Software di simulazione acustica cinematografica CARA

1. Nozioni di base sulle stanze (procedura guidata per la progettazione di nuove stanze)

New Room Design' ti consente di allestire facilmente una nuova stanza. Ci sono quattro opzioni: modello di planimetria della stanza, dimensioni, materiali delle pareti e configurazione degli altoparlanti.

Innanzitutto, è necessario selezionare un modello di planimetria della stanza, che può essere un semplice rettangolo o un'altra forma, come una forma a L.

Nella seconda pagina, è necessario definire le dimensioni di base della stanza. Premere F10 per immettere unità non metriche, ad esempio i piedi. Se si desidera creare un soffitto inclinato, inserire le dimensioni massime della stanza.

Nota: L'altezza della stanza non può essere modificata dopo la chiusura della procedura guidata.

Nella terza pagina, seleziona i materiali di base. I materiali del pavimento, delle pareti e del soffitto determinano le proprietà acustiche (coefficiente di assorbimento acustico).

"Livello dei punti della griglia" definisce l'altezza del livello della griglia, che si consiglia di utilizzare a filo con l'orecchio che ascolta. Il valore predefinito di 100 cm presuppone che l'ascoltatore sia seduto sul divano.

Nell'ultima pagina, seleziona la configurazione degli altoparlanti. È possibile scegliere configurazioni audio surround come stereo e quadrifonico.

CARA 2.1 PLUS include 10 configurazioni surround digitali per soddisfare le future esigenze di sviluppo.

2. Modifica la planimetria della stanza
Se il tipo di camera non è disponibile nel modello di camera, è possibile selezionare il modello più simile e modificare la planimetria. Selezionare Pianta dal menu Disegna.
Selezionare un punto d'angolo o fare clic sul bordo interno del muro per inserire un punto d'angolo.
Usa le linee ausiliarie "Linee guida" per misurare con precisione la planimetria della tua stanza.
Fare clic sui marker circostanti per aggiungere ed eliminare le linee ausiliarie. Nel menu Visualizza, puoi trovare altri strumenti per facilitare la progettazione della stanza.
Sono:
'Aggancia alla planimetria' Adatta alla struttura della pianta
'Aggancia ai punti dell'oggetto' Adatta ai punti dell'oggetto
'Usa linee guida' Adatta alle linee ausiliarie
'Usa griglia' Adatta alla griglia

3. Inserire i mobili
Seleziona Carica gruppo dal menu Modifica per selezionare i mobili dal database dei mobili CARA da inserire nel design della tua stanza. Inoltre, puoi anche personalizzare i mobili. I mobili sono composti da diversi oggetti 3D e verranno salvati nel database e potranno essere utilizzati in altri progetti di stanze.
Nella progettazione della stanza, gli oggetti 3D (mobili) possono essere distorti e spostati a piacimento. Gli oggetti 3D non vengono utilizzati solo per simulare i mobili, ma possono essere utilizzati anche per molte altre applicazioni, come pareti interne, telai di porte, davanzali, travetti, soffitti inclinati, terrazze, ecc. Tuttavia, è necessario tenere conto del fatto che il tempo di calcolo per l'ottimizzazione automatica della posizione, ad esempio, aumenta con il numero di superfici riflettenti o assorbenti nella stanza. Pertanto, non è necessario considerare tutti i mobili. I mobili posizionati vicino ai diffusori o all'ascoltatore hanno il maggiore impatto sulla colorazione del suono. Inoltre, i mobili di grandi dimensioni hanno un impatto maggiore rispetto ai mobili piccoli.
Inoltre, la nuova funzione CARA 2.1 PLUS "Acoustic Ambiance" valuta le proprietà acustiche della stanza e suggerisce alcuni miglioramenti.
Pertanto, ci sono 2 suggerimenti per la progettazione della stanza:
Crea un nuovo design dettagliato della stanza, assicurandoti di includere tutti i mobili e le superfici dei materiali. Informazioni dettagliate si trovano nell'analisi dell'ambiente acustico.
Crea un nuovo design minimale della stanza con solo l'arredamento principale. Il calcolo determina il campo sonoro e l'ottimizzazione degli altoparlanti e della posizione di ascolto, che richiede meno tempo ma è meno accurata.

4. Superfici materiali
I materiali per le pareti del vano e gli oggetti 3D possono essere selezionati dal database dei materiali. Il coefficiente di assorbimento acustico del materiale influisce sul tempo di riverbero e quindi sulla valutazione dell'ambiente acustico.
È inoltre possibile definire aree rettangolari specifiche (superfici materiali) all'interno della parete per simulare porte, finestre, tende, tappeti. Di solito i loro coefficienti di assorbimento acustico sono diversi dalle rispettive superfici delle pareti.
Le superfici dei materiali e le pareti sono bidimensionali e non aumentano il tempo di calcolo, ma gli oggetti 3D sono tridimensionali, come i mobili, e aumenteranno significativamente il tempo di calcolo perché gli oggetti 3D aggiungono assorbimento acustico e superfici riflettenti nella stanza.
Utilizzare le guide per determinare con precisione le dimensioni delle superfici dei materiali.

5. Selezione del materiale
I materiali per le pareti dei locali e le superfici degli oggetti 3D vengono selezionati dal database dei materiali. Il coefficiente di assorbimento acustico specificato nei dati del materiale viene visualizzato nella finestra di dialogo utilizzando un grafico della risposta in frequenza.
La voce «Descrizione» contiene una descrizione del materiale selezionato.
Le aree colorate mostrano la texture del materiale, che viene utilizzata nella vista 3D e nella vista 2D del pavimento, del soffitto e delle pareti.
'Gruppi di materiali' indica in quale gruppo è raggruppato il materiale.

6. Ambiente acustico
L'ambiente acustico di una stanza è riflesso principalmente dal tempo di riverbero, ovvero il tempo impiegato dal decadimento dell'intensità del campo acustico (densità di energia) di 60 dB dopo l'arresto della sorgente sonora. Questo tempo è strettamente correlato alle dimensioni della stanza e all'assorbimento delle onde sonore da parte delle pareti e dei mobili della stanza. Un forte assorbimento significa un lungo tempo di riverbero, un assorbimento debole significa un lungo tempo di riverbero.

Lungo tempo di riverbero: ambienti molto echeggianti
Lunghi tempi di riverbero si verificano in ambienti grandi e vuoti, come le chiese, e in ambienti con forti riflessioni, come i bagni piastrellati. Molte persone descrivono l'ambiente di queste stanze come "vivo" o "echeggiante". In queste stanze l'intelligibilità del parlato è bassa, le voci sono stridule e il battito delle mani può causare echi svolazzanti. Questi echi possono essere più evidenti in diverse parti della stanza.
Breve tempo di riverbero: ambienti angusti o noiosi
Brevi tempi di riverbero si verificano in ambienti con molto smorzamento del suono. Questo fa sembrare la stanza più piccola di quanto non sia in realtà. Questo può far sì che la maggior parte delle persone percepisca un ambiente domestico come "angusto" o "noioso". Le librerie ne sono un esempio. Le persone giudicano le dimensioni di una stanza in base al tempo di riverbero.
Il tempo di riverbero può causare colorazione
Una stanza tipica assorbe le alte frequenze più delle basse, facendo sì che il tempo di riverbero delle basse frequenze sia molto più lungo di quello delle frequenze medie o alte. La sottile linea rossa nella finestra di dialogo è un esempio di una stanza che sembra ideale. La linea verde mostra i limiti superiore e inferiore del tempo di riverbero ideale sullo spettro di frequenza. Quando il tempo di riverbero si discosta da questo intervallo, le persone percepiscono il suono come innaturale o con una forte colorazione.
CARA può aiutarti a migliorare l'ambiente della tua stanza
CARA ti aiuterà a determinare quanto il tempo di riverbero si discosta dalla gamma di frequenza ideale. Questi calcoli tengono conto della struttura della stanza, nonché dei mobili e dei materiali utilizzati. Questi calcoli sono indipendenti dal sistema di altoparlanti.
Dopo il calcolo, CARA descrive l'ambiente acustico della stanza e suggerisce miglioramenti. Di solito questo significa aggiungere o rimuovere mobili o cambiare il materiale della superficie della stanza.
7. Altoparlanti e posizione di ascolto
L'ultimo passo nella progettazione della stanza consiste nel determinare la posizione di ascolto e selezionare gli altoparlanti dalla libreria degli altoparlanti e posizionarli nella posizione effettiva. Se si posiziona prima la posizione di ascolto, l'orientamento degli altoparlanti principali verrà regolato automaticamente.

Regolare l'area di posizionamento (rettangolo) attorno agli altoparlanti, nonché l'area di posizionamento della posizione di assorbimento acustico. La 'Regione di posizionamento' può essere ridimensionata da un riquadro rettangolare. È possibile specificare una forma speciale dell'area di posizionamento, ad esempio a forma di L o due aree rettangolari separate. Quando viene appresa l'ottimizzazione automatica della posizione, gli altoparlanti e la posizione di ascolto possono essere spostati all'interno di queste aree per trovare la posizione migliore.
Facendo clic con il pulsante destro del mouse sull'altoparlante o sulla posizione di ascolto è possibile regolare la distanza e l'altezza verticale dell'area di posizionamento dal pavimento. Una volta completato il progetto, è possibile fare clic su CARACALC dalla barra degli strumenti del modulo CARACAD per avviare il calcolo acustico della stanza.
8. 3D vista della sala 3D

Nel modulo "Vista 3D" puoi passeggiare nella stanza virtuale che hai progettato e controllare il tuo progetto.
Questo è molto utile in molti casi, dove è difficile immaginare l'effetto 3D in base alla planimetria. Soprattutto se hai progettato una struttura complessa della stanza con soffitti spioventi, abbaini, ecc.
1. Ottimizzazione posizionale

Prima di eseguire l'ottimizzazione posizionale, è necessario richiamare le impostazioni dei parametri dal menu Opzioni. Ad esempio, regolare l'ordine di riflessione massimo su 4 o 5.
Inoltre, è possibile utilizzare alcuni vincoli di simmetria per l'ottimizzazione posizionale. Questi riguardano le impostazioni dell'altoparlante principale. È possibile richiedere che i due altoparlanti siano distanziati simmetricamente dalle pareti anteriori o laterali, che è possibile selezionare dal menu Opzioni / Intervalli di variazione.
Durante il processo di ottimizzazione, le posizioni degli altoparlanti e la posizione di ascolto nella finestra principale cambieranno al termine di ogni ottimizzazione. Allo stesso tempo, se la curva di risposta in frequenza SPL viene visualizzata in anticipo (menu Risultati / Ottimizzazione posizionale), verrà anche aggiornata.
Il Calculation Tracer mostra il processo di ottimizzazione passo dopo passo.
È inoltre possibile interrompere il calcolo in qualsiasi momento selezionando Interrompi dal menu Calcoli. I risultati dell'ottimizzazione correnti vengono salvati.
Di tanto in tanto, è necessario riavviare l'ottimizzazione, ad esempio dopo aver regolato la posizione iniziale, l'area di posizione, il numero massimo di riflessioni.

2. Auralizzazione
Utilizzando la scheda audio e le cuffie, è possibile eseguire test di ascolto in una stanza virtuale, ad esempio confrontare le differenze tra gli altoparlanti in posizioni diverse.
Risposta della stanza temporanea

Il calcolo dell'auralizzazione inizia dal menu Calcolo e visualizza i risultati in 'Transient Room Response' (TRR). TRR consente a CARA di determinare l'influenza della colorazione del suono nella stanza sulla riproduzione musicale.
I calcoli di auralizzazione utilizzano una dimensione del passo di frequenza fissa, 0,1 ... 2,5 Hz. Il numero totale di punti base di frequenza è fino a 500.000. Al contrario, i calcoli CARA, come i calcoli speciali e i calcoli del campo sonoro, utilizzano una dimensione fissa del passo di frequenza e hanno punti granulari più grandi a 118 punti base di frequenza (scala logaritmica).
Il TRR può essere visualizzato e salvato per ulteriori calcoli. Tramite il menu Risultati/Auralizzazione: RIA.
Auralizzazione, test d'ascolto:

Il test d'ascolto dell'auralizzazione confronta la musica originale con la musica riprodotta dagli altoparlanti presenti nella stanza. Per stabilire la riproduzione musicale degli altoparlanti, il segnale musicale originale deve essere miscelato con la risposta ai transienti della stanza. Sia il segnale musicale originale che il segnale riprodotto vengono salvati sul disco rigido utilizzando file audio. Il test di ascolto viene quindi effettuato utilizzando ETS Multi Media Player.
Per il test di ascolto è necessaria la clip del segnale musicale originale. Scegli la clip che ti piace di più o che ritieni buona. La clip musicale dovrebbe fornire uno spettro molto ampio (bassi, medi e alte frequenze) ed essere relativamente bilanciata in tutta la clip musicale. Ad esempio: musica jazz, pop o rock.
Il CD-ROM CARA contiene una varietà di campioni musicali.
È inoltre possibile utilizzare ETS Multi Media Player per confrontare la riproduzione di più altoparlanti. Confrontate diverse varianti della stessa stanza con il campione musicale originale, ad esempio diverse posizioni degli altoparlanti. Salva il file audio elaborato e confrontalo nel lettore.
Note aggiuntive:
La risposta ai transienti ambientali (TRR) è la variazione del livello di pressione sonora nella posizione di ascolto nel tempo. Un singolo impulso di Dirac (o delta) viene emesso dall'altoparlante, misurando il suono originale nella posizione di ascolto e il suono riflesso una o più volte dalle pareti, dal soffitto, dal pavimento e dai mobili.
La larghezza di banda richiesta per un vero impulso di Dirac non è adatta per gli altoparlanti. CARA tiene conto della conversione elettroacustica selezionando il tipo di altoparlante nel calcolo.
Il calcolo del TRR del CERA si basa sulla trasformazione di Fourier inversa della risposta in frequenza della pressione sonora scomposta nella posizione di ascolto.
La finestra di dialogo TRR visualizza le ampiezze di pressione sonora positive e negative e i risultati dei quadrati di queste ampiezze vengono visualizzati nella finestra di dialogo Riverbero e possono essere confrontati con la versione ad alta risoluzione nel calcolo speciale.

3. Calcolo del campo sonoro

Oltre all'ottimizzazione automatica della posizione, il calcolo del campo sonoro è la funzione più comunemente utilizzata e importante nel CARA.
Innanzitutto, richiamare Parametro dal menu Opzioni, ad esempio regolando l'ordine di riflessione massimo su 4-5, per il passaggio successivo del calcolo del campo sonoro. Se non ti dispiace dedicare più tempo al calcolo, puoi aumentare questo valore.
Il "Calcolo del campo sonoro" determina tutti i dati relativi all'acustica della stanza, con 1.000-3.000 punti della griglia equidistanti all'altezza dell'orecchio dell'ascoltatore. Questi riguardano la risposta in frequenza della pressione sonora, la posizione, la chiarezza del parlato e anche la correlazione temporale delle onde sonore nella stanza.
I risultati dei calcoli del campo sonoro si basano sulla posizione attuale degli altoparlanti.
Sulla base di questi risultati, è possibile trovare la migliore posizione di ascolto tenendo conto della colorazione (linearità della risposta in frequenza), della posizione (immagine sonora) e della chiarezza del parlato.

Se le posizioni degli altoparlanti sono fisse, questo può sostituire l'"Ottimizzazione posizionale".

4. Calcolo dei parametri
Questa finestra di dialogo consente di modificare i parametri di calcolo. Se non sei sicuro che le tue regolazioni siano appropriate, fai clic su "Standard" per utilizzare i valori predefiniti, che sono adatti per la maggior parte delle situazioni.

L'ordine massimo di riflessione è correlato all'accuratezza del calcolo, ma influisce anche sui tempi di calcolo "Tempi di calcolo".
Se la tua stanza contiene molti poligoni, il tempo di calcolo aumenterà in modo significativo. In questi casi è possibile ridurre l'"Ordine massimo di riflessione" o rimuovere alcuni poligoni (ad esempio, rimuovere alcuni mobili).
L'abilitazione di impedenze di parete complesse aumenterà la precisione del calcolo e il tempo di calcolo. L'impedenza di parete predefinita è reale.
Tempi di calcolo lunghi portano a una maggiore precisione di calcolo, questa è una regola di base.
I parametri di auralizzazione Lunghezza massima e Frequenza di campionamento definiscono il calcolo della risposta ai transienti della stanza. Il TRR è la base dell'auralizzazione (test d'ascolto). TRR contiene tutte le informazioni sull'impatto dell'acustica della stanza sulla riproduzione musicale nella stanza.

Tempi di calcolo La finestra di dialogo 'Calcolo dei tempi' mostra il numero di poligoni visibili della stanza e i poligoni totali della stanza. Il numero di poligoni dipende dall'attuale design dell'ambiente e viene determinato dal modulo CARACALC prima di iniziare il primo calcolo dell'acustica dell'ambiente. Le onde sonore possono essere riflesse (e parzialmente assorbite) solo su pareti visibili (poliedri).
Inoltre, il budget per il tempo di calcolo richiesto dipende anche dal numero massimo di riflessioni 'Ordine massimo di riflessione'.
Il tempo di calcolo coinvolge un solo altoparlante e una sola posizione di ascolto. Il tempo totale di calcolo è un multiplo del numero di altoparlanti e delle posizioni di ascolto.
Il tempo di calcolo per le stanze rettangolari (senza mobili) è molto breve (fino a 1000 volte), perché tutte le onde sonore riflesse possono essere determinate e tracciate prima del calcolo acustico vero e proprio.

5. Tracker di calcolo

Il tracker visualizza informazioni sullo stato attuale del calcolo acustico. La barra di avanzamento mostra il tempo impiegato per un altoparlante e una posizione di ascolto.
Durante il calcolo del campo sonoro, il numero di posizioni di ascolto 'Posizioni di ascolto' mostra il numero che non è stato ancora calcolato. Il calcolo può essere interrotto in qualsiasi momento, ma i risultati del calcolo verranno eliminati.
Durante l'ottimizzazione automatica della posizione, vengono visualizzati il numero di prove 'Prove', il numero di ottimizzazioni 'Optima', la deviazione iniziale 'Deviazione iniziale', la deviazione ottimale della posizione migliore attuale 'Deviazione ottimale' e la deviazione attuale 'Deviazione corrente'.
L'ottimizzazione della posizione può anche essere interrotta in qualsiasi momento, nel qual caso la posizione ottimizzata corrente e i relativi risultati acustici possono essere salvati sul disco rigido.

6. Confronto: CARA e misurazione effettiva

La figura sopra mostra il confronto tra la risposta in frequenza della pressione sonora calcolata da CARA (rosso) e i risultati effettivi della misurazione (verde).
Dimensioni della stanza di ascolto (L/W/H) 8,06/5,87/2,62 m. C'è un fonoassorbente in gommapiuma nell'angolo anteriore. Di fronte c'è una libreria profonda 60 cm con ante. C'è anche una libreria di circa 8 metri quadrati sulla parete sinistra.
L'altoparlante di prova a due vie è posizionato su un supporto alto 90 cm, a 3 metri di distanza dal microfono, a 1,6 metri dalla parete frontale e a 1,8 metri dalla parete sinistra.
La risposta in frequenza viene calcolata utilizzando un numero massimo di riflessioni di 12.
Il confronto mostra che i calcoli CARA corrispondono molto bene alle misurazioni effettive. Non sappiamo se anche altri software di simulazione acustica possano eguagliare. È possibile che la maggior parte degli altri software non consideri la parte di fase della complessa ampiezza della pressione sonora. Inoltre, il modello dell'altoparlante potrebbe non essere molto preciso.
Ad esempio, CARA simula la radiazione sonora dell'altoparlante utilizzando 4000 risposte in frequenza complesse (1000 direzioni intorno all'altoparlante, 4 diverse distanze) da 5 a 40.960 Hz (intervallo di 1/9 di ottava).