Desain akustik berbantuan komputer - pengenalan perangkat lunak akustik geometris RAYNOISE

RAYNOISE adalah sistem perangkat lunak simulasi medan suara skala besar yang dikembangkan oleh LMS, sebuah perusahaan desain akustik Belgia. Fungsi utamanya adalah untuk mensimulasikan berbagai perilaku akustik ruang tertutup atau terbuka dan ruang semi-tertutup. Ini dapat secara akurat mensimulasikan proses fisik perambatan suara, termasuk: refleksi spekular, refleksi difus, penyerapan dinding dan udara, difraksi dan transmisi, dan pada akhirnya dapat menciptakan kembali efek mendengarkan dari posisi penerimaan. Sistem ini dapat digunakan secara luas dalam desain kualitas suara aula, prediksi dan kontrol kebisingan industri, desain peralatan perekaman, desain sistem suara di tempat umum seperti bandara, kereta bawah tanah dan stasiun, dan estimasi kebisingan di jalan, kereta api, dan stadion.

Untuk menggambarkan media akustik, SYSNOISE menggunakan metode numerik paling canggih. Mereka didasarkan pada metode elemen batas langsung dan tidak langsung, atau persamaan akustik dari elemen hingga akustik/elemen tak terbatas. Struktur itu sendiri dinyatakan oleh model elemen hingga struktural, yang dapat diimpor dari semua elemen hingga struktural arus utama dan alat pembuatan mesh. Semua modul analisis terintegrasi penuh dalam lingkungan inti, mendukung multi-model dan grafik 3D.
SYSNOSISE memiliki fungsi pra dan pasca-pemrosesan terintegrasi yang kuat, dengan alat pemeriksaan dan koreksi mesh. Pasca-pemrosesan dapat menggambar gambar berwarna, bidang vektor, struktur cacat, serta grafik XY, grafik batang dan grafik koordinat kutub, dan juga termasuk tampilan animasi dan pemutaran suara.
Prinsip dasar sistem RAYNOISE

Sistem RAYNOISE pada dasarnya dapat dianggap sebagai sistem auralisasi kualitas suara (untuk detail tentang "auralisasi", lihat referensi [1]). Ini terutama didasarkan pada akustik geometris. Akustik geometris mengasumsikan bahwa gelombang suara dalam lingkungan akustik merambat ke segala arah dalam bentuk garis suara. Setelah garis suara bertabrakan dengan media atau antarmuka (seperti dinding), sebagian energi akan hilang. Dengan cara ini, metode akumulasi energi gelombang suara pada posisi yang berbeda dalam medan suara juga berbeda. Jika lingkungan akustik dianggap sebagai sistem linier, maka hanya respons impuls sistem yang perlu diketahui untuk mendapatkan efek akustik pada posisi mana pun di lingkungan akustik dari karakteristik sumber suara. Oleh karena itu, mendapatkan respons impuls adalah kunci dari seluruh sistem. Di masa lalu, metode simulasi lebih banyak digunakan, yaitu menggunakan model berskala untuk mendapatkan respons impuls. Sejak akhir 1980-an, dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, teknologi digital secara bertahap menjadi dominan. Inti dari teknologi digital adalah menggunakan komputer multimedia untuk pemodelan dan program untuk menghitung respons impuls. Teknologi ini sederhana, cepat, dan terus meningkatkan akurasi, yang tak tertandingi oleh teknologi analog. Ada dua metode terkenal untuk menghitung respons impuls: Metode Sumber Gambar Cermin (MISM) dan Metode Ray Tracing (RTM). Kedua metode tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing [1]. Kemudian, beberapa metode yang menggabungkannya muncul, seperti Metode Balok Kerucut (CBM) dan Metode Balok Segitiga (TBM) [1]. RAYNOISE menggunakan kedua metode ini dalam kombinasi sebagai teknologi intinya untuk menghitung respons impuls medan suara [2].

Diagram efek simulasi komputer dari medan suara Auditorium Laiwu

Penerapan sistem RAYNOISE
RAYNOISE dapat digunakan secara luas dalam prediksi dan kontrol kebisingan industri, akustik lingkungan, akustik arsitektur dan desain sistem nyata yang disimulasikan, tetapi niat awal perancang masih akustik ruangan, yaitu, terutama digunakan untuk simulasi komputer kualitas suara aula. Untuk merancang kualitas suara aula, persyaratan pertama adalah membuat model tiga dimensi aula secara akurat dan cepat, karena berhubungan langsung dengan keakuratan simulasi komputer. Sistem RAYNOISE menyediakan antarmuka interaktif yang ramah untuk pemodelan komputer. Pengguna dapat langsung memasukkan model tiga dimensi yang dihasilkan oleh AutoCAD atau HYPERMESH, atau memilih model dari pustaka model sistem dan melengkapi definisi model. Langkah-langkah utama pemodelan meliputi:
(1) Mulai RAYNOISE;
(2) Pilih model;
(3) Masukkan dimensi geometris;
(4) Tentukan bahan dan sifat setiap permukaan (termasuk koefisien penyerapan suara, dll.);
(5) Tentukan karakteristik sumber suara;
(6) Tentukan bidang penerima;
(7) Instruksi atau definisi lain, seperti jumlah garis suara yang dipertimbangkan, jumlah tingkat refleksi, dll.
Pengguna dapat menggunakan mouse untuk melihat karakteristik model yang ditentukan dan struktur internalnya dari berbagai sudut di layar (dibedakan berdasarkan warna). Kemudian perhitungan dapat dimulai. Dengan memproses hasil perhitungan, parameter akustik seperti tingkat tekanan suara, tingkat suara, ekogram, dan fungsi respons pulsa frekuensi pada titik tertentu di bidang penerima yang diinginkan dapat diperoleh. Jika Anda ingin mengetahui efek mendengarkan dari titik ini, pertama-tama Anda dapat mengubah respons impuls menjadi fungsi transfer binaural dan menggabungkannya dengan sinyal kering yang direkam di ruang anechoic terlebih dahulu, sehingga Anda dapat mendengar efek mendengarkan titik ini melalui telinga Anda.

Diagram efek simulasi desain akustik komputer dari Teater Nasional

Fitur RAYNOISE

Dibandingkan dengan perangkat lunak simulasi medan suara lainnya yang telah muncul dalam 10 tahun terakhir, seperti Hypersignal-Acoustic3.4 dan EASE2.0 dari Signalgic, RAYNOISE lebih matang dalam hal penggunaan dan fungsi. Ini telah membentuk sistem auralisasi yang relatif lengkap dan independen. Hypersignal-Acoustic3.4 hanya dapat berfungsi sebagai antarmuka perangkat lunak dan perangkat keras untuk perangkat lunak auralisasi lainnya [3], yaitu, hanya dapat menyelesaikan pekerjaan mevolvasi sinyal kering dengan respons impuls dari perangkat lunak lain dan mensimulasikan efek mendengarkan; EASE2.0 juga perlu digunakan bersama dengan EARS (Simulasi Ruang Auralisasi Elektronik) untuk mencapai auralisasi.

Diagram efek simulasi komputer dari medan suara aula konser band militer

Kekurangan RAYNOISE

Namun, meskipun sistem RAYNOISE Revision 3.0 telah membuat peningkatan besar berdasarkan versi sebelumnya, dan telah membuat terobosan dalam penggunaan dan akurasi perhitungan, sistem ini selalu didasarkan pada akustik geometris, sehingga pasti akan dibatasi oleh akustik geometris. Misalnya, efek simulasinya di ruang frekuensi rendah atau skala kecil relatif buruk, yang pasti akan sangat mengurangi ruang lingkup aplikasinya. Untuk contoh lain, itu hanya dapat memberikan hasil simulasi dari sumber suara sederhana (seperti sumber titik) pada titik tertentu, tetapi tidak berdaya untuk memindahkan sumber suara, sumber suara terdistribusi, sumber suara terarah, dan situasi yang lebih kompleks

Diagram efek simulasi komputer dari medan suara Teater Pusat Radio dan Televisi Nanjing

LMSSYSNOISE - Perangkat Lunak Analisis Kopling Getaran Akustik SYSNOISE adalah perangkat lunak analisis getaran akustik paling canggih di pasaran, tetapi tidak mengharuskan pengguna untuk menjadi ahli akustik.
SYSNOISE adalah pelopor dalam desain, diagnosis kesalahan, dan pengoptimalan bidang getaran akustik global, dengan fungsi yang kuat. Dari prediksi medan suara rongga hingga analisis medan suara di sekitar objek, bahkan dapat menghitung respons struktur di bawah aksi medan suara, sehingga membantu insinyur kontrol kebisingan untuk mengoptimalkan karakteristik akustik-getaran produk. Pengguna SYSNOISE yang sangat baik adalah semua jenis tenaga teknis di industri ini, seperti: insinyur penelitian dan pengembangan seperti fleksibilitas, pengguna sesekali membutuhkan antarmuka grafis yang mudah dipahami, dan insinyur desain mengandalkan "penyihir" online untuk membantu mereka menyelesaikan analisis. Radiasi suara dari sumber getaran menghitung medan suara yang dipancarkan pada permukaan dan titik benda dari hasil pengukuran getaran atau hasil perhitungan elemen hingga. Misalnya: kebisingan mesin dan kompresor, radiasi suara speaker. Distribusi medan suara memprediksi medan suara dan getaran struktural yang terbentuk di sekitar struktur dalam medan suara. Misalnya: deteksi kapal selam, efek isolasi suara dari penghalang kebisingan jalan. Perambatan jalur struktural menghitung respons getaran paksa dari struktur yang disebabkan oleh eksitasi dinamis dan medan suara yang dihasilkan. Misalnya: desain braket mesin, pengaruh ketidakseimbangan rotor.
Kehilangan transmisi jalur udara menghitung karakteristik kehilangan transmisi pelat tipis di medan suara, ukuran getaran tereksitasi, dan medan suara di kedua sisi pelat. Misalnya: getaran satelit yang disebabkan oleh kebisingan transmisi, perambatan gelombang suara melalui panel dekoratif, kebisingan mesin pencuci piring