Perangkat lunak simulasi medan suara besar RAYNOISE dari Belgia

Pengantar perangkat lunak akustik geometris raynois: RAYNOISE adalah sistem perangkat lunak simulasi medan suara skala besar yang dikembangkan oleh perusahaan desain akustik Belgia LMS. Fungsi utamanya adalah untuk mensimulasikan berbagai perilaku akustik ruang tertutup, ruang 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.
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 dalam bentuk sinar suara. Setelah bertabrakan dengan media atau antarmuka (seperti dinding), sebagian energi sinar suara akan hilang. Dengan cara ini, mode akumulasi energi gelombang suara pada posisi yang berbeda di medan suara juga berbeda. Jika lingkungan akustik dianggap sebagai sistem linier, maka efek akustik pada posisi mana pun di lingkungan akustik dapat diperoleh dengan karakteristik sumber suara hanya dengan mengetahui respons impuls sistem. Oleh karena itu, mendapatkan respons impuls adalah kunci dari seluruh sistem. Di masa lalu, metode analog lebih banyak digunakan, yaitu respons impuls diperoleh dengan menggunakan model berskala. Sejak akhir 1980-an, dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, teknologi digital secara bertahap menjadi dominan. Inti dari teknologi digital adalah menggunakan komputer multimedia untuk membangun model dan memprogram untuk menghitung respons impuls. Teknologi ini sederhana, cepat, dan memiliki karakteristik 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 dikembangkan, seperti Metode Balok Kerucut (CBM) dan Metode Balok Segitiga (TBM) [1]. RAYNOISE menggunakan kombinasi kedua metode ini sebagai teknologi intinya untuk menghitung respons impuls medan suara [2].

Penerapan sistem RAYNOISE:

RAYNOISE dapat digunakan secara luas di bidang 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, pertama-tama diperlukan untuk 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 mereka dapat memilih model di 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 Anda dapat memulai perhitungan. Dengan memproses hasil perhitungan, Anda dapat memperoleh parameter akustik seperti tingkat tekanan suara, tingkat suara, ekogram, dan fungsi respons impuls frekuensi dari titik tertentu di bidang penerima yang diminati. Jika Anda masih 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.

1. Asal usul teknologi "pengurangan kebisingan lokal"

Saat ini, polusi suara umum terjadi di lokasi industri ladang minyak dan gas. Di Cina, kontrol kebisingan memiliki kondisi teknis dan sarana untuk berubah dari perlindungan pasif menjadi perlindungan aktif, dan dapat mulai melakukan perawatan yang sesuai dari situs dengan kebisingan tinggi dengan cara yang ditargetkan. Dalam beberapa tahun terakhir, ladang minyak China National Petroleum Corporation telah mulai meningkatkan investasi dalam perawatan bahaya kebisingan, dan beberapa ladang minyak dan gas telah melakukan proyek pengolahan kebisingan skala besar di lokasi produksi.

Dalam kasus investasi terbatas dalam perawatan kebisingan, teknologi komputer canggih dapat digunakan untuk mencapai "pengurangan kebisingan lokal" di daerah setempat, yang dapat memastikan bahwa rute patroli titik tetap pekerja di tempat kerja di bawah 85 dB(A). Ini adalah teknologi "pengurangan kebisingan lokal" dalam pengolahan kebisingan di industri minyak dan gas.

2. Teknologi "Pengurangan kebisingan lokal" dan perangkat lunak simulasi medan suara sistem RAYNOISE

Biasanya, untuk pengendalian kebisingan di pabrik ladang minyak dan gas dengan kebisingan yang berlebihan, sebagian besar perusahaan akustik lebih suka menutupi dinding dan atap dalam ruangan dengan peredam suara dari berbagai struktur dan bahan, dan kemudian melakukan perawatan isolasi suara dan pengurangan getaran yang wajar pada peralatan yang mengeluarkan kebisingan tinggi. Selama struktur dan bahan yang sesuai untuk medan suara dan karakteristik kualitas suara digunakan, dan faktor-faktor seperti ventilasi, pembuangan panas, inspeksi dan pemeliharaan peralatan dipertimbangkan, skema desain di atas umumnya akan mencapai efek pengurangan kebisingan yang baik. Tidak diragukan lagi, ini membutuhkan dukungan investasi yang memadai. Jika investasi unit konstruksi dalam proyek pengendalian kebisingan terbatas atau ingin menggunakan investasi terbatas untuk mengendalikan lebih banyak tempat dengan kebisingan yang berlebihan, diperlukan teknologi baru sebagai pendukung. Kematangan akhir dari teknologi "pengurangan kebisingan lokal" harus dikaitkan dengan penerapan "perangkat lunak simulasi medan suara sistem RAYNOISE".

Perangkat lunak simulasi medan suara sistem RAYNOISE, fungsi utamanya adalah untuk mensimulasikan berbagai perilaku akustik ruang tertutup, ruang terbuka dan ruang semi-tertutup, dan dapat secara akurat mensimulasikan proses fisik perambatan suara. Ini termasuk: refleksi spekular, refleksi difus, penyerapan dinding dan udara, difraksi dan transmisi, dan pada akhirnya dapat menciptakan kembali efek mendengarkan pada posisi penerimaan. Sistem ini dapat digunakan secara luas dalam simulasi kebisingan pabrik industri, prediksi kebisingan dan analisis kabin, kereta api, dan kabin mobil; Desain sistem suara di tempat-tempat umum seperti bandara, kereta bawah tanah dan stasiun, serta prediksi kebisingan lalu lintas dan analisis jalan, kereta api, dan terowongan. Misalnya, Daqing Theater menggunakan sistem RAYNOISE untuk desain optimasi akustik, dan beberapa hasil simulasi adalah sebagai berikut.
Metode simulasi desain rekayasa pengurangan kebisingan adalah:
1. Pertama, masukkan struktur bangunan ke dalam pemodelan komputer sesuai dengan rasio ukuran aktual, dan kemudian masukkan posisi distribusi dan nilai kebisingan sumber kebisingan ke dalam komputer, dan sistem RAYNOISE akan mencerminkan lingkungan medan suara dalam struktur bangunan (ditampilkan dengan spektrum warna).
2. Masukkan berbagai ukuran akustik dan jumlah pengurangan kebisingannya ke dalam pemodelan komputer, dan sistem RAYNOISE akan mencerminkan perubahan lingkungan medan suara dalam struktur bangunan (diidentifikasi dengan perubahan warna).
3. Menurut area perlindungan tenaga kerja yang ditentukan oleh Pihak A, sesuaikan lokasi pemasangan dan jumlah ukuran akustik beberapa kali sesuai dengan perhitungan akustik dan pengalaman teknik, dan pilih solusi paling hemat biaya yang dapat membuat lingkungan suara area perlindungan memenuhi standar dari beberapa hasil simulasi.

Sistem RAYNOISE dapat mensimulasikan distribusi medan suara dan parameter kualitas suara dengan sangat akurat sesuai dengan nilai terukur kebisingan aktual, mensimulasikan solusi yang berbeda, memprediksi dan menguji efek pengurangan kebisingan, menemukan tautan lemah dalam desain, dan mengoptimalkan desain. Sebelum ini, teknologi "pengurangan kebisingan lokal" dalam pengendalian kebisingan tidak dapat diwujudkan hanya melalui perhitungan akustik dan pengalaman teknik. Dengan menerapkan sistem RAYNOISE, tidak hanya konsep teknologi "pengurangan kebisingan lokal" yang terwujud, tetapi juga berbagai jenis desain akustik dapat diselesaikan secara akurat.

3. Kasus Aplikasi
Ruang pompa di Ladang Minyak Liaohe menggunakan sistem RAYNOISE untuk desain pengurangan kebisingan.
Dalam keadaan normal, hanya satu pompa permukaan dan satu pompa air bersih yang berjalan, jadi kita hanya perlu melakukan desain pengurangan kebisingan sesuai dengan kondisi pengoperasian satu pompa. Setelah deteksi dan analisis di tempat, kami menggunakan sistem RAYNOISE untuk analisis spektrum kebisingan dan simulasi komputer, terutama mengadopsi desain pengurangan kebisingan yang menggabungkan pemasangan peredam suara di ruang pompa dan pemasangan penghalang isolasi suara di sekitar peralatan. Empat skema berikut digunakan untuk analisis komparatif.
4. Prospek teknologi "pengurangan kebisingan lokal" "Pahami kesehatan ketika karyawan sehat" adalah konsep manajemen yang umumnya diakui oleh manajer keselamatan dan perlindungan lingkungan saat ini. Dengan perkembangan cerdas kontrol dan manajemen kebisingan, manajemen kebisingan lokasi industri minyak dan gas (seperti ruang pompa, ruang boiler atau ruang pemanas, ruang kipas angin, ruang motor, ruang kompresor, ruang generator, bengkel pipa minyak, lokasi pengeboran dan ruang tugas pendukung, dll.) akan memasuki tahap pengembangan baru di bawah pengaruh teknologi "pengurangan kebisingan lokal".
Kontrol kebisingan industri
• Menentukan tingkat tekanan suara kebisingan yang dihasilkan oleh mesin dan peralatan di pabrik
• Hitung kebisingan yang dipancarkan oleh mesin dan peralatan ke ruangan yang berdekatan atau di luar pabrik
• Mengevaluasi berbagai solusi kontrol kebisingan, seperti bantalan penyerap suara, tata letak mesin dan peralatan, desain pabrik, dll., untuk mengurangi daya suara yang dipancarkan
Aplikasi akustik lingkungan
• Mengevaluasi dampak kebisingan dari jalan raya, pabrik, dll.
• Desain penghalang dan penghalang isolasi suara yang dioptimalkan (posisi, panjang, tinggi, bahan, dll.)
Aplikasi akustik dalam ruangan
• Mengevaluasi waktu gema
• Mengevaluasi dan mengoptimalkan kejelasan ucapan di bangunan publik (stasiun kereta bawah tanah, terminal bandara, dll.) Bangunan, pusat perbelanjaan besar, dll.)
• Pilih penempatan speaker yang ideal
• Penempatan sistem penyamaran kebisingan yang wajar (seperti perpustakaan)
• Minimalkan konsumsi bahan penyerap suara yang mahal untuk mengurangi biaya
• Kejelasan ucapan dan penelitian privasi di area terbuka (bank, ruang desain terbuka, dll.)
• Desain akustik aula konser (kejernihan, aksesibilitas, gema, dll.)
• Desain dan penempatan layar difus
• Perbandingan solusi akustik untuk tata letak ruangan yang berbeda
Diagram blok struktural dari setiap modul komponen
Setiap modul dijelaskan satu per satu sesuai dengan empat aspek berikut:
Ikhtisar fungsi utama
Antarmuka Pengguna Grafis
• Antarmuka grafis berdasarkan OSF/Motif atau MS-Windows
• Menu drop-down intuitif
• Bilah alat dengan pintasan menu
• Bilah alat yang dapat disesuaikan
• Bantuan online
Antarmuka Geometri
• Format DXF, termasuk informasi lapisan
• Mendukung sebagian besar format file geometri CAE
Masukkan data
• Input geometri mendukung definisi grup dan penomoran atribut
• Pemilihan poin, pemilihan kotak, pemilihan bebas
• Model geometri tertutup dan/atau terbuka
• Penyerapan udara sesuai model Harris
• Sifat material mendukung 1/3 oktaf atau tabel frekuensi
• Mendukung koefisien penyerapan, koefisien hamburan, koefisien transmisi
• Termasuk database material
• Sumber suara titik, garis, panel (melekat pada sisi poligon)
• Mendukung input diagram direktivitas sumber suara, tabel koordinat kutub horizontal dan vertikal
• Mendukung sumber suara yang koheren/tidak koheren
• Titik bidang: titik, garis, permukaan, lingkaran, silinder, bola, heksaheredron
Analisis Analisis dan Solusi
• Mesin pencari sumber virtual yang efisien (metode balok kerucut dan balok segitiga)
• Refleksi difus multi-orde berdasarkan metode pelacakan sinar suara
• Koreksi ekor terus menerus
• Sumber suara dan difraksi sumber virtual
• Analisis pita sempit dari sumber suara yang koheren
• Metode sumber suara panel untuk mensimulasikan transmisi
• Parameter perhitungan yang dapat disesuaikan, seperti jumlah sinar suara, jumlah pantulan, jendela waktu, dll.
• Perhitungan statistik cepat waktu gema menggunakan jalur bebas rata-rata
• Perhitungan diagram standar secara simultan, fungsi respons frekuensi, ekograf, dll.
• Rangkaian hasil akustik yang kaya: SPL (tingkat tekanan suara), STI (kejelasan ucapan), RT60 (waktu gema 60ms), dll.
Pascaprosesor
• Representasi visual dari bahan model dan hasil akustik
• Hasil grafis: peta awan, garis kontur, bidang deformasi, dll.
• Hasil fungsi respons frekuensi: diagram kurva XY dengan berbagai opsi (dB tertimbang, transformasi FFT, dll.)
• Hasil ekograf, yang dapat menggambar diagram jalur sinar suara pada model geometris
Auralisasi
• Respon impuls binaural
• Output konvolusi fase dari sinyal kering yang direkam dalam ruang anechoic: WAV, AU, AIFF dan format lainnya
Catatan lain tentang perangkat lunak ini:
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, terbuka dan 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 pada 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.
Prinsip dasar sistem RAYNOISE
Sistem RAYNOISE sebenarnya 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 dalam bentuk sinar suara. Setelah bertabrakan dengan media atau antarmuka (seperti dinding), sebagian energi sinar suara akan hilang. Dengan cara ini, mode akumulasi energi gelombang suara pada posisi yang berbeda di medan suara juga berbeda. Jika lingkungan akustik dianggap sebagai sistem linier, maka efek akustik pada posisi mana pun di lingkungan akustik dapat diperoleh dengan karakteristik sumber suara hanya dengan mengetahui respons impuls sistem. Oleh karena itu, mendapatkan respons impuls adalah kunci dari seluruh sistem. Di masa lalu, metode analog lebih banyak digunakan, yaitu respons impuls diperoleh dengan menggunakan model berskala. Sejak akhir 1980-an, dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, teknologi digital secara bertahap menjadi dominan. Inti dari teknologi digital adalah menggunakan komputer multimedia untuk membangun model dan memprogram untuk menghitung respons impuls. Teknologi ini sederhana, cepat, dan memiliki karakteristik 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 dikembangkan, seperti Metode Balok Kerucut (CBM) dan Metode Balok Segitiga (TBM). RAYNOISE menggunakan kedua metode ini dalam kombinasi sebagai teknologi intinya untuk menghitung respons impuls medan suara.
Penerapan sistem RAYNOISE
RAYNOISE dapat digunakan secara luas di bidang 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, pertama-tama diperlukan untuk 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 mereka dapat memilih model di 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 Anda dapat memulai perhitungan. Dengan memproses hasil perhitungan, Anda dapat memperoleh parameter akustik seperti tingkat tekanan suara, tingkat suara, ekogram, dan fungsi respons impuls frekuensi dari titik tertentu di bidang penerima yang diminati. Jika Anda masih 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.