Reka bentuk akustik berbantukan komputer--pengenalan perisian akustik geometri RAYNOISE

RAYNOISE ialah sistem perisian simulasi medan bunyi berskala besar yang dibangunkan oleh LMS, sebuah syarikat reka bentuk akustik Belgium. Fungsi utamanya adalah untuk mensimulasikan pelbagai tingkah laku akustik ruang tertutup atau terbuka dan ruang separa tertutup. Ia boleh mensimulasikan proses fizikal penyebaran bunyi dengan tepat, termasuk: pantulan spekular, pantulan meresap, penyerapan dinding dan udara, pembelauan dan penghantaran, dan akhirnya boleh mencipta semula kesan mendengar kedudukan penerimaan. Sistem ini boleh digunakan secara meluas dalam reka bentuk kualiti bunyi dewan, ramalan dan kawalan bunyi industri, reka bentuk peralatan rakaman, reka bentuk sistem suara di tempat awam seperti lapangan terbang, kereta bawah tanah dan stesen, dan anggaran bunyi di jalan raya, kereta api dan stadium.

Untuk menerangkan medium akustik, SYSNOISE menggunakan kaedah berangka yang paling maju. Ia berdasarkan kaedah unsur sempadan langsung dan tidak langsung, atau persamaan akustik unsur terhingga akustik/unsur tak terhingga. Struktur itu sendiri dinyatakan oleh model elemen terhingga struktur, yang boleh diimport daripada semua elemen terhingga struktur arus perdana dan alat penjanaan mesh. Semua modul analisis disepadukan sepenuhnya dalam persekitaran teras, menyokong pelbagai model dan grafik 3D.
SYSNOSISE mempunyai fungsi pra dan pasca pemprosesan bersepadu yang berkuasa, dengan alat pemeriksaan dan pembetulan mesh. Pasca pemprosesan boleh melukis gambar warna, medan vektor, struktur cacat, serta graf XY, graf bar dan graf koordinat kutub, dan juga termasuk paparan animasi dan main balik bunyi.
Prinsip asas sistem RAYNOISE

Sistem RAYNOISE pada asasnya boleh dianggap sebagai sistem auralisasi kualiti bunyi (untuk butiran tentang "auralisasi", lihat rujukan [1]). Ia terutamanya berdasarkan akustik geometri. Akustik geometri mengandaikan bahawa gelombang bunyi dalam persekitaran akustik merambat ke semua arah dalam bentuk garisan bunyi. Selepas garisan bunyi berlanggar dengan medium atau antara muka (seperti dinding), sebahagian daripada tenaga akan hilang. Dengan cara ini, kaedah pengumpulan tenaga gelombang bunyi pada kedudukan yang berbeza dalam medan bunyi juga berbeza. Jika persekitaran akustik dianggap sebagai sistem linear, maka hanya tindak balas impuls sistem perlu diketahui untuk mendapatkan kesan akustik pada mana-mana kedudukan dalam persekitaran akustik daripada ciri-ciri sumber bunyi. Oleh itu, mendapatkan tindak balas impuls adalah kunci kepada keseluruhan sistem. Pada masa lalu, kaedah simulasi kebanyakannya digunakan, iaitu, menggunakan model berskala untuk mendapatkan tindak balas impuls. Sejak akhir 1980-an, dengan perkembangan pesat teknologi komputer, teknologi digital secara beransur-ansur menjadi dominan. Teras teknologi digital ialah menggunakan komputer multimedia untuk pemodelan dan program untuk mengira tindak balas impuls. Teknologi ini mudah, pantas dan telah meningkatkan ketepatan secara berterusan, yang tidak dapat ditandingi oleh teknologi analog. Terdapat dua kaedah yang terkenal untuk mengira tindak balas impuls: Kaedah Sumber Imej Cermin (MISM) dan Kaedah Pengesanan Sinar (RTM). Kedua-dua kaedah mempunyai kelebihan dan kekurangan mereka sendiri [1]. Kemudian, beberapa kaedah yang menggabungkannya muncul, seperti Kaedah Rasuk Kerucut (CBM) dan Kaedah Rasuk Segi Tiga (TBM) [1]. RAYNOISE menggunakan kedua-dua kaedah ini dalam kombinasi sebagai teknologi terasnya untuk mengira tindak balas impuls medan bunyi [2].

Gambar rajah kesan simulasi komputer medan bunyi Auditorium Laiwu

Penggunaan sistem RAYNOISE
RAYNOISE boleh digunakan secara meluas dalam ramalan dan kawalan bunyi industri, akustik persekitaran, akustik seni bina dan reka bentuk sistem sebenar simulasi, tetapi niat asal pereka masih akustik bilik, iaitu, ia digunakan terutamanya untuk simulasi komputer kualiti bunyi dewan. Untuk mereka bentuk kualiti bunyi dewan, keperluan pertama adalah untuk mewujudkan model tiga dimensi dewan dengan tepat dan cepat, kerana ia secara langsung berkaitan dengan ketepatan simulasi komputer. Sistem RAYNOISE menyediakan antara muka interaktif yang mesra untuk pemodelan komputer. Pengguna boleh terus memasukkan model tiga dimensi yang dijana oleh AutoCAD atau HYPERMESH, atau memilih model daripada pustaka model sistem dan melengkapkan definisi model. Langkah-langkah utama pemodelan termasuk:
(1) Mulakan RAYNOISE;
(2) Pilih model;
(3) Masukkan dimensi geometri;
(4) Tentukan bahan dan sifat setiap permukaan (termasuk pekali penyerapan bunyi, dan lain-lain);
(5) Tentukan ciri-ciri sumber bunyi;
(6) Tentukan medan penerimaan;
(7) Arahan atau definisi lain, seperti bilangan garis bunyi yang dipertimbangkan, bilangan tahap pantulan, dsb.
Pengguna boleh menggunakan tetikus untuk melihat ciri-ciri model yang ditentukan dan struktur dalamannya dari sudut yang berbeza pada skrin (dibezakan oleh warna). Kemudian pengiraan boleh dimulakan. Dengan memproses hasil pengiraan, parameter akustik seperti tahap tekanan bunyi, tahap bunyi, echogram, dan fungsi tindak balas nadi frekuensi pada titik tertentu dalam medan penerimaan yang diminati boleh diperolehi. Jika anda ingin mengetahui kesan pendengaran titik ini, anda boleh menukar tindak balas impuls terlebih dahulu kepada fungsi pemindahan binaural dan menggabungkannya dengan isyarat kering yang direkodkan di dalam bilik anechoic terlebih dahulu, supaya anda boleh mendengar kesan mendengar titik ini melalui telinga anda.

Gambar rajah kesan simulasi reka bentuk akustik komputer Teater Nasional

Ciri-ciri RAYNOISE

Berbanding dengan perisian simulasi medan bunyi lain yang telah muncul dalam tempoh 10 tahun yang lalu, seperti Hypersignal-Acoustic3.4 dan EASE2.0 Signalgic, RAYNOISE lebih matang dari segi penggunaan dan fungsi. Ia telah membentuk sistem auralisasi yang agak lengkap dan bebas. Hypersignal-Acoustic3.4 hanya boleh berfungsi sebagai antara muka perisian dan perkakasan untuk perisian auralisasi lain [3], iaitu, ia hanya boleh menyelesaikan kerja menjengkelkan isyarat kering dengan tindak balas impuls daripada perisian lain dan mensimulasikan kesan mendengar; EASE2.0 juga perlu digunakan bersama dengan EARS (Simulasi Bilik Auralisasi Elektronik) untuk mencapai auralisasi.

Gambar rajah kesan simulasi komputer medan bunyi dewan konsert pancaragam tentera

Kekurangan RAYNOISE

Walau bagaimanapun, walaupun sistem RAYNOISE Revision 3.0 telah membuat penambahbaikan yang hebat berdasarkan versi sebelumnya, dan telah membuat kejayaan dalam kedua-dua penggunaan dan ketepatan pengiraan, ia sentiasa berdasarkan akustik geometri, jadi ia pasti akan dihadkan oleh akustik geometri. Sebagai contoh, kesan simulasinya dalam ruang frekuensi rendah atau berskala kecil agak lemah, yang pasti akan mengurangkan skop aplikasinya. Untuk contoh lain, ia hanya boleh memberikan hasil simulasi sumber bunyi mudah (seperti sumber titik) pada titik tertentu, tetapi ia tidak berdaya untuk memindahkan sumber bunyi, sumber bunyi yang diedarkan, sumber bunyi arah dan situasi yang lebih kompleks

Gambar rajah kesan simulasi komputer medan bunyi Teater Pusat Radio dan Televisyen Nanjing

LMSSYSNOISE--Perisian Analisis Gandingan Getaran Akustik SYSNOISE ialah perisian analisis getaran akustik yang paling maju di pasaran, tetapi ia tidak memerlukan pengguna menjadi pakar akustik.
SYSNOISE ialah perintis dalam reka bentuk, diagnosis kerosakan dan pengoptimuman medan getaran akustik global, dengan fungsi yang berkuasa. Daripada ramalan medan bunyi rongga kepada analisis medan bunyi di sekeliling objek, ia juga boleh mengira tindak balas struktur di bawah tindakan medan bunyi, sekali gus membantu jurutera kawalan bunyi untuk mengoptimumkan ciri getaran akustik produk. Pengguna cemerlang SYSNOISE ialah semua jenis kakitangan teknikal dalam industri, seperti: jurutera penyelidikan dan pembangunan seperti fleksibiliti, pengguna sekali-sekala memerlukan antara muka grafik yang mudah difahami, dan jurutera reka bentuk bergantung pada "ahli sihir" dalam talian untuk membantu mereka menyelesaikan analisis. Sinaran bunyi daripada sumber getaran mengira medan bunyi yang dipancarkan pada permukaan dan mana-mana titik objek daripada hasil pengukuran getaran atau hasil pengiraan unsur terhingga. Sebagai contoh: bunyi enjin dan pemampat, sinaran bunyi pembesar suara. Pengagihan medan bunyi meramalkan medan bunyi dan getaran struktur yang terbentuk di sekeliling struktur dalam medan bunyi. Sebagai contoh: pengesanan kapal selam, kesan penebat bunyi penghalang bunyi jalan raya. Perambatan laluan struktur mengira tindak balas getaran paksa struktur yang disebabkan oleh pengujaan dinamik dan medan bunyi yang dijana. Sebagai contoh: reka bentuk pendakap enjin, pengaruh ketidakseimbangan rotor.
Kehilangan penghantaran laluan udara mengira ciri-ciri kehilangan penghantaran plat nipis dalam medan bunyi, saiz getaran teruja, dan medan bunyi pada kedua-dua belah plat. Sebagai contoh: getaran satelit yang disebabkan oleh bunyi penghantaran, penyebaran gelombang bunyi melalui panel hiasan, bunyi mesin basuh pinggan mangkuk