Belçika'dan RAYNOISE geniş ses alanı simülasyon yazılımı

Geometrik akustik yazılımı raynois'e giriş: RAYNOISE, Belçikalı akustik tasarım şirketi LMS tarafından geliştirilen büyük ölçekli bir ses alanı simülasyon yazılım sistemidir. Ana işlevi, kapalı alanların, 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.
RAYNOISE sisteminin temel prensipleri:
RAYNOISE sistemi esasen bir ses kalitesi işitmeleştirme sistemi olarak düşünülebilir ("işitselleştirme" ile ilgili ayrıntılar için bkz. referans [1]). Esas olarak geometrik akustiğe dayanmaktadır. Geometrik akustik, akustik bir ortamdaki ses dalgalarının ses ışınları şeklinde yayıldığını varsayar. Bir ortam veya arayüzle (duvar gibi) çarpıştıktan sonra, ses ışınının enerjisinin bir kısmı kaybolacaktır. Bu sayede ses dalgasının ses alanındaki farklı konumlardaki enerji biriktirme modu da farklıdır. Akustik bir ortam doğrusal bir sistem olarak kabul edilirse, o zaman akustik ortamın herhangi bir konumundaki akustik etki, ses kaynağının özellikleri ile ancak sistemin darbe tepkisinin bilinmesi ile elde edilebilir. Bu nedenle, dürtü tepkisini elde etmek tüm sistemin anahtarıdır. Geçmişte daha çok analog yöntem kullanılıyordu, yani dürtü tepkisi ölçekli bir model kullanılarak elde ediliyordu. 1980'lerin sonlarından bu yana, bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişmesiyle birlikte, dijital teknoloji giderek baskın hale geldi. Dijital teknolojinin özü, dürtü tepkilerini hesaplamak için modeller oluşturmak ve programlamak için multimedya bilgisayarları kullanmaktır. Bu teknoloji basit, hızlıdır ve analog teknoloji ile eşi benzeri olmayan doğruluğu sürekli iyileştirme özelliklerine sahiptir. Dürtü tepkilerini 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 geliştirilmiştir [1]. RAYNOISE, ses alanının darbe tepkisini hesaplamak için çekirdek teknolojisi olarak bu iki yöntemin bir kombinasyonunu kullanır [2].

RAYNOISE sisteminin uygulanması:

RAYNOISE, endüstriyel gürültü tahmini ve kontrolü, çevresel akustik, mimari akustik ve simüle edilmiş gerçek sistemlerin tasarımı alanlarında yaygın olarak kullanılabilir, ancak tasarımcının asıl amacı hala oda akustiğiydi, yani esas olarak salon ses kalitesinin bilgisayar simülasyonu için kullanılıyordu. Salon ses kalitesini tasarlamak için öncelikle salonun üç boyutlu bir modelini doğru ve hızlı bir şekilde oluşturmak gerekir, 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 tamamlayabilirler. 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. Ardından hesaplamaya başlayabilirsiniz. Hesaplama sonuçlarını işleyerek, alıcı ilgi alanındaki belirli bir noktanın ses basınç seviyesi, A ses seviyesi, ekogram ve frekans darbe tepki fonksiyonu gibi akustik parametreleri elde edebilirsiniz. Bu noktanın dinleme etkisini hala bilmek istiyorsanız, önce dürtü tepkisini binaural bir transfer fonksiyonuna dönüştürebilir ve bunu yankısız odada kaydedilen kuru sinyalle önceden birleştirebilirsiniz, böylece bu noktanın dinleme etkisini kulaklarınızdan duyabilirsiniz.

1. "Yerel gürültü azaltma" teknolojisinin kökeni

Şu anda, petrol ve gaz sahası sanayi bölgelerinde gürültü kirliliği yaygındır. Çin'de gürültü kontrolü, pasif korumadan aktif korumaya geçmek için teknik koşullara ve araçlara sahiptir ve yüksek gürültülü alanların ilgili tedavisini hedefli bir şekilde gerçekleştirmeye başlayabilir. Son yıllarda, China National Petroleum Corporation'ın petrol sahaları gürültü tehlikesi arıtımına yapılan yatırımları artırmaya başladı ve bazı petrol ve gaz sahaları üretim sahalarında büyük ölçekli gürültü arıtma projeleri gerçekleştirdi.

Gürültü tedavisine sınırlı yatırım yapılması durumunda, yerel alanlarda "yerel gürültü azaltma" elde etmek için gelişmiş bilgisayar teknolojisi kullanılabilir ve bu da işyerindeki işçilerin sabit nokta devriye rotalarının 85 dB(A)'nın altında olmasını sağlayabilir. Bu, petrol ve gaz endüstrisinde gürültü arıtımında "yerel gürültü azaltma" teknolojisidir.

2. "Yerel gürültü azaltma" teknolojisi ve ses alanı simülasyon yazılımı RAYNOISE sistemi

Genellikle, aşırı gürültülü petrol ve gaz sahası tesislerinde gürültü kontrolü için, çoğu akustik şirketi, iç mekan duvarlarını ve çatılarını çeşitli yapı ve malzemelerden ses emicilerle kaplamayı ve ardından yüksek gürültü yayan ekipman üzerinde makul ses yalıtımı ve titreşim azaltma işlemi yapmayı tercih eder. Ses alanına ve ses kalitesi özelliklerine uygun yapı ve malzemeler kullanıldığı ve ekipmanın havalandırması, ısı dağılımı, muayenesi ve bakımı gibi faktörler dikkate alındığı sürece, yukarıdaki tasarım şeması genellikle iyi gürültü azaltma etkileri elde edecektir. Kuşkusuz bunun için yeterli yatırım desteği gerekiyor. İnşaat biriminin gürültü kontrol projelerine yaptığı yatırım sınırlıysa veya aşırı gürültü olan daha fazla yerin kontrolü için sınırlı yatırım kullanmak istiyorsa, destek olarak yeni bir teknolojiye ihtiyaç vardır. "Yerel gürültü azaltma" teknolojisinin nihai olgunluğu, "ses alanı simülasyon yazılımı RAYNOISE sisteminin" uygulanmasına atfedilmelidir.

Ses alanı simülasyon yazılımı RAYNOISE sistemi, ana işlevi kapalı alanların, açık alanların ve yarı kapalı alanların çeşitli akustik davranışlarını simüle etmektir ve ses yayılımının fiziksel sürecini doğru bir şekilde simüle edebilir. Buna şunlar dahildir: aynasal yansıma, dağınık yansıma, duvar ve hava emme, kırınım ve iletim ve sonuçta alıcı konumda dinleme etkisini yeniden yaratabilir. Sistem, endüstriyel tesis gürültü simülasyonunda, kabinlerin, trenlerin ve araba kabinlerinin gürültü tahmininde ve analizinde yaygın olarak kullanılabilir; havaalanları, metrolar ve istasyonlar gibi halka açık yerlerde ses sistemi tasarımı ve karayolları, demiryolları ve tünellerin trafik gürültüsü tahmini ve analizi. Örneğin, Daqing Theater, akustik optimizasyon tasarımı için RAYNOISE sistemini kullanır ve bazı simülasyon sonuçları aşağıdaki gibidir.
Gürültü azaltma mühendisliği tasarımının simülasyon yöntemi şu şekildedir:
1. İlk olarak, bina yapısını gerçek boyut oranına göre bilgisayar modellemesine girin ve ardından gürültü kaynağının dağıtım konumunu ve gürültü değerini bilgisayara girin ve RAYNOISE sistemi bina yapısındaki ses alanı ortamını yansıtacaktır (bir renk spektrumu ile görüntülenir).
2. Çeşitli akustik ölçümleri ve gürültü azaltma miktarlarını bilgisayar modellemesine girin ve RAYNOISE sistemi, bina yapısındaki ses alanı ortamındaki değişiklikleri (renk değişiklikleriyle tanımlanır) yansıtacaktır.
3. Taraf A tarafından belirlenen iş koruma alanına göre, akustik hesaplamalara ve mühendislik deneyimine göre kurulum yerini ve akustik önlemlerin miktarını birkaç kez ayarlayın ve koruma alanının ses ortamının çeşitli simülasyon sonuçlarından standardı karşılamasını sağlayabilecek en uygun maliyetli çözümü seçin.

RAYNOISE sistemi, gerçek gürültü ölçülen değerlere göre ses alanı dağılımını ve ses kalitesi parametrelerini çok doğru bir şekilde simüle edebilir, farklı çözümleri simüle edebilir, gürültü azaltma etkisini tahmin edebilir ve test edebilir, tasarımdaki zayıf halkaları bulabilir ve tasarımı optimize edebilir. Bundan önce gürültü kontrolünde "yerel gürültü azaltma" teknolojisi sadece akustik hesaplamalar ve mühendislik tecrübesi ile gerçekleştirilemiyordu. RAYNOISE sistemini uygulayarak, sadece "yerel gürültü azaltma" teknolojisi konsepti gerçekleştirilmekle kalmaz, aynı zamanda çeşitli akustik tasarımlar da doğru bir şekilde tamamlanabilir.

3. Başvuru Durumları
Liaohe Petrol Sahası'ndaki bir pompa odası, gürültü azaltma tasarımı için RAYNOISE sistemini kullanıyor.
Normal şartlar altında, yalnızca bir yüzey pompası ve bir temiz su pompası çalışıyor, bu nedenle yalnızca tek bir pompanın çalışma koşullarına göre gürültü azaltma tasarımı yapmamız gerekiyor. Yerinde tespit ve analizden sonra, gürültü spektrumu analizi ve bilgisayar simülasyonu için RAYNOISE sistemini kullandık, esas olarak pompa odasına ses emicilerin kurulumunu ve ekipmanın etrafına ses yalıtım bariyerlerinin kurulumunu birleştiren gürültü azaltma tasarımını benimsedik. Karşılaştırmalı analiz için aşağıdaki dört şema kullanılır.
4. "Yerel gürültü azaltma" teknolojisinin beklentileri "Çalışanlar sağlıklıyken sağlığı kavramak", günümüzün güvenlik ve çevre koruma yöneticileri tarafından genel olarak tanınan bir yönetim kavramıdır. Gürültü kontrolü ve yönetiminin akıllı bir şekilde gelişmesiyle, petrol ve gaz sanayi sitelerinin gürültü yönetimi (pompa odaları, kazan daireleri veya ısıtma odaları, fan odaları, motor odaları, kompresör odaları, jeneratör odaları, petrol borusu atölyeleri, sondaj sahaları ve destekleyici görev odaları vb.) "yerel gürültü azaltma" teknolojisinin etkisi altında yeni bir gelişme aşamasına girecektir.
Endüstriyel gürültü kontrolü
• Fabrikadaki makine ve ekipmanların ürettiği gürültünün ses basınç seviyesini belirleyin
• Makine ve ekipmanların bitişik odalara veya fabrika dışına yaydığı gürültüyü hesaplayın
• Yayılan ses gücünü azaltmak için ses emici pedler, makine ve ekipman yerleşimi, fabrika tasarımı vb. gibi farklı gürültü kontrol çözümlerini değerlendirin
Çevresel akustik uygulamaları
• Otoyollardan, fabrikalardan vb. kaynaklanan gürültü etkisini değerlendirin.
• Optimize edilmiş ses yalıtım bariyerleri ve engelleri tasarlayın (konum, uzunluk, yükseklik, malzeme vb.)
İç mekan akustiği uygulamaları
• Yankılanma süresini değerlendirin
• Kamu binalarında (metro istasyonları, havaalanı terminalleri vb.) konuşma anlaşılırlığını değerlendirin ve optimize edin Binalar, büyük alışveriş merkezleri vb.)
• İdeal hoparlör yerleşimini seçin
• Gürültü maskeleme sistemlerinin makul bir şekilde yerleştirilmesi (kütüphaneler gibi)
• Maliyetleri azaltmak için pahalı ses emici malzemelerin tüketimini en aza indirin
• Açık alanlarda konuşma netliği ve mahremiyet araştırmaları (bankalar, açık plan tasarım odaları vb.)
• Konser salonu akustik tasarımı (netlik, erişilebilirlik, yankılanma vb.)
• Dağınık ekran tasarımı ve yerleşimi
• Farklı oda yerleşimleri için akustik çözümlerin karşılaştırılması
Her bileşen modülünün yapısal blok diyagramı
Her modül aşağıdaki dört hususa göre tek tek açıklanmıştır:
Ana fonksiyonlara genel bakış
Grafiksel Kullanıcı Arayüzü
• OSF/Motif veya MS-Windows tabanlı grafik arayüz
• Sezgisel açılır menüler
• Menü kısayollarına sahip araç çubukları
• Özelleştirilebilir araç çubukları
• Çevrimiçi yardım
Geometri Arayüzleri
• Katman bilgileri de dahil olmak üzere DXF formatı
• Çoğu CAE geometri dosya formatını destekler
Giriş verileri
• Geometri girişi, grup tanımını ve öznitelik numaralandırmasını destekler
• Nokta seçimi, kutu seçimi, serbest seçim
• Kapalı ve/veya açık geometri modelleri
• Harris'in modeline göre hava emilimi
• Malzeme özellikleri 1/3 oktav veya frekans tablosunu destekler
• Absorpsiyon katsayısını, saçılma katsayısını, iletim katsayısını destekler
• Malzeme veri tabanını içerir
• Nokta, çizgi, panel ses kaynakları (poligon kenarlarına takılı)
• Ses kaynağı yönlülük diyagramı girişini, yatay ve dikey kutupsal koordinat tablolarını destekler
• Tutarlı/tutarsız ses kaynaklarını destekler
• Alan noktaları: nokta, çizgi, yüzey, daire, silindir, küre, altı yüzlü
Analiz, Analiz ve Çözüm
• Verimli sanal kaynak arama motoru (konik kiriş ve üçgen kiriş yöntemi)
• Ses ışını izleme yöntemine dayalı çok sıralı dağınık yansıma
•Sürekli kuyruk düzeltme
• Ses kaynağı ve sanal kaynak kırınımı
• Tutarlı ses kaynağının dar bant analizi
• İletimi simüle etmek için panel ses kaynağı yöntemi
• Ses ışınlarının sayısı, yansıma sayısı, zaman penceresi vb. gibi ayarlanabilir hesaplama parametreleri.
• Ortalama serbest yol kullanarak yankılanma süresinin hızlı istatistiksel hesaplaması
• Standart diyagramın, frekans tepki fonksiyonunun, ekografın vb. eşzamanlı hesaplanması.
• Zengin akustik sonuç serisi: SPL (ses basıncı seviyesi), STI (konuşma anlaşılırlığı), RT60 (60ms yankılanma süresi), vb.
Son işlemci
• Model malzemelerinin ve akustik sonuçların görsel temsili
• Grafiksel sonuçlar: bulut haritası, kontur çizgisi, deformasyon alanı vb.
• Frekans yanıt fonksiyonu sonuçları: Çeşitli seçeneklerle XY eğrisi diyagramı (ağırlıklı dB, FFT dönüşümü, vb.)
• Geometrik modeller üzerinde ses ışını yol diyagramları çizebilen ekograf sonuçları
İşitselleştirme
• Binaural dürtü tepkisi
• Yankısız odada kaydedilen kuru sinyalin faz evrişim çıkışı: WAV, AU, AIFF ve diğer formatlar
Bu yazılımla ilgili diğer notlar:
RAYNOISE, Belçikalı bir akustik tasarım şirketi olan LMS tarafından geliştirilen büyük ölçekli bir ses alanı simülasyon yazılım sistemidir. Ana işlevi, kapalı, açık ve yarı kapalı alanların çeşitli akustik davranışlarını simüle etmektir. Aşağıdakiler dahil olmak üzere ses yayılımının fiziksel sürecini doğru bir şekilde simüle edebilir: aynasal yansıma, dağınık yansıma, duvar ve hava emme, kırınım ve iletim ve sonuçta alıcı konumda dinleme efektini 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.
RAYNOISE sisteminin temel prensibi
RAYNOISE sistemi aslında bir ses kalitesi işitmeleştirme sistemi olarak düşünülebilir ("işitselleştirme" ile ilgili ayrıntılar için bkz. referans [1]). Esas olarak geometrik akustiğe dayanmaktadır. Geometrik akustik, akustik bir ortamdaki ses dalgalarının ses ışınları şeklinde yayıldığını varsayar. Bir ortam veya arayüzle (duvar gibi) çarpıştıktan sonra, ses ışınının enerjisinin bir kısmı kaybolacaktır. Bu sayede ses dalgasının ses alanındaki farklı konumlardaki enerji biriktirme modu da farklıdır. Akustik bir ortam doğrusal bir sistem olarak kabul edilirse, o zaman akustik ortamın herhangi bir konumundaki akustik etki, ses kaynağının özellikleri ile ancak sistemin darbe tepkisinin bilinmesi ile elde edilebilir. Bu nedenle, dürtü tepkisini elde etmek tüm sistemin anahtarıdır. Geçmişte daha çok analog yöntem kullanılıyordu, yani dürtü tepkisi ölçekli bir model kullanılarak elde ediliyordu. 1980'lerin sonlarından bu yana, bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişmesiyle birlikte, dijital teknoloji giderek baskın hale geldi. Dijital teknolojinin özü, dürtü tepkilerini hesaplamak için modeller oluşturmak ve programlamak için multimedya bilgisayarları kullanmaktır. Bu teknoloji basit, hızlıdır ve analog teknoloji ile eşi benzeri olmayan doğruluğu sürekli iyileştirme özelliklerine sahiptir. Dürtü tepkilerini 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 geliştirilmiştir. RAYNOISE, ses alanının darbe tepkisini hesaplamak için çekirdek teknolojisi olarak bu iki yöntemi birlikte kullanır.
RAYNOISE sisteminin uygulanması
RAYNOISE, endüstriyel gürültü tahmini ve kontrolü, çevresel akustik, mimari akustik ve simüle edilmiş gerçek sistemlerin tasarımı alanlarında yaygın olarak kullanılabilir, ancak tasarımcının asıl amacı hala oda akustiğiydi, yani esas olarak salon ses kalitesinin bilgisayar simülasyonu için kullanılıyordu. Salon ses kalitesini tasarlamak için öncelikle salonun üç boyutlu bir modelini doğru ve hızlı bir şekilde oluşturmak gerekir, 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 tamamlayabilirler. 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. Ardından hesaplamaya başlayabilirsiniz. Hesaplama sonuçlarını işleyerek, alıcı ilgi alanındaki belirli bir noktanın ses basınç seviyesi, A ses seviyesi, ekogram ve frekans darbe tepki fonksiyonu gibi akustik parametreleri elde edebilirsiniz. Bu noktanın dinleme etkisini hala bilmek istiyorsanız, önce dürtü tepkisini binaural bir transfer fonksiyonuna dönüştürebilir ve bunu yankısız odada kaydedilen kuru sinyalle önceden birleştirebilirsiniz, böylece bu noktanın dinleme etkisini kulaklarınızdan duyabilirsiniz.