Sinema Akustik Simülasyon Yazılımı CARA

1. Oda Temelleri (Yeni Oda Tasarım Sihirbazı)

Yeni Oda Tasarımı' kolayca yeni bir oda kurmanıza olanak tanır. Dört seçenek vardır: oda planı şablonu, boyutlar, duvar malzemeleri ve hoparlör yapılandırması.

İlk olarak, basit bir dikdörtgen veya L şekli gibi başka bir şekil olabilen bir oda planı şablonu seçmeniz gerekir.

İkinci sayfada, odanın temel boyutlarını tanımlamanız gerekir. Feet gibi metrik olmayan birimleri girmek için F10 tuşuna basın. Eğimli bir tavan yapmak istiyorsanız, odanın maksimum boyutlarını girin.

Not: Sihirbaz kapatıldıktan sonra odanın yüksekliği değiştirilemez.

Üçüncü sayfada, temel malzemeleri seçin. Zemin, duvar ve tavan malzemeleri akustik özellikleri (ses emme katsayısı) belirler.

"Izgara noktaları seviyesi", dinleyen kulakla aynı hizada olması önerilen ızgara seviyesinin yüksekliğini tanımlar. Varsayılan 100 cm, dinleyicinin koltukta oturduğunu varsayar.

Son sayfada, hoparlör yapılandırmanızı seçin. Stereo ve quadraphonic gibi surround ses yapılandırmalarını seçebilirsiniz.

CARA 2.1 PLUS, gelecekteki geliştirme ihtiyaçlarını karşılamak için 10 dijital surround yapılandırması içerir.

2. Oda planını değiştirin
Oda tipiniz oda şablonunda mevcut değilse, en yakın şablonu seçebilir ve planı değiştirebilirsiniz. Çiz menüsünden Kat Planı'nı seçin.
Bir köşe noktası seçin veya bir köşe noktası eklemek için duvarın iç kenarına tıklayın.
Oda planınızı doğru bir şekilde ölçmek için 'Yönergeler' yardımcı hatlarını kullanın.
Yardımcı çizgiler eklemek ve silmek için çevredeki işaretçileri tıklatın. Görünüm menüsünde, oda tasarımını kolaylaştırmak için daha fazla araç bulabilirsiniz.
Bunlar:
'Kat Planına Uydurma' Plan yapısına uyum sağlayın
'Nesne Noktalarına Yapış' Nesne noktalarına uyum sağlayın
'Kılavuz Çizgileri Kullanın' Yardımcı hatlara uyum sağlayın
'Izgarayı Kullan' Şebekeye uyum sağlayın

3. Mobilya yerleştirin
Oda tasarımınıza koymak üzere CARA mobilya veritabanından mobilya seçmek için Düzenle menüsünden Grubu Yükle'yi seçin. Ek olarak, mobilyaları da özelleştirebilirsiniz. Mobilya birkaç 3B nesneden oluşur ve veritabanına kaydedilir ve diğer oda tasarımlarında kullanılabilir.
Oda tasarımında, 3 boyutlu nesneler (mobilyalar) istenildiği zaman bozulabilir ve hareket ettirilebilir. 3B nesneler yalnızca mobilyaları simüle etmek için kullanılmaz, aynı zamanda iç duvarlar, kapı çerçeveleri, pencere pervazları, kirişler, eğimli tavanlar, teraslar vb. gibi daha birçok uygulama için de kullanılabilir. Bununla birlikte, örneğin otomatik konum optimizasyonu için hesaplama süresinin, odadaki yansıtıcı veya emici yüzeylerin sayısı ile arttığını hesaba katmanız gerekir. Bu nedenle, tüm mobilyaları dikkate almak gerekli değildir. Hoparlörlere veya dinleyiciye yakın yerleştirilen mobilyalar, ses rengi üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Ayrıca, büyük mobilyalar küçük mobilyalardan daha büyük bir etkiye sahiptir.
Ek olarak, yeni CARA 2.1 PLUS işlevi 'Akustik Ambiyans' odanızın akustik özelliklerini değerlendirir ve bazı iyileştirmeler önerir.
Bu nedenle, oda tasarımı için 2 öneri vardır:
Tüm mobilya ve malzeme yüzeylerini dahil ettiğinizden emin olarak yeni bir ayrıntılı oda tasarımı oluşturun. Detaylı bilgi Akustik Ambiyans analizinde.
Sadece ana mobilyalarla yeni bir minimal oda tasarımı oluşturun. Hesaplama, ses alanını ve hoparlörlerin optimizasyonunu ve daha az zaman alan ancak daha az doğru olan dinleme konumunu belirler.

4. Malzeme yüzeyleri
Oda duvarları ve 3D objeler için malzemeler, malzeme veri tabanından seçilebilir. Malzemenin ses yutum katsayısı, yankılanma süresini ve dolayısıyla akustik ortamın değerlendirilmesini etkiler.
Kapıları, pencereleri, perdeleri, halıları simüle etmek için duvarın içinde belirli dikdörtgen alanlar (malzeme yüzeyleri) de tanımlayabilirsiniz. Genellikle ses emme katsayıları ilgili duvar yüzeylerinden farklıdır.
Malzeme yüzeyleri ve duvarlar iki boyutludur ve hesaplama süresini artırmaz, ancak mobilya gibi 3B nesneler üç boyutludur ve 3B nesneler odaya ses emme ve yansıma yüzeyleri eklediğinden hesaplama süresini önemli ölçüde artıracaktır.
Malzeme yüzeylerinin boyutlarını doğru bir şekilde belirlemek için kılavuzları kullanın.

5. Malzeme seçimi
Oda duvarları ve 3 boyutlu obje yüzeyleri için malzemeler, malzeme veri tabanından seçilir. Malzeme verilerinde belirtilen ses yutma katsayısı, bir frekans yanıtı grafiği kullanılarak iletişim kutusunda görüntülenir.
'Açıklama', seçilen materyalin bir açıklamasını içerir.
Renkli alanlar, 3D görünümde ve zemin, tavan ve duvarların 2D görünümünde kullanılan malzeme dokusunu gösterir.
'Malzeme Grupları', malzemenin hangi grupta gruplandırıldığını belirtir.

6. Akustik ortam
Bir odanın akustik ortamı, esas olarak yankılanma süresi veya ses kaynağı durduktan sonra akustik alan yoğunluğunun (enerji yoğunluğu) 60dB azalması için geçen süre ile yansıtılır. Bu süre, odanın büyüklüğü ve ses dalgalarının odadaki duvarlar ve mobilyalar tarafından emilmesi ile yakından ilgilidir. Güçlü absorpsiyon, uzun bir yankılanma süresi anlamına gelir, zayıf absorpsiyon, uzun bir yankılanma süresi anlamına gelir.

Uzun yankılanma süresi: çok yankılanan odalar
Kiliseler gibi büyük, boş odalarda ve fayanslı banyolar gibi güçlü yansımalara sahip odalarda uzun yankılanma süreleri meydana gelir. Birçok insan bu odaların ortamını "canlı" veya "yankılanan" olarak tanımlar. Bu odalarda konuşma anlaşılırlığı düşüktür, sesler tizdir ve alkışlar titreme yankılarına neden olabilir. Bu yankılar odanın farklı yerlerinde daha belirgin olabilir.
Kısa yankılanma süresi: sıkışık veya sıkıcı odalar
Çok fazla ses sönümlemesi olan odalarda kısa yankılanma süreleri meydana gelir. Bu, odanın gerçekte olduğundan daha küçük hissetmesine neden olur. Bu, çoğu insanın bir oda ortamını "sıkışık" veya "sıkıcı" olarak algılamasına neden olabilir. Kütüphaneler buna bir örnektir. İnsanlar bir odanın boyutunu yankılanma süresine göre değerlendirir.
Yankılanma süresi renklenmeye neden olabilir
Tipik bir oda, yüksek frekansları düşük frekanslardan daha fazla emer, bu da düşük frekansların yankılanma süresinin orta veya yüksek frekanslardan çok daha uzun olmasına neden olur. İletişim kutusundaki ince kırmızı çizgi, ideal hissettiren bir oda örneğidir. Yeşil çizgi, frekans spektrumundaki ideal yankılanma süresinin üst ve alt sınırlarını gösterir. Yankılanma süresi bu aralıktan saptığında, insanlar sesi doğal olmayan veya güçlü renklenme ile algılarlar.
CARA, oda ortamınızı iyileştirmenize yardımcı olabilir
CARA, yankılanma süresinin ideal frekans aralığından ne kadar saptığını belirlemenize yardımcı olacaktır. Bu hesaplamalar, odanın yapısının yanı sıra kullanılan mobilya ve malzemeleri de dikkate alır. Bu hesaplamalar hoparlör sisteminden bağımsızdır.
Hesaplamadan sonra, CARA odanın akustik ortamını tanımlar ve iyileştirmeler önerir. Genellikle bu, mobilya eklemek veya çıkarmak veya oda yüzeyinin malzemesini değiştirmek anlamına gelir.
7. Hoparlörler ve dinleme konumu
Oda tasarımındaki son adım, dinleme konumunu belirlemek ve hoparlör kitaplığından hoparlörleri seçmek ve bunları gerçek konuma yerleştirmektir. Önce dinleme konumunu yerleştirirseniz, ana hoparlörlerin yönü otomatik olarak ayarlanacaktır.

Hoparlörlerin etrafındaki konumlandırma alanını (dikdörtgen) ve ses emme konumunun konumlandırma alanını ayarlayın. 'Konumlandırma Bölgesi' dikdörtgen bir kutu ile yeniden boyutlandırılabilir. L şeklinde veya iki ayrı dikdörtgen alan gibi özel bir konumlandırma alanı şekli belirleyebilirsiniz. Otomatik konum optimizasyonu öğrenildiğinde, en iyi konumu bulmak için hoparlörler ve dinleme konumu bu alanların içine hareket ettirilebilir.
Hoparlöre veya dinleme konumuna sağ tıklamak, konumlandırma alanının zeminden mesafesini ve dikey yüksekliğini ayarlamanıza olanak tanır. Tasarım tamamlandıktan sonra, odanın akustik hesaplamasını başlatmak için CARACAD modülünün araç çubuğundan CARACALC'a tıklayabilirsiniz.
3D odanın 8. 3D görünümü

'3D View' modülünde, tasarladığınız sanal odada dolaşabilir ve tasarımınızı kontrol edebilirsiniz.
Bu, kat planına dayalı olarak 3D efektini hayal etmenin zor olduğu birçok durumda çok kullanışlıdır. Özellikle eğimli tavanları, çatı pencereleri vb. ile karmaşık bir oda yapısı tasarladıysanız.
1. Konumsal Optimizasyon

Konumsal Optimizasyonu çalıştırmadan önce, Seçenekler menüsünden Parametre ayarlarını çağırmanız gerekir. Örneğin, Maksimum Yansıma Sırası'nı 4 veya 5 olarak ayarlayın.
Ek olarak, Konumsal Optimizasyon için bazı simetri kısıtlamaları kullanabilirsiniz. Bunlar ana hoparlör ayarlarınızı içerir. İki hoparlörün, Seçenekler / Varyasyon Aralıkları menüsünden seçebileceğiniz ön veya yan duvarlardan simetrik olarak aralıklı olmasını isteyebilirsiniz.
Optimizasyon işlemi sırasında, her optimizasyon tamamlandıktan sonra hoparlörlerin konumları ve ana penceredeki dinleme konumu değişecektir. Aynı zamanda, SPL frekans tepki eğrisi önceden görüntüleniyorsa (menü Sonuçları / Konumsal Optimizasyon), aynı zamanda güncellenecektir.
Hesaplama İzleyicisi, optimizasyon sürecini adım adım görüntüler.
Ayrıca, Hesaplamalar menüsünden Kes'i seçerek hesaplamayı istediğiniz zaman durdurabilirsiniz. Mevcut optimizasyon sonuçları kaydedilir.
Bazen, örneğin başlangıç konumunu, konum alanını, maksimum yansıma sayısını ayarladıktan sonra optimizasyonu yeniden başlatmanız gerekir.

2. İşitselleştirme
Ses kartını ve kulaklıkları kullanarak sanal bir odada dinleme testleri yapabilir, örneğin farklı konumlardaki hoparlörler arasındaki farkları karşılaştırabilirsiniz.
Geçici Oda Yanıtı

İşitselleştirme hesaplaması, Hesaplama menüsünden başlar ve sonuçları 'Geçici Oda Yanıtı' (TRR) olarak görüntüler. TRR, CARA'nın odadaki ses renklenmesinin müzik reprodüksiyonu üzerindeki etkisini belirlemesini sağlar.
İşitselleştirme hesaplamaları sabit bir frekans adım boyutu kullanır, 0.1 ... 2.5 Hz'dir. Frekans taban noktalarının toplam sayısı 500.000'e kadardır. Buna karşılık, özel hesaplamalar ve ses alanı hesaplamaları gibi CARA hesaplamaları, sabit bir frekans adım boyutu kullanır ve 118 frekans taban noktasında (logaritmik ölçek) daha büyük granüler noktalara sahiptir.
TRR, daha fazla hesaplama için görüntülenebilir ve kaydedilebilir. Menü aracılığıyla Sonuçlar/İşitselleştirme: RIA.
İşitselleştirme, dinleme testi:

İşitselleştirme dinleme testi, orijinal müziği odadaki hoparlörler tarafından üretilen müzikle karşılaştırır. Hoparlörlerin müzik reprodüksiyonunu sağlamak için, orijinal müzik sinyali oda geçici tepkisi ile karıştırılmalıdır. Hem orijinal müzik sinyali hem de üretilen sinyal, ses dosyaları kullanılarak sabit diske kaydedilir. Dinleme testi daha sonra ETS Multi Media Player kullanılarak gerçekleştirilir.
Dinleme testi için orijinal müzik sinyali klibi gereklidir. En çok beğendiğiniz veya iyi olduğunu düşündüğünüz klibi seçin. Müzik klibi çok geniş bir spektrum (bas, orta kademe ve yüksek frekanslar) sağlamalı ve müzik klibi boyunca nispeten dengeli olmalıdır. Örneğin: Caz, POP veya rock müzik.
CARA CD-ROM'u çeşitli müzik örnekleri içerir.
Birden fazla hoparlörün reprodüksiyonunu karşılaştırmak için ETS Multi Media Player'ı da kullanabilirsiniz. Aynı odanın farklı varyasyonlarını, örneğin farklı hoparlör konumları gibi orijinal müzik örneğiyle karşılaştırın. İşlenen ses dosyasını kaydedin ve ardından oynatıcıda karşılaştırın.
İlave notlar:
Oda geçici tepkisi (TRR), dinleme konumundaki ses basıncı seviyesinin zaman içinde değişmesidir. Hoparlörden tek bir Dirac (veya delta) darbesi yayılır ve dinleme konumundaki orijinal sesi ve duvarlardan, tavandan, zeminden ve mobilyalardan bir kez ve birden çok kez yansıyan sesi ölçer.
Gerçek bir Dirac darbesi için gereken bant genişliği hoparlörler için uygun değildir. CARA, hesaplamada hoparlör tipini seçerek elektro-akustik dönüşümü dikkate alır.
CARA'nın TRR hesaplaması, dinleme konumunda ayrışan ses basıncının frekans tepkisinin ters Fourier dönüşümüne dayanmaktadır.
TRR iletişim kutusu, pozitif ve negatif ses basıncı genliklerini görüntüler ve bu genliklerin karelerinin sonuçları Reverb iletişim kutusunda görüntülenir ve özel hesaplamada yüksek çözünürlüklü sürümle karşılaştırılabilir.

3. Ses alanı hesaplaması

Otomatik konum optimizasyonuna ek olarak, ses alanı hesaplaması CARA'da en sık kullanılan ve önemli bir fonksiyondur.
İlk olarak, ses alanı hesaplamasının bir sonraki adımı için Maksimum Yansıma Sırasını 4-5 olarak ayarlamak gibi Seçenekler menüsünden Parametre'yi çağırın. Daha fazla hesaplama süresi harcamaktan çekinmiyorsanız, bu değeri artırabilirsiniz.
'Ses Alanı Hesaplamaları', dinleyicinin kulak hizasında eşit aralıklı 1.000-3.000 ızgara noktası ile oda akustiği ile ilgili tüm verileri belirler. Bunlar, ses basıncı frekans tepkisi, konum, konuşma netliği ve ayrıca odadaki ses dalgalarının zaman korelasyonu ile ilgilidir.
Ses alanı hesaplamalarının sonuçları, hoparlörlerin mevcut konumuna dayanmaktadır.
Bu sonuçlara dayanarak, renklendirme (frekans tepkisinin doğrusallığı), konum (ses görüntüsü) ve konuşma netliğini dikkate alarak en iyi dinleme konumunu bulabilirsiniz.

Hoparlör konumları sabitse, bu 'Konumsal Optimizasyon'un yerini alabilir.

4. Parametrelerin Hesaplanması
Bu iletişim kutusu, hesaplama parametrelerini düzenlemenizi sağlar. Ayarlamalarınızın uygun olup olmadığından emin değilseniz, çoğu durum için uygun olan varsayılan değerleri kullanmak için 'Standart'ı tıklayın.

Maksimum Yansıma Sırası, hesaplama doğruluğu ile ilgilidir, ancak aynı zamanda hesaplama süreleri olan 'Hesaplama Sürelerini' de etkiler.
Odanızda çok sayıda poligon varsa, hesaplama süresi önemli ölçüde artacaktır. Bu gibi durumlarda, 'Maksimum Yansıma Sırasını' azaltabilir veya bazı çokgenleri kaldırabilirsiniz (örneğin, bazı mobilyaları çıkarın).
Karmaşık Duvar Empedanslarının etkinleştirilmesi, hesaplama doğruluğunu ve hesaplama süresini artıracaktır. Varsayılan duvar empedansı gerçektir.
Uzun hesaplama süreleri daha yüksek hesaplama doğruluğuna yol açar, bu temel bir kuraldır.
İşitselleştirme parametreleri Maksimum Uzunluk ve Örnekleme Hızı, oda geçici yanıtının hesaplanmasını tanımlar. TRR, işitselleştirmenin (dinleme testi) temelidir. TRR, oda akustiğinin odadaki müzik reprodüksiyonu üzerindeki etkisi ile ilgili tüm bilgileri içerir.

Hesaplama Süreleri 'Hesaplama Süreleri' iletişim kutusu, görünür oda poligonlarının ve toplam oda poligonlarının sayısını gösterir. Poligon sayısı gerçek oda tasarımına bağlıdır ve ilk oda akustiği hesaplamasına başlamadan önce CARACALC modülü tarafından belirlenir. Ses dalgaları yalnızca görünür duvarlara (polihedronlar) yansıtılabilir (ve kısmen emilebilir).
Ek olarak, gerekli hesaplama süresi için bütçe aynı zamanda maksimum yansıma sayısı olan 'Maksimum Yansıma Sırası'na da bağlıdır.
Hesaplama süresi yalnızca bir hoparlör ve bir dinleme konumu içerir. Toplam hesaplama süresi, hoparlör ve dinleme konumlarının sayısının bir katıdır.
Dikdörtgen odalar (mobilyasız) için hesaplama süresi çok kısadır (1000 kata kadar), çünkü yansıyan tüm ses dalgaları gerçek akustik hesaplamadan önce belirlenebilir ve izlenebilir.

5. Hesaplama İzleyici

İzleyici, akustik hesaplamanın mevcut durumu hakkında bilgi görüntüler. İlerleme çubuğu, bir hoparlör ve bir dinleme konumu için harcanan süreyi gösterir.
Ses alanı hesaplaması sırasında, 'Dinleme Konumları' dinleme konumlarının sayısı henüz hesaplanmamış olan sayıyı gösterir. Hesaplama herhangi bir zamanda durdurulabilir, ancak hesaplama sonuçları silinecektir.
Otomatik konum optimizasyonu sırasında, deneme sayısı 'Denemeler', optimizasyon sayısı 'Optima', başlangıç sapması 'Başlangıç Sapması', mevcut en iyi konumun optimum sapması 'Optimum Sapma' ve akım sapması 'Akım Sapması' görüntülenir.
Konum optimizasyonu da herhangi bir zamanda durdurulabilir, bu durumda mevcut optimize edilmiş konum ve ilgili akustik sonuçlar sabit diske kaydedilebilir.

6. Karşılaştırma: CARA ve gerçek ölçüm

Yukarıdaki şekil, CARA (kırmızı) tarafından hesaplanan ses basıncı frekans tepkisi ile gerçek ölçüm sonuçlarının (yeşil) karşılaştırmasını göstermektedir.
Dinleme odası boyutu (L/W/H) 8.06/5.87/2.62 m. Ön köşede köpük kauçuk ses emici bulunmaktadır. Önünde 60 cm derinliğinde kapaklı bir kitaplık var. Sol duvarda ise yaklaşık 8 metrekarelik bir kitaplık bulunuyor.
İki yönlü test hoparlörü, mikrofondan 90 metre, ön duvardan 3 metre ve sol duvardan 1.6 metre uzakta 1.8 cm yüksekliğinde bir stand üzerine yerleştirilir.
Frekans tepkisi, maksimum 12 yansıma sayısı kullanılarak hesaplanır.
Karşılaştırma, CARA hesaplamalarının gerçek ölçümlerle çok iyi eşleştiğini göstermektedir. Diğer akustik simülasyon yazılımlarının da eşleşip eşleşemeyeceğini bilmiyoruz. Diğer yazılımların çoğunun, karmaşık ses basıncı genliğinin faz kısmını dikkate almaması mümkündür. Ek olarak, hoparlör modeli çok doğru olmayabilir.
Örneğin, CARA, 5 ila 40.960Hz (1/9 oktav aralığı) arasında 4000 karmaşık frekans yanıtı (hoparlörün etrafında 1000 yön, 4 farklı mesafe) kullanarak hoparlörün ses radyasyonunu simüle eder.