Computerondersteunde akoestische ontwerp--Introductie van RAYNOISE geometrische akoestiek software

RAYNOISE is een grootschalig geluidsveldsimulatiesysteem dat is ontwikkeld door LMS, een Belgisch bedrijf voor akoestisch ontwerp. De belangrijkste functie is het simuleren van verschillende akoestische gedragingen van gesloten of open ruimtes en semi-gesloten ruimtes. Het kan nauwkeurig het fysieke proces van geluidsverspreiding simuleren, waaronder: spiegelreflectie, diffuse reflectie, absorptie door muur en lucht, diffractie en transmissie, en kan uiteindelijk het luistereffect van de ontvangende positie opnieuw creëren. Het systeem kan op grote schaal worden gebruikt in het ontwerp van geluidskwaliteit in hallen, industriële geluidsvoorspelling en -controle, ontwerp van opnamesystemen, ontwerp van spraaksystemen op openbare plaatsen zoals luchthavens, metro's en stations en schatting van geluid op wegen, spoorwegen en stadions

Om het akoestische medium te beschrijven, gebruikt SYSNOISE de meest geavanceerde numerieke methoden. Deze zijn gebaseerd op directe en indirecte grenselementenmethoden of akoestische vergelijkingen van akoestische eindige elementen/oneindige elementen. De structuur zelf wordt uitgedrukt door een structureel eindige element model, dat kan worden geïmporteerd uit alle reguliere structurele eindige elementen en mesh generatie tools. Alle analyse-modules zijn volledig geïntegreerd in de kernomgeving en ondersteunen multi-modellen en 3D-graphics.
SYSNOSISE heeft krachtige geïntegreerde pre- en postverwerkingsfuncties, met netwerkpesten en correctietools. Naverwerking kan kleurenfoto's, vectorvelden, vervormde structuren, evenals XY-grafieken, streepjesgrafieken en polaire coördinatengrafieken tekenen, en omvat ook animatieweergave en geluidsopname.
De basisprincipes van het RAYNOISE-systeem

Het RAYNOISE-systeem kan in wezen worden beschouwd als een geluids-auralesysteem (zie referentie [1] voor details over "aurales"). Het is voornamelijk gebaseerd op geometrische akoestiek. Geometrische akoestiek veronderstelt dat geluidsgolven in een akoestische omgeving zich in alle richtingen verspreiden in de vorm van geluidsgrenzen. Nadat de geluidslijnen met het medium of het interfacesysteem (zoals de muur) botsen, gaat een deel van de energie verloren. Op deze manier verschilt ook de energieophoepeling van geluidsgolven op verschillende posities in het geluidsveld. Als een akoestische omgeving als een lineair systeem wordt beschouwd, dan is alleen de impulsrespons van het systeem bekend om het akoestische effect op elke positie in de akoestische omgeving te verkrijgen uit de kenmerken van de geluidsbron. Daarom is het verkrijgen van de impulsrespons de sleutel tot het hele systeem. In het verleden werden meestal simulatiemethoden gebruikt, dat wil zeggen met behulp van schaalmodellen om impulsreacties te verkrijgen. Sinds het einde van de jaren tachtig, met de snelle ontwikkeling van de computertechnologie, is digitale technologie geleidelijk aan dominant geworden. De kern van digitale technologie is het gebruik van multimediacomputers voor het modelleren en programmeren om impulsreacties te berekenen. Deze technologie is eenvoudig, snel en heeft een voortdurend verbeterde nauwkeurigheid, die ongeëvenaard is door analoge technologie. Er zijn twee bekende methoden voor het berekenen van de impulsrespons: Mirror Image Source Method (MISM) en Ray Tracing Method (RTM). Beide methoden hebben hun eigen voordelen en nadelen [1]. Later ontstonden er methoden die deze combineren, zoals de conische balkmethode (CBM) en de driehoekige balkmethode (TBM) [1]. RAYNOISE gebruikt deze twee methoden in combinatie als kerntechnologie voor de berekening van de geluidsveldimpulsrespons [2].

Computersimulatie-effectdiagram van het geluidsveld van Laiwu Auditorium

Toepassing van het RAYNOISE-systeem
RAYNOISE kan op grote schaal worden gebruikt voor industriële geluidsvoorspelling en -beheersing, milieuacoustiek, architecturale akoestiek en het ontwerp van gesimuleerde reële systemen, maar de oorspronkelijke bedoeling van de ontwerper was nog steeds ruimteakoestiek, dat wil zeggen dat het Om de geluidskwaliteit van een zaal te ontwerpen, is de eerste vereiste om nauwkeurig en snel een driedimensionaal model van de zaal te maken, omdat dit rechtstreeks verband houdt met de nauwkeurigheid van de computersimulatie. Het RAYNOISE-systeem biedt een vriendelijke interactieve interface voor computermodellering. Gebruikers kunnen rechtstreeks driedimensionale modellen invoeren die door AutoCAD of HYPERMESH zijn gegenereerd, of modellen uit de systeemmodelbibliotheek selecteren en de definitie van het model voltooien. De belangrijkste stappen van het modelleren zijn:
(1) Start RAYNOISE;
2) Kies het model;
(3) Voer de geometrische afmetingen in;
4) De materialen en eigenschappen van elk oppervlak (met inbegrip van de geluidsabsorptiecoëfficiënt, enz.) worden bepaald;
(5) De kenmerken van de geluidsbron worden bepaald;
(6) Definieer het ontvangende veld;
(7) Andere instructies of definities, zoals het aantal geluidslijnen, het aantal reflectie niveaus, enz.
De gebruiker kan met de muis de kenmerken van het gedefinieerde model en de interne structuren ervan vanuit verschillende hoeken op het scherm (onderscheiden door kleur) bekijken. Dan kan de berekening worden gestart. Door de berekeningsresultaten te verwerken kunnen akoestische parameters zoals geluidsdrukniveau, geluidsniveau A, echogram en frequentie-impulsresponsfunctie op een bepaald punt in het ontvangende veld van belang worden verkregen. Als je het luistereffect van dit punt wilt weten, kun je eerst de impulse-respons omzetten in een binaurale transferfunctie en het opslokken met het droge signaal dat vooraf in de anechoic-kamer is opgenomen, zodat je het luistereffect van dit punt door je oren kunt horen.

Computeraccustisch ontwerp simulatie effect diagram van het Nationaal Theater

Kenmerken van regenroos

In vergelijking met andere geluidsveldsimulaties die in de afgelopen 10 jaar zijn verschenen, zoals Signalgic's Hypersignal-Acoustic3.4 en EASE2.0, is RAYNOISE volwassener in termen van gebruik en functie. Het heeft een relatief compleet en onafhankelijk auralizatiesysteem gevormd. Hypersignal-Acoustic3.4 kan alleen dienen als een software- en hardware-interface voor andere auralization software [3], dat wil zeggen, het kan alleen het werk van het convolveren van het droge signaal met de impulsrespons van andere software en het simuleren van het luistereffect voltooien; EASE2.0 moet ook worden

Computersimulatie-effectdiagram van het geluidsveld van de concertzaal van de militaire band

De tekortkomingen van RAYNOISE

Hoewel het RAYNOISE Revision 3.0-systeem echter grote verbeteringen heeft aangebracht ten opzichte van de vorige versies en doorbraken heeft gemaakt in zowel het gebruik als de berekeningsnauwkeurigheid, is het altijd gebaseerd op geometrische akoestiek, zodat het onvermijdelijk door geometrische akoestiek wordt beperkt Zo is het simulatie-effect in lage frequentie of kleine ruimtes relatief slecht, wat onvermijdelijk het toepassingsgebied aanzienlijk zal beperken. Bijvoorbeeld, het kan alleen de simulatie resultaten van eenvoudige geluidsbronnen (zoals puntbronnen) op een bepaald punt, maar het is machteloos voor bewegende geluidsbronnen, gedistribueerde geluidsbronnen, directionele geluidsbronnen en meer complexe situaties

Computersimulatie-effectdiagram van het geluidsveld van het Nanjing Radio and Television Center Theater

LMSSYSNOISE - Software voor de analyse van akoestische trillingen is de meest geavanceerde software voor de analyse van akoestische trillingen op de markt, maar het vereist niet dat gebruikers akoestische experts zijn.
SYSNOISE is een pionier in het ontwerp, de foutdiagnoses en de optimalisatie van het wereldwijde akoestisch trillingsveld, met krachtige functies. Van de voorspelling van het geluidsveld van de holte tot de analyse van het geluidsveld rond het object, het kan zelfs de reactie van de structuur onder de werking van het geluidsveld berekenen, waardoor geluidscontrole ingenieurs helpen de akoestisch-vibratieve eigenschappen van het product te optimaliseren. De uitstekende gebruikers van SYSNOISE zijn allerlei technische personen in de industrie, zoals: onderzoek- en ontwikkelingsingenieurs die van flexibiliteit houden, incidentele gebruikers die een eenvoudig te begrijpen grafische interface nodig hebben en ontwerpinstellingen die vertrouwen op online "wizards" om de analyse te voltooien. De geluidsstraling van trillingsbronnen berekent het uitgestraalde geluidsveld op het oppervlak en elk punt van het object aan de hand van de resultaten van de trillingsmeting of de resultaten van de berekening van eindige elementen. Bijvoorbeeld: het lawaai van de motor en de compressor, de geluidsstraling van de luidspreker. De geluidsveldverdeling voorspelt het geluidsveld en de structurale trillingen die zich rond de structuur in het geluidsveld vormen. Bijvoorbeeld: onderzeese detectie, geluidsisolatie van weggeluidsbarrières. De structurele padverspreiding berekent de gedwongen trillingsrespons van de structuur veroorzaakt door dynamische opwinding en het gegenereerde geluidsveld. Bijvoorbeeld: ontwerp van motorbeugel, invloed van rotor onevenwicht.
Het luchtwegtransmissieverlies berekent de transmissieverlieskenmerken van de dunne plaat in het geluidsveld, de grootte van de opgewonden trillingen en het geluidsveld aan beide zijden van de plaat. Bijvoorbeeld: satelliettrillingen veroorzaakt door transmissieruis, de verspreiding van geluidsgolven door decoratieve panelen, afwasmachine geluid