Software de simulação acústica de cinema CARA

1. Noções básicas de sala (Assistente de design de nova sala)

Novo design de sala' permite que você configure facilmente uma nova sala. Existem quatro opções: modelo de planta da sala, dimensões, materiais de parede e configuração do alto-falante.

Primeiro, você precisa selecionar um modelo de planta de quarto, que pode ser um retângulo simples ou outra forma, como uma forma de L.

Na segunda página, você precisa definir as dimensões básicas da sala. Pressione F10 para inserir unidades não métricas, como pés. Se você quiser fazer um teto inclinado, insira as dimensões máximas da sala.

Nota: A altura da sala não pode ser alterada depois que o assistente é fechado.

Na terceira página, selecione os materiais básicos. Os materiais do piso, paredes e teto determinam as propriedades acústicas (coeficiente de absorção sonora).

"Nível de pontos de grade" define a altura do nível de grade, que é recomendado para estar nivelado com o ouvido atento. Os 100 cm padrão pressupõem que o ouvinte está sentado no sofá.

Na última página, selecione a configuração do alto-falante. Você pode escolher configurações de som surround, como estéreo e quadrafônico.

O CARA 2.1 PLUS inclui 10 configurações de surround digital para atender às necessidades futuras de desenvolvimento.

2. Modifique a planta da sala
Se o seu tipo de quarto não estiver disponível no modelo de quarto, você poderá selecionar o modelo mais próximo e modificar a planta. Selecione Planta baixa no menu Desenhar.
Selecione um ponto de canto ou clique na borda interna da parede para inserir um ponto de canto.
Use as linhas auxiliares 'Diretrizes' para medir com precisão a planta do seu quarto.
Clique nos marcadores ao redor para adicionar e excluir linhas auxiliares. No menu Exibir, você pode encontrar mais ferramentas para facilitar o design da sala.
Eles são:
'Snap to Floor Plan' Adapte-se à estrutura da planta
'Ajustar aos pontos do objeto' Adaptar-se aos pontos do objeto
'Usar linhas guia' Adapte-se às linhas auxiliares
'Usar grade' Adapte-se à grade

3. Insira móveis
Selecione Carregar grupo no menu Editar para selecionar móveis do banco de dados de móveis CARA para colocar no design da sala. Além disso, você também pode personalizar móveis. O mobiliário é composto por vários objetos 3D e será salvo no banco de dados e poderá ser usado em outros projetos de ambientes.
No design da sala, os objetos 3D (móveis) podem ser distorcidos e movidos à vontade. Os objetos 3D não são usados apenas para simular móveis, mas também podem ser usados para muitas outras aplicações, como paredes internas, caixilhos de portas, peitoris de janelas, vigas, tetos inclinados, terraços, etc. No entanto, você deve levar em consideração que o tempo de cálculo para otimização automática da posição, por exemplo, aumenta com o número de superfícies reflexivas ou absorventes na sala. Portanto, não é necessário considerar todos os móveis. Móveis colocados perto dos alto-falantes ou do ouvinte têm o maior impacto na coloração do som. Além disso, móveis grandes têm um impacto maior do que móveis pequenos.
Além disso, a nova função CARA 2.1 PLUS 'Acoustic Ambiance' avalia as propriedades acústicas da sua sala e sugere algumas melhorias.
Portanto, existem 2 sugestões para o design da sala:
Crie um novo design detalhado da sala, certificando-se de incluir todos os móveis e superfícies materiais. Informações detalhadas estão na análise do Ambiente Acústico.
Crie um novo design de quarto minimalista apenas com os móveis principais. O cálculo determina o campo sonoro e a otimização dos alto-falantes e da posição de audição, o que leva menos tempo, mas é menos preciso.

4. Superfícies de materiais
Os materiais para as paredes da sala e objetos 3D podem ser selecionados no banco de dados de materiais. O coeficiente de absorção sonora do material afeta o tempo de reverberação e, portanto, a avaliação do ambiente acústico.
Também é possível definir áreas retangulares específicas (superfícies de material) dentro da parede para simular portas, janelas, cortinas, tapetes. Normalmente, seus coeficientes de absorção sonora são diferentes das respectivas superfícies das paredes.
As superfícies e paredes dos materiais são bidimensionais e não aumentam o tempo de cálculo, mas os objetos 3D são tridimensionais, como móveis, e aumentarão significativamente o tempo de cálculo porque os objetos 3D adicionam superfícies de absorção e reflexão sonora na sala.
Use guias para determinar com precisão as dimensões das superfícies do material.

5. Seleção de material
Os materiais para as paredes do ambiente e superfícies de objetos 3D são selecionados no banco de dados de materiais. O coeficiente de absorção sonora especificado nos dados do material é exibido na caixa de diálogo usando um gráfico de resposta de frequência.
'Descrição' contém uma descrição do material selecionado.
As áreas coloridas mostram a textura do material, que é usada na visualização 3D e na visualização 2D do piso, teto e paredes.
'Grupos de materiais' indica em qual grupo o material está agrupado.

6. Ambiente acústico
O ambiente acústico de uma sala é refletido principalmente pelo tempo de reverberação, ou o tempo que leva para a intensidade do campo acústico (densidade de energia) decair em 60dB após a parada da fonte sonora. Este tempo está intimamente relacionado ao tamanho da sala e à absorção de ondas sonoras pelas paredes e móveis da sala. Absorção forte significa um longo tempo de reverberação, absorção fraca significa um longo tempo de reverberação.

Longo tempo de reverberação: salas muito ecoantes
Longos tempos de reverberação ocorrem em salas grandes e vazias, como igrejas, e em salas com fortes reflexos, como banheiros de azulejos. Muitas pessoas descrevem o ambiente dessas salas como "ao vivo" ou "ecoando". Nessas salas, a inteligibilidade da fala é baixa, as vozes são estridentes e as palmas podem causar ecos de vibração. Esses ecos podem ser mais perceptíveis em diferentes partes da sala.
Tempo de reverberação curto: salas apertadas ou chatas
Tempos de reverberação curtos ocorrem em salas com muito amortecimento de som. Isso faz com que a sala pareça menor do que realmente é. Isso pode fazer com que a maioria das pessoas perceba o ambiente de uma sala como "apertado" ou "chato". As bibliotecas são um exemplo disso. As pessoas julgam o tamanho de uma sala com base no tempo de reverberação.
O tempo de reverberação pode causar coloração
Uma sala típica absorve mais altas frequências do que baixas frequências, fazendo com que o tempo de reverberação das baixas frequências seja muito maior do que o das frequências médias ou altas. A linha vermelha fina na caixa de diálogo é um exemplo de uma sala que parece ideal. A linha verde mostra os limites superior e inferior do tempo ideal de reverberação no espectro de frequência. Quando o tempo de reverberação se desvia dessa faixa, as pessoas percebem o som como não natural ou com coloração forte.
O CARA pode ajudá-lo a melhorar o ambiente da sua sala
O CARA ajudará você a determinar o quanto o tempo de reverberação se desvia da faixa ideal de frequência. Esses cálculos levam em consideração a estrutura da sala, bem como os móveis e materiais utilizados. Esses cálculos são independentes do sistema de alto-falantes.
Após o cálculo, o CARA descreve o ambiente acústico da sala e sugere melhorias. Normalmente, isso significa adicionar ou remover móveis ou alterar o material da superfície da sala.
7. Alto-falantes e posição de audição
A última etapa no design da sala é determinar a posição de audição e selecionar os alto-falantes da biblioteca de alto-falantes e colocá-los na posição real. Se você colocar a posição de audição primeiro, a orientação dos alto-falantes principais será ajustada automaticamente.

Ajuste a área de posicionamento (retângulo) ao redor dos alto-falantes, bem como a área de posicionamento da posição de absorção de som. A 'Região de Posicionamento' pode ser redimensionada por uma caixa retangular. Você pode especificar uma forma especial de área de posicionamento, como em forma de L ou duas áreas retangulares separadas. Quando a otimização automática da posição é aprendida, os alto-falantes e a posição de audição podem ser movidos dentro dessas áreas para encontrar a melhor posição.
Clicar com o botão direito do mouse no alto-falante ou na posição de audição permite ajustar a distância e a altura vertical da área de posicionamento do chão. Quando o projeto estiver concluído, você pode clicar em CARACALC na barra de ferramentas do módulo CARACAD para iniciar o cálculo acústico da sala.
8. 3D vista da sala 3D

No módulo 'Visualização 3D', você pode andar pela sala virtual que projetou e verificar seu design.
Isso é muito útil em muitos casos, onde é difícil imaginar o efeito 3D com base na planta baixa. Especialmente se você projetou uma estrutura de sala complexa com tetos inclinados, águas-furtadas, etc.
1. Otimização Posicional

Antes de executar a Otimização Posicional, você deve chamar as configurações de Parâmetro no menu Opções. Por exemplo, ajuste a Ordem máxima de reflexão para 4 ou 5.
Além disso, você pode usar algumas restrições de simetria para a Otimização Posicional. Isso envolve as configurações do alto-falante principal. Você pode exigir que os dois alto-falantes estejam espaçados simetricamente das paredes frontal ou lateral, que você pode selecionar no menu Opções / Intervalos variacionais.
Durante o processo de otimização, as posições dos alto-falantes e a posição de audição na janela principal mudarão após a conclusão de cada otimização. Ao mesmo tempo, se a curva de resposta de frequência SPL for exibida com antecedência (menu Resultados / Otimização Posicional), ela também será atualizada.
O Calculation Tracer exibe o processo de otimização passo a passo.
Você também pode interromper o cálculo a qualquer momento selecionando Interromper no menu Cálculos. Os resultados atuais da otimização são salvos.
Ocasionalmente, você precisa reiniciar a otimização, por exemplo, depois de ajustar a posição inicial, a área de localização, o número máximo de reflexões.

2. Auralização
Usando a placa de som e os fones de ouvido, você pode realizar testes de audição em uma sala virtual, por exemplo, comparar as diferenças entre alto-falantes em diferentes posições.
Resposta transitória da sala

O cálculo de auralização começa no menu Cálculo e exibe os resultados em 'Transient Room Response' (TRR). O TRR permite que o CARA determine a influência da coloração sonora da sala na reprodução da música.
Os cálculos de auralização usam um tamanho de passo de frequência fixo, 0,1 ... 2,5 Hz. O número total de pontos base de frequência é de até 500.000. Em contraste, os cálculos CARA, como cálculos especiais e cálculos de campo sonoro, usam um tamanho de passo de frequência fixo e têm pontos granulares maiores em 118 pontos base de frequência (escala logarítmica).
O TRR pode ser exibido e salvo para cálculos posteriores. Através do menu Resultados/Auralização: RIA.
Auralização, teste de audição:

O teste de audição de auralização compara a música original com a música reproduzida pelos alto-falantes da sala. Para estabelecer a reprodução musical dos alto-falantes, o sinal de música original deve ser misturado com a resposta transitória da sala. Tanto o sinal de música original quanto o sinal reproduzido são salvos no disco rígido usando arquivos de som. O teste de compreensão auditiva é então realizado usando o ETS Multi Media Player.
O clipe de sinal de música original é necessário para o teste de audição. Escolha o clipe que você mais gosta ou que acha bom. O clipe de música deve fornecer um espectro muito amplo (graves, médios e altas frequências) e ser relativamente equilibrado em todo o clipe de música. Por exemplo: Jazz, POP ou rock.
O CD-ROM CARA contém uma variedade de amostras de música.
Você também pode usar o ETS Multi Media Player para comparar a reprodução de vários alto-falantes. Compare diferentes variações da mesma sala com a amostra de música original, como diferentes posições de alto-falante. Salve o arquivo de som processado e compare-o no player.
Notas adicionais:
A resposta transitória da sala (TRR) é a mudança no nível de pressão sonora na posição de audição ao longo do tempo. Um único pulso Dirac (ou delta) é emitido pelo alto-falante, medindo o som original na posição de audição e o som refletido uma e várias vezes nas paredes, teto, piso e móveis.
A largura de banda necessária para um verdadeiro pulso Dirac não é adequada para alto-falantes. O CARA leva em consideração a conversão eletroacústica selecionando o tipo de alto-falante no cálculo.
O cálculo do TRR do CARA é baseado na transformação inversa de Fourier da resposta de frequência da pressão sonora decomposta na posição de audição.
A caixa de diálogo TRR exibe amplitudes de pressão sonora positivas e negativas, e os resultados dos quadrados dessas amplitudes são exibidos na caixa de diálogo Reverberação e podem ser comparados com a versão de alta resolução no cálculo especial.

3. Cálculo do campo sonoro

Além da otimização automática da posição, o cálculo do campo sonoro é a função mais comumente usada e importante no CARA.
Primeiro, chame Parâmetro no menu Opções, como ajustar a Ordem máxima de reflexão para 4-5, para a próxima etapa do cálculo do campo sonoro. Se você não se importa em gastar mais tempo de cálculo, pode aumentar esse valor.
'Cálculos de campo sonoro' determina todos os dados sobre a acústica da sala, com 1.000-3.000 pontos de grade uniformemente espaçados no nível do ouvido do ouvinte. Estes dizem respeito à resposta de frequência de pressão sonora, posição, clareza da fala e também à correlação de tempo das ondas sonoras na sala.
Os resultados dos cálculos do campo sonoro são baseados na posição atual dos alto-falantes.
Com base nesses resultados, você pode encontrar a melhor posição de audição levando em consideração a coloração (linearidade da resposta de frequência), a posição (imagem sonora) e a clareza da fala.

Se as posições dos alto-falantes forem fixas, isso pode substituir a 'Otimização Posicional'.

4. Calculando Parâmetros
Esta caixa de diálogo permite editar os parâmetros de cálculo. Se você não tiver certeza se seus ajustes são apropriados, clique em 'Padrão' para usar os valores padrão, que são adequados para a maioria das situações.

A Ordem Máxima de Reflexão está relacionada à precisão do cálculo, mas também afeta os tempos de cálculo 'Tempos de Cálculo'.
Se a sua sala contiver muitos polígonos, o tempo de cálculo aumentará significativamente. Nesses casos, você pode reduzir a 'Ordem Máxima de Reflexão' ou remover alguns polígonos (por exemplo, remover alguns móveis).
Habilitar impedâncias de parede complexas aumentará a precisão e o tempo de cálculo. A impedância de parede padrão é real.
Longos tempos de cálculo levam a uma maior precisão de cálculo, esta é uma regra básica.
Os parâmetros de auralização Comprimento Máximo e Taxa de Amostragem definem o cálculo da resposta transitória da sala. TRR é a base da auralização (teste de audição). O TRR contém todas as informações sobre o impacto da acústica da sala na reprodução de música na sala.

Tempos de cálculo A caixa de diálogo 'Calcular tempos' mostra o número de polígonos de ambiente visíveis e o total de polígonos de ambiente. O número de polígonos depende do projeto real da sala e é determinado pelo módulo CARACALC antes de iniciar o primeiro cálculo da acústica da sala. As ondas sonoras só podem ser refletidas (e parcialmente absorvidas) em paredes visíveis (poliedros).
Além disso, o orçamento para o tempo de cálculo necessário também depende do número máximo de reflexões 'Ordem Máxima de Reflexão'.
O tempo de cálculo envolve apenas um alto-falante e uma posição de audição. O tempo total de cálculo é um múltiplo do número de alto-falantes e posições de audição.
O tempo de cálculo para salas retangulares (sem móveis) é muito curto (até 1000 vezes), porque todas as ondas sonoras refletidas podem ser determinadas e rastreadas antes do cálculo acústico real.

5. Rastreador de cálculo

O rastreador exibe informações sobre o status atual do cálculo acústico. A barra de progresso mostra o tempo gasto envolvendo um alto-falante e uma posição de audição.
Durante o cálculo do campo sonoro, o número de posições de audição 'Posições de escuta' mostra o número que ainda não foi calculado. O cálculo pode ser interrompido a qualquer momento, mas os resultados do cálculo serão excluídos.
Durante a otimização automática da posição, o número de tentativas 'Tentativas', o número de otimizações 'Optima', o desvio inicial 'Desvio inicial', o desvio ideal da melhor posição atual 'Desvio Ótimo' e o desvio atual 'Desvio Atual' são exibidos.
A otimização da posição também pode ser interrompida a qualquer momento, caso em que a posição otimizada atual e os resultados acústicos correspondentes podem ser salvos no disco rígido.

6. Comparação: CARA e medição real

A figura acima mostra a comparação da resposta de frequência de pressão sonora calculada por CARA (vermelho) e os resultados reais da medição (verde).
Tamanho da sala de audição (C/L/A) 8,06/5,87/2,62 m. Há um absorvedor de som de espuma de borracha no canto frontal. Na frente está uma estante de 60 cm de profundidade com portas. Há também uma estante de cerca de 8 metros quadrados na parede esquerda.
O alto-falante de teste bidirecional é colocado em um suporte de 90 cm de altura, a 3 metros de distância do microfone, a 1,6 metros da parede frontal e a 1,8 metros da parede esquerda.
A resposta de frequência é calculada usando um número máximo de reflexões de 12.
A comparação mostra que os cálculos do CARA correspondem muito bem às medições reais. Não sabemos se outros softwares de simulação acústica também podem corresponder. É possível que a maioria dos outros softwares não considere a parte de fase da amplitude de pressão sonora complexa. Além disso, o modelo do alto-falante pode não ser muito preciso.
Por exemplo, o CARA simula a radiação sonora do alto-falante usando 4000 respostas de frequência complexas (1000 direções ao redor do alto-falante, 4 distâncias diferentes) de 5 a 40,960 Hz (intervalo de 1/9 de oitava).