارتفاع عمودی ناحیه موقعیت یابی را از کف تنظیم کنید. پس از اتمام طراحی، می توانید روی CARACALC از نوار ابزار ماژول CARACAD کلیک کنید تا محاسبه صوتی اتاق شروع شود.
نمای 8. 3D از اتاق سه بعدی

در ماژول "نمای سه بعدی" می توانید در اتاق مجازی که طراحی کرده اید قدم بزنید و طرح خود را بررسی کنید.
این در بسیاری از موارد بسیار مفید است، جایی که تصور جلوه سه بعدی بر اساس پلان طبقه دشوار است. به خصوص اگر یک ساختار اتاق پیچیده با سقف های شیبدار، پنجره های خوابگاه و غیره طراحی کرده باشید.
1. بهینه سازی موقعیتی

قبل از اجرای Positional Optimization، باید تنظیمات پارامتر را از منوی Options فراخوانی کنید. به عنوان مثال، Maximum Reflection Order را روی 4 یا 5 تنظیم کنید.
علاوه بر این، می توانید از برخی محدودیت های تقارن برای بهینه سازی موقعیتی استفاده کنید. اینها شامل تنظیمات بلندگوی اصلی شما می شود. می توانید نیاز داشته باشید که دو بلندگو به طور متقارن از دیوارهای جلو یا کناری فاصله داشته باشند، که می توانید از منوی Options / Variational Ranges انتخاب کنید.
در طول فرآیند بهینه سازی، موقعیت بلندگوها و موقعیت گوش دادن در پنجره اصلی پس از تکمیل هر بهینه سازی تغییر می کند. در عین حال ، اگر منحنی پاسخ فرکانس SPL از قبل نمایش داده شود (منوی نتایج / بهینه سازی موقعیتی) ، نیز به روز می شود.
Calculation Tracer فرآیند بهینه سازی را مرحله به مرحله نمایش می دهد.
همچنین می توانید در هر زمان با انتخاب Break از منوی Calculations، محاسبه را قطع کنید. نتایج بهینه سازی فعلی ذخیره می شود.
گاهی اوقات، باید بهینه سازی را مجددا راه اندازی کنید، به عنوان مثال پس از تنظیم موقعیت شروع، منطقه مکان، حداکثر تعداد بازتاب ها.

2. سمعی
با استفاده از کارت صدا و هدفون، می توانید تست های شنیداری را در یک اتاق مجازی انجام دهید، به عنوان مثال تفاوت های بین بلندگوها را در موقعیت های مختلف مقایسه کنید.
پاسخ اتاق گذرا

محاسبه شنیداری از منوی Calculation شروع می شود و نتایج را در "پاسخ اتاق گذرا" (TRR) نمایش می دهد. TRR CARA را قادر می سازد تا تأثیر رنگ آمیزی صدا در اتاق را بر بازتولید موسیقی تعیین کند.
محاسبات گوش دهی از اندازه گام فرکانس ثابت، 0.1 ... 2.5 هرتز تعداد کل نقاط پایه فرکانس تا 500000 است. در مقابل، محاسبات CARA، مانند محاسبات ویژه و محاسبات میدان صوتی، از اندازه گام فرکانس ثابت استفاده می کنند و دارای نقاط دانه ای بزرگتر در 118 نقطه پایه فرکانس (مقیاس لگاریتمی) هستند.
TRR را می توان برای محاسبات بیشتر نمایش داده و ذخیره کرد. از طریق منوی نتایج/سمعی سازی: RIA.
گوش دادن، تست گوش دادن:

آزمون گوش دادن شنیداری موسیقی اصلی را با موسیقی بازتولید شده توسط بلندگوهای اتاق مقایسه می کند. برای ایجاد بازتولید موسیقی بلندگوها، سیگنال موسیقی اصلی باید با پاسخ گذرا اتاق مخلوط شود. هم سیگنال موسیقی اصلی و هم سیگنال بازتولید شده با استفاده از فایل های صوتی در هارد دیسک ذخیره می شوند. سپس تست شنیداری با استفاده از ETS Multi Media Player انجام می شود.
کلیپ سیگنال موسیقی اصلی برای تست گوش دادن مورد نیاز است. کلیپی را انتخاب کنید که بیشتر دوست دارید یا فکر می کنید خوب است. کلیپ موسیقی باید طیف بسیار گسترده ای (باس ، میان رده و فرکانس های بالا) را ارائه دهد و در سراسر کلیپ موسیقی نسبتا متعادل باشد. به عنوان مثال: موسیقی جاز، پاپ یا راک.
CARA CD-ROM شامل انواع نمونه های موسیقی است.
همچنین می توانید از ETS Multi Media Player برای مقایسه بازتولید چندین بلندگو استفاده کنید. تغییرات مختلف یک اتاق را با نمونه موسیقی اصلی، مانند موقعیت های مختلف بلندگو، مقایسه کنید. فایل صوتی پردازش شده را ذخیره کنید و سپس آن را در پخش کننده مقایسه کنید.
یادداشت های اضافی:
پاسخ گذرا اتاق (TRR) تغییر در سطح فشار صدا در موقعیت گوش دادن در طول زمان است. یک پالس دیراک (یا دلتا) از بلندگو ساطع می شود و صدای اصلی را در موقعیت گوش دادن اندازه گیری می کند و صدا را یک بار و چند بار از دیوارها، سقف، کف و مبلمان منعکس می کند.
پهنای باند مورد نیاز برای یک پالس دیراک واقعی برای بلندگوها مناسب نیست. CARA با انتخاب نوع بلندگو در محاسبه، تبدیل الکترو آکوستیک را در نظر می گیرد.
محاسبه TRR CARA بر اساس تبدیل فوریه معکوس پاسخ فرکانسی فشار صدای تجزیه شده در موقعیت گوش دادن است.
کادر محاوره ای TRR دامنه فشار صوتی مثبت و منفی را نمایش می دهد و نتایج مربع های این دامنه ها در کادر محاوره ای Reverb نمایش داده می شود و در محاسبات ویژه با نسخه با وضوح بالا قابل مقایسه است.

3. محاسبه میدان صدا

علاوه بر بهینه سازی خودکار موقعیت، محاسبه میدان صدا رایج ترین و مهم ترین عملکرد در CARA است.
ابتدا پارامتر را از منوی Options فراخوانی کنید، مانند تنظیم Maximum Reflection Order روی 4-5، برای مرحله بعدی محاسبه میدان صدا. اگر برایتان مهم نیست که زمان بیشتری را صرف کنید، می توانید این مقدار را افزایش دهید.
"محاسبات میدان صدا" تمام داده های مربوط به آکوستیک اتاق را با 1,000 تا 3,000 نقطه شبکه با فاصله مساوی در سطح گوش شنونده تعیین می کند. اینها مربوط به پاسخ فرکانس فشار صدا، موقعیت، وضوح گفتار و همچنین همبستگی زمانی امواج صوتی در اتاق است.
نتایج محاسبات میدان صدا بر اساس موقعیت فعلی بلندگوها است.
بر اساس این نتایج، می توانید بهترین موقعیت گوش دادن را با در نظر گرفتن رنگ آمیزی (خطی بودن پاسخ فرکانس)، موقعیت (تصویر صدا) و وضوح گفتار پیدا کنید.

اگر موقعیت های بلندگو ثابت باشد، این می تواند جایگزین "بهینه سازی موقعیتی" شود.

4. محاسبه پارامترها
این کادر گفتگو به شما امکان می دهد پارامترهای محاسبه را ویرایش کنید. اگر مطمئن نیستید که تنظیمات شما مناسب است یا خیر، روی «استاندارد» کلیک کنید تا از مقادیر پیش فرض استفاده کنید که برای اکثر موقعیت ها مناسب است.

حداکثر ترتیب بازتاب به دقت محاسبه مربوط می شود، اما بر زمان های محاسبه "محاسبه زمان" نیز تأثیر می گذارد.
اگر اتاق شما حاوی چند ضلعی های زیادی باشد، زمان محاسبه به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در چنین مواردی می توانید "حداکثر ترتیب بازتاب" را کاهش دهید یا برخی از چند ضلعی ها را حذف کنید (به عنوان مثال برخی از مبلمان را بردارید).
فعال کردن امپدانس های دیواری پیچیده، دقت محاسبه و زمان محاسبه را افزایش می دهد. امپدانس دیوار پیش فرض واقعی است.
زمان های طولانی محاسبه منجر به دقت محاسبه بالاتر می شود، این یک قانون اساسی است.
پارامترهای شنوایی حداکثر طول و نرخ نمونه برداری، محاسبه پاسخ گذرا اتاق را تعریف می کنند. TRR اساس شنیدن (آزمون گوش دادن) است. TRR شامل تمام اطلاعات مربوط به تأثیر آکوستیک اتاق بر بازتولید موسیقی در اتاق است.

زمان های محاسبه گفتگوی "محاسبه زمان" تعداد چند ضلعی های اتاق قابل مشاهده و چند ضلعی های کل اتاق را نشان می دهد. تعداد چند ضلعی ها به طراحی واقعی اتاق بستگی دارد و قبل از شروع اولین محاسبه آکوستیک اتاق توسط ماژول CARACALC تعیین می شود. امواج صوتی فقط می توانند بر روی دیواره های مرئی (چند وجهی) منعکس شوند (و تا حدی جذب شوند).
علاوه بر این، بودجه زمان محاسبه مورد نیاز نیز به حداکثر تعداد بازتاب 'حداکثر ترتیب بازتاب' بستگی دارد.
زمان محاسبه فقط شامل یک بلندگو و یک موقعیت گوش دادن است. زمان کل محاسبه مضربی از تعداد بلندگوها و موقعیت های شنیداری است.
زمان محاسبه برای اتاق های مستطیلی (بدون مبلمان) بسیار کوتاه است (تا 1000 بار)، زیرا تمام امواج صوتی منعکس شده را می توان قبل از محاسبه صوتی واقعی تعیین و ردیابی کرد.

5. ردیاب محاسبه

ردیاب اطلاعاتی در مورد وضعیت فعلی محاسبه صوتی نمایش می دهد. نوار پیشرفت زمان صرف شده با یک بلندگو و یک موقعیت گوش دادن را نشان می دهد.
در طول محاسبه میدان صدا، تعداد موقعیت های شنیداری "موقعیت های گوش دادن" عددی را نشان می دهد که هنوز محاسبه نشده است. محاسبه را می توان در هر زمان متوقف کرد، اما نتایج محاسبه حذف می شود.
در طی بهینه سازی خودکار موقعیت، تعداد آزمایش ها "Trials"، تعداد بهینه سازی ها "Optimizema"، انحراف شروع "انحراف شروع"، انحراف بهینه بهترین موقعیت فعلی "انحراف بهینه" و انحراف جریان "انحراف جریان" نمایش داده می شود.
بهینه سازی موقعیت نیز می تواند در هر زمان متوقف شود، در این صورت موقعیت بهینه شده فعلی و نتایج صوتی مربوطه را می توان در هارد دیسک ذخیره کرد.

6. مقایسه: CARA و اندازه گیری واقعی

شکل بالا مقایسه پاسخ فرکانس فشار صدا محاسبه شده توسط CARA (قرمز) و نتایج اندازه گیری واقعی (سبز) را نشان می دهد.
اندازه اتاق گوش دادن (L / W / H) 8.06 / 5.87 / 2.62 متر. یک جاذب صدا لاستیکی فوم در گوشه جلو وجود دارد. در جلو یک قفسه کتاب به عمق 60 سانتی متر با درها قرار دارد. همچنین یک قفسه کتاب به مساحت حدود 8 متر مربع در دیوار سمت چپ وجود دارد.
بلندگوی آزمایشی دو طرفه بر روی پایه ای به ارتفاع 90 سانتی متر، 3 متر دورتر از میکروفون، 1.6 متر با دیوار جلویی و 1.8 متر با دیوار سمت چپ قرار می گیرد.
پاسخ فرکانسی با استفاده از حداکثر تعداد بازتاب 12 محاسبه می شود.
مقایسه نشان می دهد که محاسبات CARA به خوبی با اندازه گیری های واقعی مطابقت دارد. ما نمی دانیم که آیا سایر نرم افزارهای شبیه سازی آکوستیک نیز می توانند مطابقت داشته باشند یا خیر. این امکان وجود دارد که اکثر نرم افزارهای دیگر بخش فاز دامنه فشار صوتی پیچیده را در نظر نگیرند. علاوه بر این، مدل بلندگو ممکن است خیلی دقیق نباشد.
به عنوان مثال، CARA تابش صدای بلندگو را با استفاده از 4000 پاسخ فرکانسی پیچیده (1000 جهت در اطراف بلندگو، 4 فاصله مختلف) از 5 تا 40,960 هرتز (فاصله 1/9 اکتاو) شبیه سازی می کند.