Cinema Acoustics Simulatiesoftware CARA

1. de Kamerbasics (Wizard voor nieuw kamerontwerp)

Met 'New Room Design' kun je gemakkelijk een nieuwe kamer opzetten. Er zijn vier opties: ruimteplanningssjabloon, afmetingen, wandmaterialen en luidsprekerconfiguratie.

Eerst moet u een sjabloon voor het ruimteplan selecteren, dat een eenvoudige rechthoek of een andere vorm kan zijn, zoals een L-vorm.

Op de tweede pagina moet je de basisdimensies van de kamer definiëren. Druk op F10 om niet-metrische eenheden zoals voet in te voeren. Als je een hellend plafond wilt maken, voer dan de maximale afmetingen van de kamer in.

Opmerking: de hoogte van de ruimte kan niet worden gewijzigd nadat de wizard is gesloten.

Op de derde pagina kies je de basismaterialen. De materialen van de vloer, muren en plafond bepalen de akoestische eigenschappen (geluidsabsorptiecoëfficiënt).

"Gridpuntniveau" is de hoogte van het rasterniveau, dat bij het luisterende oor moet worden gepolijst. De standaard 100 cm gaat ervan uit dat de luisteraar op de bank zit.

Selecteer op de laatste pagina de luidsprekerconfiguratie. U kunt kiezen uit surround geluidsconfiguraties zoals stereo en quadrafonisch.

CARA 2.1 PLUS bevat 10 digitale surroundconfiguraties om aan toekomstige ontwikkelingsbehoeften te voldoen.

2. Het is een onmogelijke zaak. Verander de kamerplannen
Als uw kamertype niet beschikbaar is in de kamertemplate, kunt u de dichtstbijzijnde template selecteren en het plan wijzigen. Selecteer vloerplan in het menu Teken.
Selecteer een hoekpunt of klik op de binnenkant van de muur om een hoekpunt in te voeren.
Gebruik de hulplijnen 'Richtlijnen' om uw kamerplan nauwkeurig te meten.
Klik op de omringende markeringen om aanvullende regels toe te voegen en te verwijderen. In het menu Bekijk vindt u meer hulpmiddelen om het ontwerp van de kamer te vergemakkelijken.
Zij zijn:
'Snap to Floor Plan' Aanpassen aan de structuur van het plan
'Snap to Object Points' Aanpassen aan objectpunten
'Gebruik van de lijnen' Aanpassen aan de hulplijnen
'Grid gebruiken' Aanpassen aan het net

3. Het is een onmogelijke zaak. Inbrengmeubelen
Selecteer Load Group in het menu Bewerken om meubels uit de CARA meubeldatabase te selecteren om in je kamerontwerp te plaatsen. Daarnaast kunt u ook meubels op maat maken. Het meubilair bestaat uit verschillende 3D-objecten en wordt opgeslagen in de database en kan worden gebruikt in andere ruimteontwerpen.
In het ontwerp van de ruimte kunnen 3D-objecten (meubels) naar believen worden vervormd en verplaatst. 3D-objecten worden niet alleen gebruikt om meubels te simuleren, maar kunnen ook voor veel meer toepassingen worden gebruikt, zoals binnenmuren, deurframes, vensterbank, balken, hellende plafonds, terrassen, etc. Je moet er echter rekening mee houden dat de berekeningstijd voor automatische positie-optimalisatie bijvoorbeeld Het is daarom niet nodig alle meubels te beschouwen. De meubels die dicht bij de luidsprekers of de luisteraar worden geplaatst, hebben de grootste invloed op de geluidskleur. Ook hebben grote meubels een grotere impact dan kleine meubels.
Bovendien evalueert de nieuwe CARA 2.1 PLUS-functie 'Acoustic Ambiance' de akoestische eigenschappen van uw ruimte en stelt het voor om deze te verbeteren.
Daarom zijn er 2 suggesties voor het ontwerp van de kamer:
Maak een nieuw, gedetailleerd ontwerp van de kamer, waarbij u ervoor moet zorgen dat alle meubels en materialen worden gebruikt. Gedetailleerde informatie is in de akoestische omgeving analyse.
Maak een nieuw minimalistisch ontwerp met alleen de hoofdmeubels. De berekening bepaalt het geluidsveld en de optimalisatie van de luidsprekers en de luisterpositie, wat minder tijd kost maar minder nauwkeurig is.

4. Het is een zaak van de Materiaaloppervlakken
De materialen voor de kamermuren en 3D-objecten kunnen worden geselecteerd uit de materiaaldatabase. De geluidsabsorptiecoëfficiënt van het materiaal heeft invloed op de weerklinktijd en dus op de beoordeling van de akoestische omgeving.
U kunt ook specifieke rechthoekige gebieden (materiaaloppervlakken) in de muur definiëren om deuren, ramen, gordijnen, tapijten te simuleren. Gewoonlijk verschillen hun geluidsabsorptiecoëfficiënten van de respectieve wandoppervlakken.
Materiële oppervlakken en muren zijn tweedimensionaal en verlengen de berekeningstijd niet, maar 3D-objecten zijn driedimensionaal, zoals meubels, en verlengen de berekeningstijd aanzienlijk omdat 3D-objecten geluidsabsorptie en reflectieoppervlakken in de kamer toevoegen.
Gebruik gidsen om de afmetingen van materiaaloppervlakken nauwkeurig te bepalen.

5. De Materiaalkeuze
De materialen voor de kamermuren en de oppervlakken van 3D-objecten worden gekozen uit de materiaaldatabase. De in de materiaalgegevens gespecificeerde geluidsabsorptiecoëfficiënt wordt in het dialoogvenster weergegeven met behulp van een frequentiebeschrijving.
"Beschrijving" bevat een beschrijving van het geselecteerde materiaal.
De gekleurde gebieden tonen de textuur van het materiaal, die wordt gebruikt in de 3D-weergave en in de 2D-weergave van vloer, plafond en muren.
"Materiële groepen" geeft aan in welke groep het materiaal is gegroepeerd.

6. Het is een schande. Geluidsomgeving
De akoestische omgeving van een ruimte wordt voornamelijk weerspiegeld door de weerkaatstijd, of de tijd die nodig is om de geluidsterkte van het akoestisch veld (energie-dichtheid) met 60 dB te verminderen nadat de geluidsbron is gestopt. Deze tijd hangt nauw samen met de grootte van de ruimte en de absorptie van geluidsgolven door de muren en meubels in de kamer. Sterke absorptie betekent een lange weergaloze tijd, zwakke absorptie betekent een lange weergaloze tijd.

Lange weergeluidsduur: zeer echo-ruimtes
Langere weerkaatstijden komen voor in grote, lege ruimtes, zoals kerken, en in ruimtes met sterke reflecties, zoals met tegels beklede badkamers. Veel mensen beschrijven de omgeving van deze kamers als "levend" of "echo". In deze kamers is de spraakverstabiliteit laag, stemmen zijn schrill en applaus kan echo's veroorzaken. Deze echo's zijn misschien meer merkbaar in verschillende delen van de kamer.
Korte weergeluidingstijd: bekrompen of saaie ruimtes
In ruimtes met veel geluidsdemping komt er een korte weerklinktijd voor. Hierdoor voelt de kamer kleiner aan dan ze eigenlijk is. Dit kan ertoe leiden dat de meeste mensen een kameromgeving als "kramp" of "vervelig" zien. Bibliotheken zijn hier een voorbeeld van. Mensen beoordelen de grootte van een kamer op basis van de weergaloze tijd.
De weerklinktijd kan kleur veroorzaken.
Een typische kamer absorbeert hogere frequenties meer dan lage frequenties, waardoor de weerklinktijd van lage frequenties veel langer is dan die van middellange of hoge frequenties. De dunne rode lijn in het dialoogvenster is een voorbeeld van een kamer die ideaal voelt. De groene lijn toont de bovenste en onderste grenzen van de ideale weergaloze tijd op het frequentiespectrum. Wanneer de weerklinktijd afwijkt van dit bereik, zien mensen het geluid als onnatuurlijk of met een sterke kleur.
CARA kan u helpen uw kameromgeving te verbeteren
CARA zal u helpen bepalen hoeveel de weerklinktijd afwijkt van het ideale frequentiebereik. Bij deze berekeningen wordt rekening gehouden met de structuur van de kamer, evenals met de gebruikte meubels en materialen. Deze berekeningen zijn onafhankelijk van het luidsprekerstelsel.
Na berekening beschrijft CARA de akoestische omgeving van de ruimte en stelt het verbeteringen voor. Meestal betekent dit het toevoegen of verwijderen van meubels of het veranderen van het materiaal van het oppervlak van de kamer.
- Zeven. Sprekers en luisterpositie
De laatste stap in het ontwerp van de ruimte is het bepalen van de luisterpositie en het selecteren van de luidsprekers uit de luidsprekerbibliotheek en ze in de werkelijke positie plaatsen. Als u de luisterpositie eerst plaatst, wordt de oriëntatie van de hoofdluidsprekers automatisch aangepast.

Het plaatsingsgebied (rechthoek) rond de luidsprekers en het plaatsingsgebied van de geluidsopnamepositie moeten worden verstelbaar. De 'positieregebied' kan worden aangepast met een rechthoekig vak. U kunt een speciale vorm van het positioneringsgebied, zoals L-vormige of twee afzonderlijke rechthoekige gebieden, specificeren. Wanneer de automatische positieoptimalisatie is geleerd, kunnen de luidsprekers en de luisterpositie in deze gebieden worden verplaatst om de beste positie te vinden.
Met de rechtermuisknop op de luidspreker of de luisterpositie kunt u de afstand en verticale hoogte van het plaatsingsgebied van de vloer aanpassen. Zodra het ontwerp is voltooid, kunt u op CARACALC klikken vanuit de werkbalk van de CARACAD-module om de akoestische berekening van de ruimte te starten.
8. Het is een schande. 3D-uitzicht van de 3D-kamer

In de module '3D View' kunt u in de virtuele ruimte lopen die u ontworpen hebt en uw ontwerp controleren.
Dit is in veel gevallen zeer handig, waar het moeilijk is om het 3D-effect te voorstellen op basis van de plattegrond. Vooral als u een complexe ruimte met hellende plafonds, slaapkamers enz. hebt ontworpen.
1. de Positioneel optimaliseren

Voordat u de Positional Optimization uitvoert, moet u de Parameter-instellingen oproepen vanuit het menu Opties. Stel bijvoorbeeld de maximale reflectieorde in op 4 of 5.
Daarnaast kunt u enkele symmetriebeperkingen gebruiken voor de Positioneel optimaliseren. Dit gaat om de instellingen van de hoofdluidspreker. U kunt verlangen dat de twee luidsprekers symmetrisch van de voor- of zijdewanden zijn gescheiden, die u kunt selecteren in het menu Opties / Variatieve bereikken.
Tijdens het optimalisatieproces zullen de posities van de luidsprekers en de luisterpositie in het hoofdvenster na elke optimalisatie veranderen. Tegelijkertijd wordt de SPL-frequentiereactiecurve, indien deze vooraf wordt weergegeven (menu Resultaten / Positioneel optimaliseren), ook bijgewerkt.
De Calculation Tracer toont het optimalisatieproces stap voor stap.
U kunt de berekening ook op elk moment onderbreken door in het menu Berekeningen te kiezen voor Stop. De huidige optimalisatie resultaten worden opgeslagen.
Soms moet u de optimalisatie opnieuw starten, bijvoorbeeld na aanpassing van de startpositie, het liggingsgebied en het maximale aantal reflecties.

2. Het is een onmogelijke zaak. Auralization
Met behulp van de geluidskaart en de koptelefoon kunt u in een virtuele ruimte luistertests uitvoeren, bijvoorbeeld door de verschillen tussen luidsprekers in verschillende posities te vergelijken.
Reactie van de overgangsruimte

De auralisatieberekening begint bij het berekeningsmenu en toont de resultaten in 'Transient Room Response' (TRR). TRR stelt CARA in staat de invloed van de geluidskleur in de ruimte op de muziekweergave te bepalen.
Auralization berekeningen gebruiken een vaste frequentie stap grootte, 0,1... 2,5 Hz. Het totale aantal frequentiebasispunten is tot 500.000. In tegenstelling hiertoe gebruiken CARA-berekeningen, zoals speciale berekeningen en geluidsveldberekeningen, een vaste frequentiestapgrootte en hebben grotere korrelspunten op 118 frequentiebasispunten (logaritmische schaal).
De TRR kan worden weergegeven en opgeslagen voor verdere berekeningen. Via het menu Resultaten/Auralization: RIA.
Auralization, luistertest:

De auditieve auralizatietest vergelijkt de originele muziek met de muziek die door de luidsprekers in de ruimte wordt gereproduceerd. Om de muziekweergave van de luidsprekers te kunnen vaststellen, moet het oorspronkelijke muzieksignaal worden vermengd met de tijdelijke respons van de ruimte. Zowel het originele muzieksignaal als het gereproduceerde signaal worden met behulp van geluidsbestanden op de harde schijf opgeslagen. De luistertest wordt vervolgens uitgevoerd met behulp van de ETS Multi Media Player.
De originele muzieksignaalclip is vereist voor de luistertest. Kies de clip die je het leukst vindt of die je goed vindt. De muziekclip moet een zeer breed spectrum bieden (bas, middengebied en hoge frequenties) en relatief evenwichtig zijn in de hele muziekclip. Bijvoorbeeld: jazz, pop of rockmuziek.
De CARA-CD-ROM bevat een verscheidenheid aan muzieksamples.
U kunt ook ETS Multi Media Player gebruiken om de weergave van meerdere luidsprekers te vergelijken. Vergelijk verschillende variaties van dezelfde ruimte met het originele muzieksample, zoals verschillende luidsprekerposities. Bewaar het verwerkte geluidsbestand en vergelijk het dan in de speler.
Aanvullende opmerkingen:
De kamertransitorische respons (TRR) is de verandering in het geluidsdrukniveau in de luisterpositie in de loop van de tijd. Een enkele Dirac- (of delta) puls wordt uit de luidspreker uitgezonden, waarbij het oorspronkelijke geluid in de luisterpositie wordt gemeten en het geluid dat een en meerdere keren wordt gereflecteerd van de muren, het plafond, de vloer en het meubilair.
De bandbreedte die vereist is voor een echte Dirac-puls is niet geschikt voor luidsprekers. CARA houdt rekening met de elektro-akoestische omzetting door het type luidspreker in de berekening te selecteren.
De TRR-berekening van CARA is gebaseerd op de omgekeerde Fourier-transformatie van de frequentiereactie van de ontbonden geluidsdruk in de luisterpositie.
Het TRR-dialoogvenster toont positieve en negatieve geluidsdrukamplitudes en de resultaten van de vierkanten van deze amplitudes worden weergegeven in het Reverb-dialoogvenster en kunnen worden vergeleken met de hoge-resolutieversie in de speciale berekening.

3. Het is een onmogelijke zaak. Berekening van het geluidsveld

Naast automatische positie-optimalisatie is geluidsveldberekening de meest gebruikte en belangrijke functie in CARA.
Eerst, oproepen Parameter uit het menu Opties, zoals het aanpassen van de Maximale Reflectie Orde tot 4-5, voor de volgende stap van het geluidsveld berekening. Als je het niet erg vindt om meer berekeningstijd door te brengen, kun je deze waarde verhogen.
'Sound Field Calculations' bepaalt alle gegevens over de akoestiek van de ruimte, met 1.000 tot 3.000 gelijkmatig gespreide rasterpunten op het niveau van het oor van de luisteraar. Deze hebben betrekking op de geluidsdrukfrequentiereactie, positie, spraakduidelijkheid en ook de tijdscorrelatie van de geluidsgolven in de ruimte.
De resultaten van de berekeningen van het geluidsveld zijn gebaseerd op de huidige positie van de luidsprekers.
Op basis van deze resultaten kunt u de beste luisterpositie vinden, rekening houdend met kleur (lineariteit van de frequentiereactie), positie (geluidsbeeld) en spraakduidelijkheid.

Als de luidsprekerposities vast zijn, kan dit de positie-optimalisatie vervangen.

4. Het is een zaak van de Berekening van parameters
Met dit dialoogvenster kunt u de berekeningsparameters bewerken. Als u niet zeker weet of uw aanpassingen geschikt zijn, klikt u op 'Standard' om de standaardwaarden te gebruiken, die geschikt zijn voor de meeste situaties.

De maximale reflectieorde hangt samen met de berekeningsnauwkeurigheid, maar heeft ook invloed op de berekeningstijden "berekeningstijden".
Als je kamer veel veelhoeken bevat, zal de berekeningstijd aanzienlijk toenemen. In dergelijke gevallen kunt u de "Maximale reflectieorde" verminderen of sommige veelhoeken verwijderen (bijv. een aantal meubels verwijderen).
Het mogelijk maken van complexe wandimpedances zal de berekeningsnauwkeurigheid en berekeningstijd verhogen. De standaard wandimpedantie is echt.
Lange berekeningstijden leiden tot een hogere berekeningsnauwkeurigheid, dit is een basisregel.
De auralizatieparameters Maximale lengte en bemonsteringssnelheid bepalen de berekening van de kamertransitorische respons. TRR is de basis van auralization (luistertest). TRR bevat alle informatie over de invloed van de akoestiek op de muziekweergave in de ruimte.

Berekeningstijden Het dialoogvenster 'Berekeningstijden' toont het aantal zichtbare ruimtepolygonen en het totaal aantal ruimtepolygonen. Het aantal veelhoeken is afhankelijk van het werkelijke ontwerp van de ruimte en wordt door de CARACALC-module bepaald voordat de eerste ruimteacustica wordt berekend. Geluidsgolven kunnen alleen worden gereflecteerd (en gedeeltelijk worden opgenomen) op zichtbare muren (polyëdronen).
Bovendien is de begroting voor de vereiste berekeningstijd ook afhankelijk van het maximum aantal reflecties "Maximale reflectievolgorde".
De berekening van de tijd is slechts van toepassing op één luidspreker en één luisterpositie. De totale berekeningstijd is een veelvoud van het aantal luidsprekers en luisterposities.
De berekeningstijd voor rechthoekige ruimtes (zonder meubilair) is zeer kort (tot 1000 keer), omdat alle gereflecteerde geluidsgolven kunnen worden bepaald en gevolgd voordat de eigenlijke akoestische berekening wordt uitgevoerd.

5. De Berekeningstracker

De tracker geeft informatie over de huidige stand van de akoestische berekening. De voortgangsbalk toont de tijd die met één luidspreker en één luisterpositie is doorgebracht.
Bij de berekening van het geluidsveld wordt het aantal luisterposities "Listening Positions" weergegeven als het aantal dat nog niet is berekend. De berekening kan op elk moment worden gestopt, maar de berekeningsresultaten worden gewist.
Bij automatische positie-optimalisatie wordt het aantal proeven "Proeven", het aantal optimalisaties "Optima", de startdeviatie "Startdeviatie", de optimale afwijking van de huidige beste positie "Optimale afwijking" en de huidige afwijking "Huidige afwijking" weergegeven.
De positie-optimalisatie kan ook op elk moment worden gestopt, in welk geval de huidige geoptimaliseerde positie en de overeenkomstige akoestische resultaten op de harde schijf kunnen worden opgeslagen.

6. Het is een schande. Vergelijking: CARA en werkelijke meting

De bovenstaande figuur toont de vergelijking van de geluidsdrukfrequentiereactie berekend met CARA (rood) en de werkelijke meetresultaten (groen).
De grootte van de luisterruimte (L/W/H) 8,06/5,87/2,62 m. Er is een geluidsdempende schuimrubber in de voorste hoek. Voorin is een 60 cm diepe boekenkast met deuren. Aan de linkerwand is ook een boekenplank van ongeveer 8 vierkante meter.
De twee-richtingsproefluidspreker wordt op een 90 cm hoge standaard geplaatst, op 3 meter afstand van de microfoon, 1,6 meter afstand van de voormuur en 1,8 meter afstand van de linkermuur.
De frequentiereactie wordt berekend met een maximum aantal reflecties van 12.
De vergelijking toont aan dat de CARA-berekeningen zeer goed overeenkomen met de werkelijke metingen. We weten niet of andere akoestische simulatie software ook kan. Het is mogelijk dat de meeste andere software het fasegedeelte van de complexe geluidsdrukamplitude niet in aanmerking neemt. Bovendien is het model van de spreker misschien niet erg nauwkeurig.
CARA simuleert bijvoorbeeld de geluidsstraling van de luidspreker met behulp van 4000 complexe frequentiereacties (1000 richtingen rond de luidspreker, 4 verschillende afstanden) van 5 tot 40,960 Hz (1/9 octaafinterval).