Bilgisayar destekli akustik tasarım - RAYNOISE geometrik akustik yazılım tanıtımı

RAYNOISE, Belçikalı bir akustik tasarım şirketi olan LMS tarafından geliştirilen büyük ölçekli bir ses alanı simülasyon yazılım sistemidir. Ana işlevi, kapalı veya açık alanların ve yarı kapalı alanların çeşitli akustik davranışlarını simüle etmektir. Aynasal yansıma, dağınık yansıma, duvar ve hava emme, kırınım ve iletim dahil olmak üzere ses yayılımının fiziksel sürecini doğru bir şekilde simüle edebilir ve sonuçta alıcı konumun dinleme etkisini yeniden oluşturabilir. Sistem, salon ses kalitesi tasarımında, endüstriyel gürültü tahmini ve kontrolünde, kayıt ekipmanı tasarımında, havaalanları, metrolar ve istasyonlar gibi halka açık yerlerde ses sistemi tasarımında ve karayolları, demiryolları ve stadyumlarda gürültü tahmininde yaygın olarak kullanılabilir.

Akustik ortamı tanımlamak için SYSNOISE en gelişmiş sayısal yöntemleri kullanır. Doğrudan ve dolaylı sınır eleman yöntemlerine veya akustik sonlu elemanların/sonsuz elemanların akustik denklemlerine dayanırlar. Yapının kendisi, tüm ana akım yapısal sonlu eleman ve ağ oluşturma araçlarından içe aktarılabilen bir yapısal sonlu eleman modeli ile ifade edilir. Tüm analiz modülleri, çoklu modelleri ve 3D grafikleri destekleyen çekirdek ortama tamamen entegre edilmiştir.
SYSNOSISE, ağ kontrolü ve düzeltme araçlarıyla güçlü entegre ön ve son işleme işlevlerine sahiptir. İşlem sonrası, renkli resimler, vektör alanları, deforme olmuş yapıların yanı sıra XY grafikleri, çubuk grafikler ve kutupsal koordinat grafikleri çizebilir ve ayrıca animasyon gösterimi ve ses oynatmayı içerir.
RAYNOISE sisteminin temel prensipleri

RAYNOISE sistemi esasen bir ses kalitesi işitselleştirme sistemi olarak düşünülebilir ("işitselleştirme" ile ilgili ayrıntılar için bkz. referans [1]). Esas olarak geometrik akustiğe dayanmaktadır. Geometrik akustik, akustik bir ortamdaki ses dalgalarının ses çizgileri şeklinde her yöne yayıldığını varsayar. Ses hatları ortam veya arayüzle (duvar gibi) çarpıştıktan sonra, enerjinin bir kısmı kaybolacaktır. Bu sayede ses alanındaki farklı konumlardaki ses dalgalarının enerji biriktirme yöntemi de farklıdır. Akustik bir ortam doğrusal bir sistem olarak kabul edilirse, ses kaynağının özelliklerinden akustik ortamın herhangi bir konumunda akustik etkiyi elde etmek için sadece sistemin darbe tepkisinin bilinmesi gerekir. Bu nedenle, dürtü tepkisini elde etmek tüm sistemin anahtarıdır. Geçmişte daha çok simülasyon yöntemleri kullanılıyordu, yani dürtü tepkileri elde etmek için ölçekli modeller kullanılıyordu. 1980'lerin sonlarından bu yana, bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişmesiyle birlikte, dijital teknoloji giderek baskın hale geldi. Dijital teknolojinin özü, dürtü tepkilerini hesaplamak için modelleme ve programlama için multimedya bilgisayarları kullanmaktır. Bu teknoloji basit, hızlıdır ve analog teknoloji ile eşsiz olan sürekli geliştirilmiş doğruluğa sahiptir. Dürtü tepkisini hesaplamak için iyi bilinen iki yöntem vardır: Ayna Görüntü Kaynağı Yöntemi (MISM) ve Işın İzleme Yöntemi (RTM). Her iki yöntemin de kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır [1]. Daha sonra Konik Kiriş Yöntemi (CBM) ve Üçgen Kiriş Yöntemi (TBM) gibi bunları birleştiren bazı yöntemler ortaya çıkmıştır [1]. RAYNOISE, ses alanı impuls tepkisini hesaplamak için çekirdek teknolojisi olarak bu iki yöntemi birlikte kullanır [2].

Laiwu Oditoryumu ses alanının bilgisayar simülasyonu efekt diyagramı

RAYNOISE sisteminin uygulanması
RAYNOISE, endüstriyel gürültü tahmini ve kontrolü, çevresel akustik, mimari akustik ve simüle edilmiş gerçek sistemlerin tasarımında yaygın olarak kullanılabilir, ancak tasarımcının asıl amacı hala oda akustiğiydi, yani esas olarak salon ses kalitesinin bilgisayar simülasyonu için kullanılır. Bir salonun ses kalitesini tasarlamak için ilk gereklilik, salonun üç boyutlu bir modelini doğru ve hızlı bir şekilde oluşturmaktır, çünkü bu, bilgisayar simülasyonunun doğruluğu ile doğrudan ilgilidir. RAYNOISE sistemi, bilgisayar modellemesi için kullanıcı dostu bir interaktif arayüz sağlar. Kullanıcılar, AutoCAD veya HYPERMESH tarafından oluşturulan üç boyutlu modelleri doğrudan girebilir veya sistem modeli kitaplığından modelleri seçebilir ve modelin tanımını tamamlayabilir. Modellemenin ana adımları şunları içerir:
(1) RAYNOISE'u başlatın;
(2) Modeli seçin;
(3) Geometrik boyutları girin;
(4) Her yüzeyin malzemelerini ve özelliklerini tanımlayın (ses emme katsayısı vb. dahil);
(5) Ses kaynağı özelliklerini tanımlayın;
(6) Alıcı alanı tanımlayın;
(7) Dikkate alınan ses hatlarının sayısı, yansıma seviyelerinin sayısı vb. gibi diğer talimatlar veya tanımlar.
Kullanıcı, tanımlanan modelin özelliklerini ve iç yapılarını ekranda farklı açılardan (renkle ayırt edilir) görüntülemek için fareyi kullanabilir. Daha sonra hesaplamaya başlanabilir. Hesaplama sonuçlarının işlenmesiyle, ses basınç seviyesi, A ses seviyesi, ekogram ve alıcı ilgi alanında belirli bir noktadaki frekans darbe yanıt fonksiyonu gibi akustik parametreler elde edilebilir. Bu noktanın dinleme etkisini bilmek istiyorsanız, önce dürtü tepkisini binaural bir aktarım fonksiyonuna dönüştürebilir ve bunu yankısız odada önceden kaydedilen kuru sinyalle birleştirebilirsiniz, böylece bu noktanın dinleme etkisini kulaklarınızdan duyabilirsiniz.

Ulusal Tiyatro'nun bilgisayar akustik tasarım simülasyon efekt diyagramı

RAYNOISE'un Özellikleri

Signalgic'in Hypersignal-Acoustic3.4 ve EASE2.0 gibi son 10 yılda ortaya çıkan diğer ses alanı simülasyon yazılımlarıyla karşılaştırıldığında, RAYNOISE kullanım ve işlev açısından daha olgundur. Nispeten eksiksiz ve bağımsız bir işitselleştirme sistemi oluşturmuştur. Hypersignal-Acoustic3.4, yalnızca diğer işitselleştirme yazılımları [3] için bir yazılım ve donanım arayüzü olarak hizmet edebilir, yani yalnızca kuru sinyali diğer yazılımlardan gelen dürtü tepkisi ile birleştirme ve dinleme efektini simüle etme işini tamamlayabilir; EASE2.0'ın ayrıca işitselleştirmeyi sağlamak için EARS (Elektronik Olarak İşitselleştirme Odası Simülasyonu) ile birlikte kullanılması gerekir.

Askeri bando konser salonunun ses alanının bilgisayar simülasyonu efekt diyagramı

RAYNOISE'un eksiklikleri

Bununla birlikte, RAYNOISE Revision 3.0 sistemi, önceki sürümler bazında büyük iyileştirmeler yapmış ve hem kullanım hem de hesaplama doğruluğu konusunda atılımlar yapmış olsa da, her zaman geometrik akustiğe dayanmaktadır, bu nedenle kaçınılmaz olarak geometrik akustik ile sınırlı kalacaktır. Örneğin, düşük frekanslı veya küçük ölçekli uzayda simülasyon etkisi nispeten zayıftır ve bu da kaçınılmaz olarak uygulama kapsamını büyük ölçüde azaltacaktır. Başka bir örnek vermek gerekirse, sadece belirli bir noktadaki basit ses kaynaklarının (noktasal kaynaklar gibi) simülasyon sonuçlarını verebilir, ancak hareketli ses kaynakları, dağıtık ses kaynakları, yönlü ses kaynakları ve daha karmaşık durumlar için güçsüzdür

Nanjing Radyo ve Televizyon Merkezi Tiyatrosu'nun ses alanının bilgisayar simülasyonu efekt diyagramı

LMSSYSNOISE - Akustik-Titreşim Kuplaj Analiz Yazılımı SYSNOISE, piyasadaki en gelişmiş akustik-titreşim analiz yazılımıdır, ancak kullanıcıların akustik uzman olmasını gerektirmez.
SYSNOISE, güçlü işlevlere sahip küresel akustik-titreşim alanının tasarımı, arıza teşhisi ve optimizasyonunda öncüdür. Boşluğun ses alanının tahmininden nesnenin etrafındaki ses alanının analizine kadar, ses alanının etkisi altında yapının tepkisini bile hesaplayabilir, böylece gürültü kontrol mühendislerinin akustik-titreşim özelliklerini optimize etmesine yardımcı olur. SYSNOISE'un mükemmel kullanıcıları, sektördeki her türlü teknik personeldir, örneğin: esneklik gibi araştırma ve geliştirme mühendisleri, ara sıra kullanıcılar anlaşılması kolay bir grafik arayüze ihtiyaç duyar ve tasarım mühendisleri, analizi tamamlamalarına yardımcı olmak için çevrimiçi "sihirbazlara" güvenir. Titreşim kaynaklarından gelen ses radyasyonu, titreşim ölçüm sonuçlarından veya sonlu elemanlar hesaplama sonuçlarından yüzeydeki ve nesnenin herhangi bir noktasındaki yayılan ses alanını hesaplar. Örneğin: motorun ve kompresörün gürültüsü, hoparlörün ses radyasyonu. Ses alanı dağılımı, ses alanındaki yapı etrafında oluşan ses alanını ve yapısal titreşimi tahmin eder. Örneğin: denizaltı algılama, yol gürültü bariyerlerinin ses yalıtım etkisi. Yapısal yol yayılımı, dinamik uyarma ve üretilen ses alanının neden olduğu yapının zorlanmış titreşim tepkisini hesaplar. Örneğin: motor braketi tasarımı, rotor dengesizliğinin etkisi.
Hava yolu iletim kaybı, ses alanındaki ince plakanın iletim kaybı özelliklerini, uyarılmış titreşimin boyutunu ve plakanın her iki tarafındaki ses alanını hesaplar. Örneğin: iletim gürültüsünün neden olduğu uydu titreşimi, ses dalgalarının dekoratif panellerden yayılması, bulaşık makinesi gürültüsü