Software de simulação de campo sonoro grande RAYNOISE da Bélgica

Introdução ao software de acústica geométrica raynois: RAYNOISE é um sistema de software de simulação de campo sonoro em larga escala desenvolvido pela empresa belga de design acústico LMS. Sua principal função é simular vários comportamentos acústicos de espaços fechados, espaços abertos e espaços semifechados. Ele pode simular com precisão o processo físico de propagação do som, incluindo: reflexão especular, reflexão difusa, absorção de parede e ar, difração e transmissão, e pode, em última análise, recriar o efeito de escuta da posição receptora. O sistema pode ser amplamente utilizado no projeto de qualidade de som do salão, previsão e controle de ruído industrial, projeto de equipamentos de gravação, projeto de sistema de voz em locais públicos, como aeroportos, metrôs e estações, e estimativa de ruído em estradas, ferrovias e estádios.
Princípios básicos do sistema RAYNOISE:
O sistema RAYNOISE pode ser considerado essencialmente como um sistema de auralização de qualidade sonora (para detalhes sobre "auralização", consulte a referência [1]). Baseia-se principalmente na acústica geométrica. A acústica geométrica pressupõe que as ondas sonoras em um ambiente acústico se propagam na forma de raios sonoros. Após colidir com um meio ou interface (como uma parede), uma parte da energia do raio sonoro será perdida. Desta forma, o modo de acumulação de energia da onda sonora em diferentes posições no campo sonoro também é diferente. Se um ambiente acústico é considerado um sistema linear, então o efeito acústico em qualquer posição no ambiente acústico pode ser obtido pelas características da fonte sonora apenas conhecendo a resposta ao impulso do sistema. Portanto, obter a resposta ao impulso é a chave para todo o sistema. No passado, o método analógico era o mais utilizado, ou seja, a resposta ao impulso era obtida por meio de um modelo em escala. Desde o final da década de 1980, com o rápido desenvolvimento da tecnologia da computação, a tecnologia digital tornou-se gradualmente dominante. O núcleo da tecnologia digital é usar computadores multimídia para construir modelos e programar para calcular respostas de impulso. Essa tecnologia é simples, rápida e possui as características de melhorar continuamente a precisão, inigualáveis pela tecnologia analógica. Existem dois métodos bem conhecidos para calcular as respostas ao impulso: o Mirror Image Source Method (MISM) e o Ray Tracing Method (RTM). Ambos os métodos têm suas próprias vantagens e desvantagens [1]. Posteriormente, foram desenvolvidos alguns métodos que os combinam, como o Método da Viga Cônica (CBM) e o Método da Viga Triangular (TBM) [1]. O RAYNOISE usa uma combinação desses dois métodos como sua tecnologia principal para calcular a resposta ao impulso do campo sonoro [2].

Aplicação do sistema RAYNOISE:

O RAYNOISE pode ser amplamente utilizado nas áreas de previsão e controle de ruído industrial, acústica ambiental, acústica arquitetônica e design de sistemas reais simulados, mas a intenção original do projetista ainda era a acústica da sala, ou seja, era usada principalmente para simulação computacional da qualidade do som do salão. Para projetar a qualidade do som do salão, primeiro é necessário estabelecer com precisão e rapidez um modelo tridimensional do salão, porque está diretamente relacionado à precisão da simulação computacional. O sistema RAYNOISE fornece uma interface interativa amigável para modelagem por computador. Os usuários podem inserir diretamente modelos tridimensionais gerados pelo AutoCAD ou HYPERMESH, ou podem selecionar modelos na biblioteca de modelos do sistema e concluir a definição do modelo. As principais etapas da modelagem incluem: (1) Iniciar o RAYNOISE; (2) Selecione o modelo; (3) Insira as dimensões geométricas; (4) Definir os materiais e propriedades de cada superfície (incluindo coeficiente de absorção sonora, etc.); (5) Definir as características da fonte sonora; (6) Defina o campo de recebimento; (7) Outras instruções ou definições, como o número de linhas sonoras consideradas, o número de níveis de reflexão, etc. O usuário pode usar o mouse para visualizar as características do modelo definido e suas estruturas internas de diferentes ângulos na tela (diferenciados pela cor). Então você pode iniciar o cálculo. Ao processar os resultados do cálculo, você pode obter parâmetros acústicos, como nível de pressão sonora, nível sonoro A, ecograma e função de resposta ao impulso de frequência de um determinado ponto no campo receptor de interesse. Se você ainda quiser saber o efeito de escuta deste ponto, você pode primeiro converter a resposta ao impulso em uma função de transferência binaural e convolvê-la com o sinal seco gravado na câmara anecóica com antecedência, para que você possa ouvir o efeito de escuta deste ponto através de seus ouvidos.

1. A origem da tecnologia de "redução de ruído local"

Atualmente, a poluição sonora é comum em locais industriais de campos de petróleo e gás. Na China, o controle de ruído tem as condições técnicas e os meios para se transformar de proteção passiva em proteção ativa, e pode começar a realizar o tratamento correspondente de locais de alto ruído de maneira direcionada. Nos últimos anos, os campos de petróleo da China National Petroleum Corporation começaram a aumentar o investimento em tratamento de riscos de ruído, e alguns campos de petróleo e gás realizaram projetos de tratamento de ruído em larga escala em locais de produção.

No caso de investimentos limitados em tratamento de ruído, a tecnologia informática avançada pode ser usada para alcançar a "redução do ruído local" em áreas locais, o que pode garantir que as rotas de patrulha de ponto fixo dos trabalhadores em trabalho sejam inferiores a 85 dB(A). Esta é a tecnologia de "redução de ruído local" no tratamento de ruído na indústria de petróleo e gás.

2. Tecnologia de "redução de ruído local" e software de simulação de campo sonoro Sistema RAYNOISE

Normalmente, para controle de ruído em plantas de campos de petróleo e gás com ruído excessivo, a maioria das empresas acústicas prefere cobrir as paredes e telhados internos com absorvedores de som de várias estruturas e materiais e, em seguida, realizar um isolamento acústico razoável e tratamento de redução de vibração no equipamento que emite alto ruído. Desde que a estrutura e os materiais adequados ao campo sonoro e às características de qualidade do som sejam usados, e fatores como ventilação, dissipação de calor, inspeção e manutenção do equipamento sejam levados em consideração, o esquema de design acima geralmente alcançará bons efeitos de redução de ruído. Sem dúvida, isso requer apoio suficiente ao investimento. Se o investimento da unidade de construção em projetos de controle de ruído for limitado ou se ela quiser usar um investimento limitado para o controle de mais locais com ruído excessivo, é necessária uma nova tecnologia como suporte. A maturidade final da tecnologia de "redução do ruído local" deve ser atribuída à aplicação do "software de simulação de campo sonoro RAYNOISE system".

O software de simulação de campo sonoro RAYNOISE system, sua principal função é simular vários comportamentos acústicos de espaços fechados, espaços abertos e espaços semi-fechados, e pode simular com precisão o processo físico de propagação do som. Isso inclui: reflexão especular, reflexão difusa, absorção de parede e ar, difração e transmissão, e pode, em última análise, recriar o efeito de escuta na posição receptora. O sistema pode ser amplamente utilizado na simulação de ruído de plantas industriais, previsão de ruído e análise de cabines, trens e cabines de carros; projeto de sistemas de voz em locais públicos, como aeroportos, metrôs e estações, e previsão e análise de ruído de tráfego de estradas, ferrovias e túneis. Por exemplo, o Daqing Theatre usa o sistema RAYNOISE para design de otimização acústica, e alguns resultados de simulação são os seguintes.
O método de simulação do projeto de engenharia de redução de ruído é:
1. Primeiro, insira a estrutura do edifício na modelagem do computador de acordo com a proporção do tamanho real e, em seguida, insira a posição de distribuição e o valor do ruído da fonte de ruído no computador, e o sistema RAYNOISE refletirá o ambiente do campo sonoro na estrutura do edifício (exibido com um espectro de cores).
2. Insira várias medidas acústicas e suas quantidades de redução de ruído na modelagem computacional, e o sistema RAYNOISE refletirá as mudanças no ambiente do campo sonoro na estrutura do edifício (identificadas por mudanças de cor).
3. De acordo com a área de proteção do trabalho designada pela Parte A, ajuste o local de instalação e a quantidade de medidas acústicas várias vezes de acordo com cálculos acústicos e experiência em engenharia e selecione a solução mais econômica que pode fazer com que o ambiente sonoro da área de proteção atenda ao padrão de vários resultados de simulação.

O sistema RAYNOISE pode simular a distribuição do campo sonoro e os parâmetros de qualidade do som com muita precisão de acordo com os valores reais de ruído medidos, simular diferentes soluções, prever e testar o efeito de redução de ruído, encontrar os elos fracos no design e otimizar o design. Antes disso, a tecnologia de "redução de ruído local" no controle de ruído não podia ser realizada apenas por meio de cálculos acústicos e experiência em engenharia. Ao aplicar o sistema RAYNOISE, não apenas o conceito de tecnologia de "redução de ruído local" é realizado, mas também vários tipos de projetos acústicos podem ser concluídos com precisão.

3. Casos de aplicação
Uma sala de bombas no campo petrolífero de Liaohe usa o sistema RAYNOISE para projeto de redução de ruído.
Em circunstâncias normais, apenas uma bomba de superfície e uma bomba de água limpa estão funcionando, portanto, só precisamos realizar o projeto de redução de ruído de acordo com as condições de operação de uma única bomba. Após a detecção e análise no local, utilizamos o sistema RAYNOISE para análise do espectro de ruído e simulação computacional, adotando principalmente o projeto de redução de ruído que combina a instalação de absorvedores sonoros na sala de bombas e a instalação de barreiras de isolamento acústico ao redor do equipamento. Os quatro esquemas a seguir são usados para análise comparativa.
4. Perspectivas da tecnologia de "redução de ruído local" "Compreender a saúde quando os funcionários estão saudáveis" é um conceito de gestão geralmente reconhecido pelos gerentes de segurança e proteção ambiental de hoje. Com o desenvolvimento inteligente do controle e gerenciamento de ruído, o gerenciamento de ruído de instalações industriais de petróleo e gás (como salas de bombas, salas de caldeiras ou salas de aquecimento, salas de ventiladores, salas de motores, salas de compressores, salas de geradores, oficinas de tubos de óleo, locais de perfuração e salas de serviço de apoio, etc.) entrará em um novo estágio de desenvolvimento sob a influência da tecnologia de "redução de ruído local".
Controle de ruído industrial
• Determinar o nível de pressão sonora do ruído gerado por máquinas e equipamentos na fábrica
• Calcule o ruído irradiado por máquinas e equipamentos para salas adjacentes ou fora da fábrica
• Avaliar diferentes soluções de controle de ruído, como almofadas de absorção de som, layout de máquinas e equipamentos, projeto de fábrica, etc., para reduzir a potência sonora irradiada
Aplicações de acústica ambiental
• Avaliar o impacto do ruído de rodovias, fábricas, etc.
• Projetar barreiras e obstáculos de isolamento acústico otimizados (posição, comprimento, altura, material, etc.)
Aplicações acústicas internas
• Avalie o tempo de reverberação
• Avaliar e otimizar a inteligibilidade da fala em edifícios públicos (estações de metrô, terminais de aeroportos, etc.) Edifícios, grandes shoppings, etc.)
• Selecione o posicionamento ideal do alto-falante
• Colocação razoável de sistemas de mascaramento de ruído (como bibliotecas)
• Minimize o consumo de materiais caros de absorção de som para reduzir custos
• Pesquisa de clareza de discurso e privacidade em áreas abertas (bancos, salas de design de plano aberto, etc.)
• Projeto acústico de sala de concertos (clareza, acessibilidade, reverberação, etc.)
• Design e posicionamento difuso da tela
• Comparação de soluções acústicas para diferentes layouts de salas
Diagrama de blocos estruturais de cada módulo componente
Cada módulo é explicado um a um de acordo com os quatro aspectos a seguir:
Visão geral das principais funções
Interface gráfica do usuário
• Interface gráfica baseada em OSF/Motif ou MS-Windows
• Menus suspensos intuitivos
• Barras de ferramentas com atalhos de menu
• Barras de ferramentas personalizáveis
• Ajuda online
Interfaces de geometria
• Formato DXF, incluindo informações de camada
• Suporta a maioria dos formatos de arquivo de geometria CAE
Dados de entrada
• A entrada de geometria suporta definição de grupo e numeração de atributo
• Seleção de pontos, seleção de caixa, seleção livre
• Modelos de geometria fechada e/ou aberta
• Absorção de ar de acordo com o modelo de Harris
• As propriedades do material suportam 1/3 de oitava ou tabela de frequência
• Suporta coeficiente de absorção, coeficiente de dispersão, coeficiente de transmissão
• Inclui banco de dados de materiais
• Fontes de som de ponto, linha, painel (anexadas aos lados do polígono)
• Suporta entrada de diagrama de diretividade da fonte de som, tabelas de coordenadas polares horizontais e verticais
• Suporta fontes de som coerentes/incoerentes
• Pontos de campo: ponto, linha, superfície, círculo, cilindro, esfera, hexaedro
Análise Análise e Solução
•Motor de busca de fonte virtual eficiente (método de feixe cônico e feixe triangular)
•Reflexão difusa de várias ordens com base no método de rastreamento de raios sonoros
•Correção contínua da cauda
•Fonte sonora e difração de fonte virtual
•Análise de banda estreita de fonte sonora coerente
•Método de fonte de som do painel para simular a transmissão
•Parâmetros de cálculo ajustáveis, como número de raios sonoros, número de reflexões, janela de tempo, etc.
•Cálculo estatístico rápido do tempo de reverberação usando o caminho livre médio
-Cálculo simultâneo de diagrama padrão, função de resposta em frequência, ecógrafo, etc.
-Rica série de resultados acústicos: SPL (nível de pressão sonora), STI (inteligibilidade da fala), RT60 (tempo de reverberação de 60ms), etc.
Pós-processador
•Representação visual de materiais de modelo e resultados acústicos
•Resultados gráficos: mapa de nuvens, linha de contorno, campo de deformação, etc.
•Resultados da função de resposta em frequência: diagrama de curva XY com várias opções (dB ponderado, transformação FFT, etc.)
•Resultados do ecografo, que podem desenhar diagramas de caminho de raios sonoros em modelos geométricos
Auralização
• Resposta ao impulso binaural
• Saída de convolução de fase do sinal seco gravado em câmara anecóica: WAV, AU, AIFF e outros formatos
Outras notas sobre este software:
RAYNOISE é um sistema de software de simulação de campo sonoro em larga escala desenvolvido pela LMS, uma empresa belga de design acústico. Sua principal função é simular diversos comportamentos acústicos de espaços fechados, abertos e semifechados. Ele pode simular com precisão o processo físico de propagação do som, incluindo: reflexão especular, reflexão difusa, absorção de parede e ar, difração e transmissão, e pode, em última análise, recriar o efeito de audição na posição receptora. O sistema pode ser amplamente utilizado no projeto de qualidade de som do salão, previsão e controle de ruído industrial, projeto de equipamentos de gravação, projeto de sistema de voz em locais públicos, como aeroportos, metrôs e estações, e estimativa de ruído em estradas, ferrovias e estádios.
Princípio básico do sistema RAYNOISE
O sistema RAYNOISE pode realmente ser considerado como um sistema de auralização de qualidade de som (para detalhes sobre "auralização", consulte a referência [1]). Baseia-se principalmente na acústica geométrica. A acústica geométrica pressupõe que as ondas sonoras em um ambiente acústico se propagam na forma de raios sonoros. Após colidir com um meio ou interface (como uma parede), uma parte da energia do raio sonoro será perdida. Desta forma, o modo de acumulação de energia da onda sonora em diferentes posições no campo sonoro também é diferente. Se um ambiente acústico é considerado um sistema linear, então o efeito acústico em qualquer posição no ambiente acústico pode ser obtido pelas características da fonte sonora apenas conhecendo a resposta ao impulso do sistema. Portanto, obter a resposta ao impulso é a chave para todo o sistema. No passado, o método analógico era o mais utilizado, ou seja, a resposta ao impulso era obtida por meio de um modelo em escala. Desde o final da década de 1980, com o rápido desenvolvimento da tecnologia da computação, a tecnologia digital tornou-se gradualmente dominante. O núcleo da tecnologia digital é usar computadores multimídia para construir modelos e programar para calcular respostas de impulso. Essa tecnologia é simples, rápida e possui as características de melhorar continuamente a precisão, inigualáveis pela tecnologia analógica. Existem dois métodos bem conhecidos para calcular as respostas ao impulso: o Mirror Image Source Method (MISM) e o Ray Tracing Method (RTM). Ambos os métodos têm suas próprias vantagens e desvantagens [1]. Posteriormente, foram desenvolvidos alguns métodos que os combinam, como o Método da Viga Cônica (CBM) e o Método da Viga Triangular (TBM). O RAYNOISE usa esses dois métodos em combinação como sua tecnologia principal para calcular a resposta ao impulso do campo sonoro.
Aplicação do sistema RAYNOISE
O RAYNOISE pode ser amplamente utilizado nas áreas de previsão e controle de ruído industrial, acústica ambiental, acústica arquitetônica e design de sistemas reais simulados, mas a intenção original do projetista ainda era a acústica da sala, ou seja, era usada principalmente para simulação computacional da qualidade do som do salão. Para projetar a qualidade do som do salão, primeiro é necessário estabelecer com precisão e rapidez um modelo tridimensional do salão, porque está diretamente relacionado à precisão da simulação computacional. O sistema RAYNOISE fornece uma interface interativa amigável para modelagem por computador. Os usuários podem inserir diretamente modelos tridimensionais gerados pelo AutoCAD ou HYPERMESH, ou podem selecionar modelos na biblioteca de modelos do sistema e concluir a definição do modelo. As principais etapas da modelagem incluem: (1) Iniciar o RAYNOISE; (2) Selecione o modelo; (3) Insira as dimensões geométricas; (4) Definir os materiais e propriedades de cada superfície (incluindo coeficiente de absorção sonora, etc.); (5) Definir as características da fonte sonora; (6) Defina o campo de recebimento; (7) Outras instruções ou definições, como o número de linhas sonoras consideradas, o número de níveis de reflexão, etc. O usuário pode usar o mouse para visualizar as características do modelo definido e suas estruturas internas de diferentes ângulos na tela (diferenciados pela cor). Então você pode iniciar o cálculo. Ao processar os resultados do cálculo, você pode obter parâmetros acústicos, como nível de pressão sonora, nível sonoro A, ecograma e função de resposta ao impulso de frequência de um determinado ponto no campo receptor de interesse. Se você ainda quiser saber o efeito de escuta deste ponto, você pode primeiro converter a resposta ao impulso em uma função de transferência binaural e convolvê-la com o sinal seco gravado na câmara anecóica com antecedência, para que você possa ouvir o efeito de escuta deste ponto através de seus ouvidos.