Desain akustik yang dibantu komputer--pengantar perangkat lunak akustik geometris RAYNOISE

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

Untuk menggambarkan medium akustik, SYSNOISE menggunakan metode numerik yang paling canggih. Mereka didasarkan pada metode elemen batas langsung dan tidak langsung, atau persamaan akustik elemen hingga/elemen tak hingga. Struktur itu sendiri diekspresikan oleh model elemen hingga struktural, yang dapat diimpor dari semua alat elemen hingga struktural dan pembuatan mesh arus utama. Semua modul analisis sepenuhnya terintegrasi 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. Pemrosesan pasca dapat menggambar gambar berwarna, bidang vektor, struktur yang terdeformasi, serta grafik XY, grafik batang dan grafik koordinat polar, dan juga mencakup tampilan animasi dan pemutaran suara.
Prinsip dasar dari sistem RAYNOISE

Sistem RAYNOISE pada dasarnya dapat dianggap sebagai sistem auralisasi kualitas suara (untuk detail tentang "auralisasi", lihat referensi [1]). Sistem ini terutama didasarkan pada akustik geometris. Akustik geometris mengasumsikan bahwa gelombang suara dalam lingkungan akustik menyebar ke segala arah dalam bentuk garis suara. Setelah garis suara bertabrakan dengan medium atau antarmuka (seperti dinding), sebagian energi akan hilang. Dengan cara ini, metode akumulasi energi dari gelombang suara pada posisi yang berbeda dalam medan suara juga berbeda. Jika lingkungan akustik dianggap sebagai sistem linier, maka hanya respons impuls dari sistem yang perlu diketahui untuk memperoleh efek akustik di posisi mana pun dalam lingkungan akustik dari karakteristik sumber suara. Oleh karena itu, memperoleh respons impuls adalah kunci dari seluruh sistem. Di masa lalu, metode simulasi sebagian besar digunakan, yaitu menggunakan model skala untuk mendapatkan respons impuls. Sejak akhir 1980-an, dengan perkembangan pesat 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 tidak dapat ditandingi oleh teknologi analog. Ada dua metode terkenal untuk menghitung respons impuls: Metode Sumber Citra Cermin (MISM) dan Metode Pelacakan Sinar (RTM). Kedua metode ini memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing [1]. Kemudian, beberapa metode yang menggabungkan keduanya muncul, seperti Metode Berkas Kerucut (CBM) dan Metode Berkas Segitiga (TBM) [1]. RAYNOISE menggunakan kedua metode ini secara kombinasi sebagai teknologi inti untuk menghitung respons impuls medan suara [2].

Diagram efek simulasi komputer dari bidang suara Auditorium Laiwu

Aplikasi sistem RAYNOISE
RAYNOISE dapat digunakan secara luas dalam prediksi dan pengendalian kebisingan industri, akustik lingkungan, akustik arsitektur, dan desain sistem nyata yang disimulasikan, tetapi niat awal desainer tetap pada akustik ruangan, yaitu, terutama digunakan untuk simulasi komputer kualitas suara aula. Untuk merancang kualitas suara sebuah aula, persyaratan pertama adalah membangun model tiga dimensi aula dengan akurat dan cepat, karena hal ini terkait langsung dengan akurasi 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 perpustakaan model sistem dan menyelesaikan definisi model. Langkah-langkah utama pemodelan meliputi:
(1) Mulai RAYNOISE;
(2) Pilih model;
(3) Masukkan dimensi geometris;
(4) Definisikan bahan dan sifat setiap permukaan (termasuk koefisien penyerapan suara, dll.);
(5) Definisikan karakteristik sumber suara;
(6) Definisikan 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 sudut yang berbeda di layar (dibedakan dengan warna). Kemudian perhitungan dapat dimulai. Dengan memproses hasil perhitungan, parameter akustik seperti tingkat tekanan suara, tingkat suara A, echogram, dan fungsi respons pulsa frekuensi pada titik tertentu di bidang penerimaan yang diminati dapat diperoleh. Jika Anda ingin mengetahui efek pendengaran dari titik ini, Anda dapat terlebih dahulu mengubah respons impuls menjadi fungsi transfer binaural dan mengkonvolusikannya dengan sinyal kering yang direkam di ruangan anechoic sebelumnya, sehingga Anda dapat mendengar efek pendengaran dari 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 dari Signalgic dan EASE2.0, 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, ia hanya dapat menyelesaikan pekerjaan mengkonvolusi sinyal kering dengan respons impuls dari perangkat lunak lain dan mensimulasikan efek pendengaran; EASE2.0 juga perlu digunakan bersamaan dengan EARS (Electronically Auralization Room Simulation) untuk mencapai auralisasi.

Diagram efek simulasi komputer dari medan suara aula konser militer

Kekurangan RAYNOISE

Namun, meskipun sistem RAYNOISE Revisi 3.0 telah membuat kemajuan besar berdasarkan versi sebelumnya, dan telah membuat terobosan dalam penggunaan dan akurasi perhitungan, sistem ini selalu didasarkan pada akustik geometris, sehingga akan selalu terbatas oleh akustik geometris. Misalnya, efek simulasi dalam frekuensi rendah atau ruang skala kecil relatif buruk, yang pasti akan sangat mengurangi ruang lingkup aplikasinya. Sebagai contoh lain, sistem ini hanya dapat memberikan hasil simulasi dari sumber suara sederhana (seperti sumber titik) di titik tertentu, tetapi tidak dapat menangani sumber suara yang bergerak, sumber suara yang terdistribusi, sumber suara arah, dan situasi yang lebih kompleks.

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

LMSSYSNOISE--Perangkat Lunak Analisis Keterkaitan Akustik-Vibrasi SYSNOISE adalah perangkat lunak analisis akustik-vibrasi paling canggih di pasar, tetapi tidak memerlukan pengguna untuk menjadi ahli akustik.
SYSNOISE adalah pelopor dalam desain, diagnosis kesalahan, dan optimisasi bidang akustik-getaran global, dengan fungsi yang kuat. Dari prediksi medan suara rongga hingga analisis medan suara di sekitar objek, bahkan dapat menghitung respons struktur di bawah pengaruh medan suara, sehingga membantu insinyur pengendalian kebisingan untuk mengoptimalkan karakteristik akustik-getaran produk. Pengguna unggulan SYSNOISE adalah berbagai jenis personel teknis di industri, seperti: insinyur penelitian dan pengembangan yang menyukai fleksibilitas, pengguna sesekali yang membutuhkan antarmuka grafis yang mudah dipahami, dan insinyur desain yang mengandalkan "panduan" online untuk membantu mereka menyelesaikan analisis. Radiasi suara dari sumber getaran menghitung medan suara yang dipancarkan di permukaan dan titik mana pun dari objek berdasarkan hasil pengukuran getaran atau hasil perhitungan elemen hingga. Misalnya: kebisingan dari mesin dan kompresor, radiasi suara dari speaker. Distribusi medan suara memprediksi medan suara dan getaran struktural yang terbentuk di sekitar struktur dalam medan suara. Misalnya: deteksi kapal selam, efek peredaman suara dari penghalang kebisingan jalan. Propagasi 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 dari pelat tipis di medan suara, ukuran getaran yang dieksitasi, dan medan suara di kedua sisi pelat. Misalnya: getaran satelit yang disebabkan oleh kebisingan transmisi, propagasi gelombang suara melalui panel dekoratif, kebisingan mesin pencuci piring