การออกแบบอะคูสติกโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย - แนะนําซอฟต์แวร์อะคูสติกเรขาคณิต RAYNOISE

RAYNOISE เป็นระบบซอฟต์แวร์จําลองสนามเสียงขนาดใหญ่ที่พัฒนาโดย LMS ซึ่งเป็นบริษัทออกแบบอะคูสติกของเบลเยียม หน้าที่หลักคือการจําลองพฤติกรรมเสียงต่างๆ ของพื้นที่ปิดหรือเปิดและพื้นที่กึ่งปิด สามารถจําลองกระบวนการทางกายภาพของการแพร่กระจายเสียงได้อย่างแม่นยํา รวมถึง: การสะท้อนแบบพิเศษ การสะท้อนแบบกระจาย การดูดซับผนังและอากาศ การเลี้ยวเบนและการส่งสัญญาณ และสามารถสร้างเอฟเฟกต์การฟังของตําแหน่งรับขึ้นมาใหม่ได้ในที่สุด ระบบนี้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบคุณภาพเสียงในห้องโถงการคาดการณ์และควบคุมเสียงรบกวนในอุตสาหกรรมการออกแบบอุปกรณ์บันทึกการออกแบบระบบเสียงในที่สาธารณะเช่นสนามบินรถไฟใต้ดินและสถานีและการประมาณเสียงรบกวนในถนนทางรถไฟและสนามกีฬา

ในการอธิบายสื่ออะคูสติก SYSNOISE ใช้วิธีการเชิงตัวเลขที่ทันสมัยที่สุด ขึ้นอยู่กับวิธีการองค์ประกอบขอบเขตทางตรงและทางอ้อม หรือสมการอะคูสติกขององค์ประกอบจํากัดอะคูสติก/องค์ประกอบอนันต์ โครงสร้างนั้นแสดงโดยแบบจําลององค์ประกอบจํากัดโครงสร้าง ซึ่งสามารถนําเข้าได้จากองค์ประกอบ จํากัด โครงสร้างหลักและเครื่องมือสร้างตาข่ายทั้งหมด โมดูลการวิเคราะห์ทั้งหมดถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมหลัก รองรับหลายโมเดลและกราฟิก 3 มิติ
SYSNOSISE มีฟังก์ชันก่อนและหลังการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพพร้อมเครื่องมือตรวจสอบและแก้ไขตาข่าย หลังการประมวลผลสามารถวาดภาพสีฟิลด์เวกเตอร์โครงสร้างที่ผิดรูปตลอดจนกราฟ XY กราฟแท่งและกราฟพิกัดขั้วและยังรวมถึงการแสดงภาพเคลื่อนไหวและการเล่นเสียง
หลักการพื้นฐานของระบบ RAYNOISE

ระบบ RAYNOISE ถือได้ว่าเป็นระบบการทําให้ได้ยินคุณภาพเสียง (สําหรับรายละเอียดเกี่ยวกับ "การทําให้ได้ยิน" โปรดดูข้อมูลอ้างอิง [1]) ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอะคูสติกทางเรขาคณิต อะคูสติกทางเรขาคณิตถือว่าคลื่นเสียงในสภาพแวดล้อมอะคูสติกแพร่กระจายไปทุกทิศทางในรูปแบบของเส้นเสียง หลังจากที่เส้นเสียงชนกับสื่อหรือส่วนต่อประสาน (เช่น ผนัง) พลังงานส่วนหนึ่งจะหายไป ด้วยวิธีนี้วิธีการสะสมพลังงานของคลื่นเสียงที่ตําแหน่งต่างๆในสนามเสียงก็แตกต่างกันเช่นกัน หากสภาพแวดล้อมทางเสียงถือเป็นระบบเชิงเส้นจําเป็นต้องทราบเฉพาะการตอบสนองของแรงกระตุ้นของระบบเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์เสียงที่ตําแหน่งใด ๆ ในสภาพแวดล้อมอะคูสติกจากลักษณะของแหล่งกําเนิดเสียง ดังนั้นการตอบสนองของแรงกระตุ้นจึงเป็นกุญแจสําคัญของระบบทั้งหมด ในอดีตส่วนใหญ่จะใช้วิธีการจําลองนั่นคือการใช้แบบจําลองที่ปรับขนาดเพื่อให้ได้การตอบสนองของแรงกระตุ้น ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เทคโนโลยีดิจิทัลจึงค่อยๆ ครอบงํา หัวใจหลักของเทคโนโลยีดิจิทัลคือการใช้คอมพิวเตอร์มัลติมีเดียในการสร้างแบบจําลองและโปรแกรมเพื่อคํานวณการตอบสนองของแรงกระตุ้น เทคโนโลยีนี้เรียบง่ายรวดเร็วและปรับปรุงความแม่นยําอย่างต่อเนื่องซึ่งเทคโนโลยีแอนะล็อกไม่มีใครเทียบได้ มีสองวิธีที่รู้จักกันดีในการคํานวณการตอบสนองของแรงกระตุ้น: วิธีแหล่งที่มาของภาพสะท้อน (MISM) และวิธีการติดตามรังสี (RTM) ทั้งสองวิธีมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง [1] ต่อมามีวิธีการบางอย่างที่รวมเข้าด้วยกัน เช่น วิธีลําแสงทรงกรวย (CBM) และวิธีลําแสงสามเหลี่ยม (TBM) [1] RAYNOISE ใช้ทั้งสองวิธีนี้ร่วมกันเป็นเทคโนโลยีหลักในการคํานวณการตอบสนองของแรงกระตุ้นสนามเสียง [2]

แผนภาพเอฟเฟกต์การจําลองด้วยคอมพิวเตอร์ของสนามเสียง Laiwu Auditorium

การประยุกต์ใช้ระบบ RAYNOISE
RAYNOISE สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการคาดการณ์และควบคุมเสียงรบกวนในอุตสาหกรรมอะคูสติกสิ่งแวดล้อมอะคูสติกสถาปัตยกรรมและการออกแบบระบบจําลองจริง แต่ความตั้งใจดั้งเดิมของนักออกแบบยังคงเป็นอะคูสติกในห้องนั่นคือส่วนใหญ่จะใช้สําหรับการจําลองคุณภาพเสียงในห้องโถงด้วยคอมพิวเตอร์ ในการออกแบบคุณภาพเสียงของห้องโถงข้อกําหนดแรกคือการสร้างแบบจําลองสามมิติของห้องโถงอย่างแม่นยําและรวดเร็วเนื่องจากเกี่ยวข้องโดยตรงกับความแม่นยําของการจําลองด้วยคอมพิวเตอร์ ระบบ RAYNOISE มีอินเทอร์เฟซแบบโต้ตอบที่เป็นมิตรสําหรับการสร้างแบบจําลองคอมพิวเตอร์ ผู้ใช้สามารถป้อนโมเดลสามมิติที่สร้างโดย AutoCAD หรือ HYPERMESH ได้โดยตรง หรือเลือกโมเดลจากไลบรารีโมเดลระบบและกรอกคําจํากัดความของโมเดลให้เสร็จสมบูรณ์ ขั้นตอนหลักของการสร้างแบบจําลอง ได้แก่ :
(1) เริ่ม RAYNOISE;
(2) เลือกรุ่น
(3) ป้อนมิติทางเรขาคณิต
(4) กําหนดวัสดุและคุณสมบัติของแต่ละพื้นผิว (รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียง ฯลฯ )
(5) กําหนดลักษณะแหล่งกําเนิดเสียง
(6) กําหนดฟิลด์รับ
(7) คําแนะนําหรือคําจํากัดความอื่น ๆ เช่น จํานวนเส้นเสียงที่พิจารณา จํานวนระดับการสะท้อนแสง เป็นต้น
ผู้ใช้สามารถใช้เมาส์เพื่อดูลักษณะของโมเดลที่กําหนดและโครงสร้างภายในจากมุมต่างๆ บนหน้าจอ (โดดเด่นด้วยสี) จากนั้นสามารถเริ่มการคํานวณได้ โดยการประมวลผลผลการคํานวณ จะสามารถรับพารามิเตอร์อะคูสติก เช่น ระดับความดันเสียง ระดับเสียง A เสียงสะท้อน และฟังก์ชันตอบสนองพัลส์ความถี่ ณ จุดหนึ่งในสนามรับที่สนใจ หากคุณต้องการทราบผลการฟังของจุดนี้ก่อนอื่นคุณสามารถแปลงการตอบสนองของแรงกระตุ้นเป็นฟังก์ชันการถ่ายโอนแบบ binaural และรวมเข้ากับสัญญาณแห้งที่บันทึกไว้ในห้องไร้เสียงสะท้อนล่วงหน้าเพื่อให้คุณสามารถได้ยินผลการฟังของจุดนี้ผ่านหูของคุณ

แผนภาพเอฟเฟกต์การจําลองการออกแบบอะคูสติกคอมพิวเตอร์ของโรงละครแห่งชาติ

คุณสมบัติของ RAYNOISE

เมื่อเทียบกับซอฟต์แวร์จําลองสนามเสียงอื่น ๆ ที่ปรากฏขึ้นในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา เช่น Hypersignal-Acoustic3.4 และ EASE2.0 ของ Signalgic RAYNOISE มีความเชี่ยวชาญมากกว่าในแง่ของการใช้งานและฟังก์ชันการทํางาน ได้สร้างระบบการได้ยินที่ค่อนข้างสมบูรณ์และเป็นอิสระ Hypersignal-Acoustic3.4 สามารถทําหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์สําหรับซอฟต์แวร์การได้ยินอื่น ๆ เท่านั้น [3] นั่นคือสามารถทํางานของการรวมสัญญาณแห้งด้วยการตอบสนองของแรงกระตุ้นจากซอฟต์แวร์อื่นและจําลองเอฟเฟกต์การฟังเท่านั้น EASE2.0 ยังต้องใช้ร่วมกับ EARS (Electronically Auralization Room Simulation) เพื่อให้ได้การทําให้ได้ยิน

แผนภาพเอฟเฟกต์การจําลองคอมพิวเตอร์ของสนามเสียงของห้องแสดงคอนเสิร์ตวงดนตรีทหาร

ข้อบกพร่องของ RAYNOISE

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าระบบ RAYNOISE Revision 3.0 จะมีการปรับปรุงอย่างมากบนพื้นฐานของเวอร์ชันก่อนหน้า และสร้างความก้าวหน้าทั้งในด้านการใช้งานและความแม่นยําในการคํานวณ แต่ก็ขึ้นอยู่กับอะคูสติกทางเรขาคณิตเสมอ ดังนั้นจึงถูกจํากัดด้วยอะคูสติกทางเรขาคณิตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ตัวอย่างเช่นเอฟเฟกต์การจําลองในพื้นที่ความถี่ต่ําหรือขนาดเล็กนั้นค่อนข้างแย่ซึ่งจะลดขอบเขตการใช้งานลงอย่างมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สําหรับอีกตัวอย่างหนึ่ง มันสามารถให้ผลการจําลองของแหล่งกําเนิดเสียงธรรมดา (เช่น แหล่งกําเนิดจุด) ณ จุดที่กําหนดเท่านั้น แต่ไม่มีอํานาจสําหรับแหล่งกําเนิดเสียงที่เคลื่อนที่ แหล่งกําเนิดเสียงแบบกระจาย แหล่งกําเนิดเสียงที่มีทิศทาง และสถานการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น

แผนภาพเอฟเฟกต์การจําลองด้วยคอมพิวเตอร์ของสนามเสียงของโรงละครศูนย์วิทยุและโทรทัศน์หนานจิง

LMSSYSNOISE - ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ข้อต่อเสียงและการสั่นสะเทือน SYSNOISE เป็นซอฟต์แวร์วิเคราะห์เสียงและการสั่นสะเทือนที่ทันสมัยที่สุดในตลาด แต่ผู้ใช้ไม่จําเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านเสียง
SYSNOISE เป็นผู้บุกเบิกในการออกแบบ การวินิจฉัยข้อบกพร่อง และการเพิ่มประสิทธิภาพของสนามเสียงและการสั่นสะเทือนทั่วโลก พร้อมฟังก์ชันที่ทรงพลัง ตั้งแต่การคาดการณ์สนามเสียงของโพรงไปจนถึงการวิเคราะห์สนามเสียงรอบ ๆ วัตถุ มันยังสามารถคํานวณการตอบสนองของโครงสร้างภายใต้การกระทําของสนามเสียง ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรควบคุมเสียงรบกวนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพลักษณะเสียงและการสั่นสะเทือนของผลิตภัณฑ์ได้ ผู้ใช้ที่ยอดเยี่ยมของ SYSNOISE คือบุคลากรด้านเทคนิคทุกประเภทในอุตสาหกรรมเช่น: วิศวกรวิจัยและพัฒนาเช่นความยืดหยุ่นผู้ใช้เป็นครั้งคราวต้องการอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกที่เข้าใจง่ายและวิศวกรออกแบบพึ่งพา "วิซาร์ด" ออนไลน์เพื่อช่วยให้พวกเขาทําการวิเคราะห์ให้เสร็จสมบูรณ์ การแผ่รังสีเสียงจากแหล่งกําเนิดการสั่นสะเทือนจะคํานวณสนามเสียงที่แผ่รังสีบนพื้นผิวและจุดใด ๆ ของวัตถุจากผลการวัดการสั่นสะเทือนหรือผลการคํานวณองค์ประกอบไฟไนต์ ตัวอย่างเช่น: เสียงของเครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์การแผ่รังสีเสียงของลําโพง การกระจายสนามเสียงทํานายสนามเสียงและการสั่นสะเทือนของโครงสร้างที่เกิดขึ้นรอบๆ โครงสร้างในสนามเสียง ตัวอย่างเช่น: การตรวจจับเรือดําน้ําผลฉนวนกันเสียงของสิ่งกีดขวางเสียงรบกวนบนท้องถนน การแพร่กระจายเส้นทางโครงสร้างคํานวณการตอบสนองการสั่นสะเทือนแบบบังคับของโครงสร้างที่เกิดจากการกระตุ้นแบบไดนามิกและสนามเสียงที่สร้างขึ้น ตัวอย่างเช่น: การออกแบบตัวยึดเครื่องยนต์อิทธิพลของความไม่สมดุลของโรเตอร์
การสูญเสียการส่งผ่านเส้นทางอากาศคํานวณลักษณะการสูญเสียการส่งผ่านของแผ่นบางในสนามเสียง ขนาดของการสั่นสะเทือนที่ตื่นเต้น และสนามเสียงทั้งสองด้านของแผ่นเสียง ตัวอย่างเช่น: การสั่นสะเทือนของดาวเทียมที่เกิดจากเสียงรบกวนการส่งสัญญาณการแพร่กระจายของคลื่นเสียงผ่านแผงตกแต่งเสียงของเครื่องล้างจาน