Phần mềm mô phỏng âm thanh rạp chiếu phim CARA

1. Khái niệm cơ bản về phòng (Trình hướng dẫn thiết kế phòng mới)

Thiết kế phòng mới' cho phép bạn dễ dàng thiết lập một phòng mới. Có bốn tùy chọn: mẫu sơ đồ phòng, kích thước, vật liệu tường và cấu hình loa.

Đầu tiên, bạn cần chọn một mẫu sơ đồ phòng, có thể là hình chữ nhật đơn giản hoặc hình dạng khác, chẳng hạn như hình chữ L.

Ở trang thứ hai, bạn cần xác định kích thước cơ bản của căn phòng. Nhấn F10 để nhập các đơn vị không phải hệ mét như feet. Nếu bạn muốn làm trần dốc, hãy nhập kích thước tối đa của căn phòng.

Lưu ý: Không thể thay đổi chiều cao của căn phòng sau khi đóng trình hướng dẫn.

Trên trang thứ ba, chọn các tài liệu cơ bản. Vật liệu của sàn, tường và trần nhà quyết định tính chất âm thanh (hệ số hấp thụ âm thanh).

"Mức điểm lưới" xác định chiều cao của mức lưới, được khuyến nghị để ngang bằng với tai nghe. Mặc định 100cm giả định rằng người nghe đang ngồi trên ghế sofa.

Trên trang cuối cùng, hãy chọn cấu hình loa của bạn. Bạn có thể chọn cấu hình âm thanh vòm như âm thanh nổi và quadraphonic.

CARA 2.1 PLUS bao gồm 10 cấu hình âm thanh vòm kỹ thuật số để đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai.

2. Sửa đổi sơ đồ phòng
Nếu loại phòng của bạn không có sẵn trong mẫu phòng, bạn có thể chọn mẫu gần nhất và sửa đổi kế hoạch. Chọn Sơ đồ tầng từ menu Vẽ.
Chọn một điểm góc hoặc nhấp vào cạnh trong của tường để chèn một điểm góc.
Sử dụng các dòng phụ "Hướng dẫn" để đo lường chính xác sơ đồ phòng của bạn.
Nhấp vào các điểm đánh dấu xung quanh để thêm và xóa các dòng phụ. Trong menu Xem, bạn có thể tìm thấy thêm các công cụ để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế phòng.
Đó là:
'Snap to Floor Plan' Thích ứng với cấu trúc kế hoạch
'Snap to Object Points' Thích ứng với các điểm đối tượng
'Sử dụng đường dẫn hướng' Thích ứng với các đường phụ
'Sử dụng lưới' Thích ứng với lưới

3. Chèn đồ nội thất
Chọn Tải nhóm từ menu Chỉnh sửa để chọn đồ nội thất từ cơ sở dữ liệu đồ nội thất CARA để đưa vào thiết kế phòng của bạn. Ngoài ra, bạn cũng có thể tùy chỉnh nội thất. Nội thất bao gồm một số đối tượng 3D và sẽ được lưu trong cơ sở dữ liệu và có thể được sử dụng trong các thiết kế phòng khác.
Trong thiết kế phòng, các đối tượng 3D (nội thất) có thể bị bóp méo và di chuyển theo ý muốn. Các đối tượng 3D không chỉ được sử dụng để mô phỏng đồ nội thất mà còn có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác, chẳng hạn như tường nội thất, khung cửa, ngưỡng cửa sổ, thanh giằng, trần dốc, sân thượng, v.v. Tuy nhiên, bạn phải lưu ý rằng thời gian tính toán để tối ưu hóa vị trí tự động, ví dụ, tăng theo số lượng bề mặt phản chiếu hoặc hấp thụ trong phòng. Vì vậy, không nhất thiết phải xem xét tất cả các đồ nội thất. Đồ đạc được đặt gần loa hoặc người nghe có tác động lớn nhất đến màu sắc âm thanh. Ngoài ra, đồ nội thất lớn có tác động lớn hơn đồ nội thất nhỏ.
Ngoài ra, chức năng CARA 2.1 PLUS mới 'Acoustic Ambiance' đánh giá các đặc tính âm thanh của căn phòng của bạn và đề xuất một số cải tiến.
Do đó, có 2 gợi ý cho thiết kế phòng:
Tạo một thiết kế phòng chi tiết mới, đảm bảo bao gồm tất cả đồ nội thất và bề mặt vật liệu. Thông tin chi tiết có trong phân tích Acoustic Ambiance.
Tạo ra một thiết kế phòng tối giản mới chỉ với nội thất chính. Việc tính toán xác định trường âm thanh và tối ưu hóa loa và vị trí nghe, mất ít thời gian hơn nhưng kém chính xác hơn.

4. Bề mặt vật liệu
Vật liệu cho tường phòng và các đối tượng 3D có thể được chọn từ cơ sở dữ liệu vật liệu. Hệ số hấp thụ âm thanh của vật liệu ảnh hưởng đến thời gian âm vang và do đó đánh giá môi trường âm thanh.
Bạn cũng có thể xác định các khu vực hình chữ nhật cụ thể (bề mặt vật liệu) bên trong tường để mô phỏng cửa ra vào, cửa sổ, rèm cửa, thảm. Thông thường hệ số hấp thụ âm thanh của chúng khác với bề mặt tường tương ứng.
Bề mặt vật liệu và tường là hai chiều và không làm tăng thời gian tính toán, nhưng các đối tượng 3D là ba chiều, chẳng hạn như đồ nội thất, và sẽ tăng đáng kể thời gian tính toán vì các đối tượng 3D bổ sung thêm bề mặt hấp thụ và phản xạ âm thanh trong phòng.
Sử dụng các hướng dẫn để xác định chính xác kích thước của bề mặt vật liệu.

5. Lựa chọn vật liệu
Vật liệu cho tường phòng và bề mặt đối tượng 3D được chọn từ cơ sở dữ liệu vật liệu. Hệ số hấp thụ âm thanh được chỉ định trong dữ liệu vật liệu được hiển thị trong hộp thoại bằng biểu đồ đáp ứng tần số.
"Mô tả" chứa mô tả về tài liệu đã chọn.
Các khu vực màu hiển thị kết cấu vật liệu, được sử dụng trong chế độ xem 3D và trong chế độ xem 2D của sàn, trần và tường.
'Nhóm vật liệu' cho biết tài liệu được nhóm vào nhóm nào.

6. Môi trường âm thanh
Môi trường âm thanh của một căn phòng chủ yếu được phản ánh bởi thời gian âm vang hoặc thời gian cần thiết để cường độ trường âm thanh (mật độ năng lượng) phân rã 60dB sau khi nguồn âm thanh dừng lại. Thời gian này liên quan chặt chẽ đến kích thước của căn phòng và sự hấp thụ sóng âm của các bức tường và đồ đạc trong phòng. Hấp thụ mạnh có nghĩa là thời gian âm vang dài, hấp thụ yếu có nghĩa là thời gian âm vang dài.

Thời gian vang lâu: phòng rất vang vọng
Thời gian âm vang dài xảy ra trong các phòng lớn, trống rỗng, chẳng hạn như nhà thờ và trong các phòng có phản xạ mạnh, chẳng hạn như phòng tắm lát gạch. Nhiều người mô tả môi trường của những căn phòng này là "sống", hoặc "vang vọng". Trong những căn phòng này, độ rõ giọng nói thấp, giọng nói chói tai và tiếng vỗ tay có thể gây ra tiếng vang rung động. Những tiếng vang này có thể dễ nhận thấy hơn ở các khu vực khác nhau của căn phòng.
Thời gian âm vang ngắn: phòng chật chội hoặc nhàm chán
Thời gian âm vang ngắn xảy ra trong các phòng có nhiều âm thanh damping. Điều này làm cho căn phòng cảm thấy nhỏ hơn thực tế. Điều này có thể khiến hầu hết mọi người cảm nhận môi trường phòng là "chật chội" hoặc "nhàm chán". Thư viện là một ví dụ về điều này. Mọi người đánh giá kích thước của một căn phòng dựa trên thời gian âm vang.
Thời gian âm vang có thể gây ra màu sắc
Một căn phòng điển hình hấp thụ tần số cao nhiều hơn tần số thấp, khiến thời gian âm vang của tần số thấp dài hơn nhiều so với tần số trung hoặc cao. Đường màu đỏ mỏng trong hộp thoại là một ví dụ về một căn phòng cảm thấy lý tưởng. Đường màu xanh lá cây cho thấy giới hạn trên và dưới của thời gian âm vang lý tưởng trên phổ tần số. Khi thời gian âm vang lệch khỏi phạm vi này, mọi người cảm nhận âm thanh là không tự nhiên hoặc có màu sắc mạnh.
CARA có thể giúp bạn cải thiện môi trường phòng của mình
CARA sẽ giúp bạn xác định thời gian âm vang lệch so với dải tần số lý tưởng bao nhiêu. Những tính toán này có tính đến cấu trúc của căn phòng cũng như đồ nội thất và vật liệu được sử dụng. Các tính toán này độc lập với hệ thống loa.
Sau khi tính toán, CARA mô tả môi trường âm thanh của căn phòng và đề xuất các cải tiến. Thông thường điều này có nghĩa là thêm hoặc loại bỏ đồ nội thất, hoặc thay đổi vật liệu của bề mặt phòng.
7. Loa và vị trí nghe
Bước cuối cùng trong thiết kế phòng là xác định vị trí nghe và chọn loa từ thư viện loa và đặt chúng vào vị trí thực tế. Nếu bạn đặt vị trí nghe trước, hướng của loa chính sẽ được điều chỉnh tự động.

Điều chỉnh khu vực định vị (hình chữ nhật) xung quanh loa, cũng như khu vực định vị của vị trí hấp thụ âm thanh. 'Vùng định vị' có thể được thay đổi kích thước bằng một hộp hình chữ nhật. Bạn có thể chỉ định một hình dạng đặc biệt của khu vực định vị, chẳng hạn như hình chữ L hoặc hai khu vực hình chữ nhật riêng biệt. Khi tối ưu hóa vị trí tự động được học, loa và vị trí nghe có thể được di chuyển bên trong các khu vực này để tìm vị trí tốt nhất.
Nhấp chuột phải vào loa hoặc vị trí nghe cho phép bạn điều chỉnh khoảng cách và chiều cao thẳng đứng của khu vực định vị từ sàn nhà. Sau khi thiết kế hoàn tất, bạn có thể nhấp vào CARACALC từ thanh công cụ của mô-đun CARACAD để bắt đầu tính toán âm thanh của căn phòng.
8. 3D view phòng 3D

Trong mô-đun 'Chế độ xem 3D', bạn có thể đi xung quanh trong phòng ảo mà bạn đã thiết kế và kiểm tra thiết kế của mình.
Điều này rất hữu ích trong nhiều trường hợp, nơi khó có thể tưởng tượng hiệu ứng 3D dựa trên sơ đồ mặt bằng. Đặc biệt nếu bạn đã thiết kế một cấu trúc phòng phức tạp với trần dốc, cửa sổ phòng ngủ,...
1. Tối ưu hóa vị trí

Trước khi chạy Tối ưu hóa vị trí, bạn phải gọi cài đặt Tham số từ menu Tùy chọn. Ví dụ: điều chỉnh Thứ tự phản xạ tối đa thành 4 hoặc 5.
Ngoài ra, bạn có thể sử dụng một số ràng buộc đối xứng cho Tối ưu hóa Vị trí. Chúng liên quan đến cài đặt loa chính của bạn. Bạn có thể yêu cầu hai loa được đặt cách đối xứng với các bức tường phía trước hoặc bên hông, bạn có thể chọn loa này từ menu Tùy chọn / Phạm vi biến thể.
Trong quá trình tối ưu hóa, vị trí của loa và vị trí nghe trong cửa sổ chính sẽ thay đổi sau mỗi lần tối ưu hóa hoàn tất. Đồng thời, nếu đường cong đáp ứng tần số SPL được hiển thị trước (menu Kết quả / Tối ưu hóa vị trí), nó cũng sẽ được cập nhật.
Trình theo dõi tính toán hiển thị quy trình tối ưu hóa từng bước.
Bạn cũng có thể ngắt phép tính bất kỳ lúc nào bằng cách chọn Ngắt từ menu Tính toán. Kết quả tối ưu hóa hiện tại được lưu.
Đôi khi, bạn cần khởi động lại quá trình tối ưu hóa, ví dụ như sau khi điều chỉnh vị trí bắt đầu, khu vực vị trí, số lượng phản xạ tối đa.

2. Tai hóa
Sử dụng card âm thanh và tai nghe, bạn có thể thực hiện các bài kiểm tra nghe trong phòng ảo, ví dụ: so sánh sự khác biệt giữa các loa ở các vị trí khác nhau.
Phản ứng phòng thoáng qua

Tính toán âm thanh hóa bắt đầu từ menu Tính toán và hiển thị kết quả trong 'Phản ứng phòng thoáng qua' (TRR). TRR cho phép CARA xác định ảnh hưởng của màu sắc âm thanh trong phòng đối với việc tái tạo âm nhạc.
Các tính toán tai hóa sử dụng kích thước bước tần số cố định, 0,1 ... 2,5 Hz. Tổng số điểm cơ sở tần suất lên đến 500.000. Ngược lại, các tính toán CARA, chẳng hạn như tính toán đặc biệt và tính toán trường âm thanh, sử dụng kích thước bước tần số cố định và có các điểm chi lớn hơn ở 118 điểm cơ sở tần số (thang đo logarit).
TRR có thể được hiển thị và lưu để tính toán thêm. Thông qua menu Kết quả / Thính giác: RIA.
Tai hóa, kiểm tra nghe:

Bài kiểm tra nghe thính giác so sánh nhạc gốc với âm nhạc được tái tạo bởi loa trong phòng. Để thiết lập khả năng tái tạo âm nhạc của loa, tín hiệu âm nhạc ban đầu phải được trộn với phản ứng thoáng qua trong phòng. Cả tín hiệu nhạc gốc và tín hiệu được tái tạo đều được lưu vào đĩa cứng bằng cách sử dụng âm thanh files. Bài kiểm tra nghe sau đó được thực hiện bằng ETS Multi Media Player.
Clip tín hiệu nhạc gốc là bắt buộc để kiểm tra nghe. Chọn clip mà bạn thích nhất hoặc bạn cho là hay. Clip nhạc phải cung cấp phổ rất rộng (âm trầm, âm trung và tần số cao) và tương đối cân bằng trong suốt clip nhạc. Ví dụ: nhạc Jazz, POP hoặc nhạc rock.
CARA, CD-ROM chứa nhiều mẫu nhạc.
Bạn cũng có thể sử dụng ETS Multi Media Player để so sánh khả năng tái tạo của nhiều loa. So sánh các biến thể khác nhau của cùng một căn phòng với mẫu nhạc gốc, chẳng hạn như các vị trí loa khác nhau. Lưu tệp âm thanh đã xử lý và sau đó so sánh nó trong trình phát.
Ghi chú bổ sung:
Phản ứng thoáng qua trong phòng (TRR) là sự thay đổi mức áp suất âm thanh tại vị trí nghe theo thời gian. Một xung Dirac (hoặc delta) duy nhất được phát ra từ loa, đo âm thanh gốc ở vị trí nghe và âm thanh phản xạ một lần và nhiều lần từ tường, trần nhà, sàn nhà và đồ nội thất.
Băng thông cần thiết cho xung Dirac thực sự không phù hợp với loa. CARA tính đến chuyển đổi điện âm bằng cách chọn loại loa trong tính toán.
Tính toán TRR của CARA dựa trên biến đổi Fourier nghịch đảo của đáp ứng tần số của áp suất âm thanh bị phân hủy tại vị trí nghe.
Hộp thoại TRR hiển thị biên độ áp suất âm thanh dương và âm và kết quả của các hình vuông của các biên độ này được hiển thị trong hộp thoại Reverb và có thể được so sánh với phiên bản độ phân giải cao trong tính toán đặc biệt.

3. Tính toán trường âm thanh

Ngoài việc tối ưu hóa vị trí tự động, tính toán trường âm thanh là chức năng được sử dụng phổ biến và quan trọng nhất trong CARA.
Đầu tiên, hãy gọi Parameter từ menu Options, chẳng hạn như điều chỉnh Maximum Reflection Order thành 4-5, cho bước tiếp theo của tính toán trường âm thanh. Nếu bạn không ngại dành nhiều thời gian tính toán hơn, bạn có thể tăng giá trị này.
'Tính toán trường âm thanh' xác định tất cả dữ liệu về âm thanh trong phòng, với 1.000-3.000 điểm lưới cách đều ở mức tai của người nghe. Chúng liên quan đến đáp ứng tần số áp suất âm thanh, vị trí, độ rõ ràng của lời nói và cả mối tương quan thời gian của sóng âm thanh trong phòng.
Kết quả tính toán trường âm thanh dựa trên vị trí hiện tại của loa.
Dựa trên những kết quả này, bạn có thể tìm thấy vị trí nghe tốt nhất có tính đến màu sắc (độ tuyến tính của đáp ứng tần số), vị trí (hình ảnh âm thanh) và độ rõ ràng của giọng nói.

Nếu vị trí loa được cố định, điều này có thể thay thế 'Tối ưu hóa vị trí'.

4. Tính toán các thông số
Hộp thoại này cho phép bạn chỉnh sửa các thông số tính toán. Nếu bạn không chắc liệu các điều chỉnh của mình có phù hợp hay không, hãy nhấp vào 'Tiêu chuẩn' để sử dụng các giá trị mặc định, phù hợp với hầu hết các tình huống.

Thứ tự phản xạ tối đa có liên quan đến độ chính xác của tính toán, nhưng cũng ảnh hưởng đến thời gian tính toán 'Thời gian tính toán'.
Nếu phòng của bạn chứa nhiều đa giác thì thời gian tính toán sẽ tăng lên đáng kể. Trong những trường hợp như vậy, bạn có thể giảm 'Maximum Reflection Order' hoặc xóa một số đa giác (ví dụ: loại bỏ một số đồ nội thất).
Bật trở kháng tường phức tạp sẽ tăng độ chính xác tính toán và thời gian tính toán. Trở kháng tường mặc định là có thật.
Thời gian tính toán lâu dẫn đến độ chính xác tính toán cao hơn, đây là một quy tắc cơ bản.
Các thông số âm thanh hóa Chiều dài tối đa và Tốc độ lấy mẫu xác định tính toán phản ứng thoáng qua trong phòng. TRR là cơ sở của âm thanh hóa (bài kiểm tra nghe). TRR chứa tất cả thông tin về tác động của âm thanh trong phòng đối với việc tái tạo âm nhạc trong phòng.

Thời gian tính toán Hộp thoại 'Tính toán thời gian' hiển thị số lượng đa giác phòng có thể nhìn thấy và tổng đa giác phòng. Số lượng đa giác phụ thuộc vào thiết kế phòng thực tế và được xác định bởi mô-đun CARACALC trước khi bắt đầu tính toán âm học phòng đầu tiên. Sóng âm thanh chỉ có thể được phản xạ (và hấp thụ một phần) trên các bức tường có thể nhìn thấy được (đa diện).
Ngoài ra, ngân sách cho thời gian tính toán yêu cầu cũng phụ thuộc vào số lượng phản xạ tối đa 'Maximum Reflection Order'.
Thời gian tính toán chỉ bao gồm một loa và một vị trí nghe. Tổng thời gian tính là bội số của số lượng loa và vị trí nghe.
Thời gian tính toán cho các phòng hình chữ nhật (không có đồ đạc) rất ngắn (lên đến 1000 lần), vì tất cả các sóng âm phản xạ có thể được xác định và theo dõi trước khi tính toán âm thanh thực tế.

5. Trình theo dõi tính toán

Trình theo dõi hiển thị thông tin về trạng thái hiện tại của tính toán âm thanh. Thanh tiến trình hiển thị thời gian dành cho một loa và một vị trí nghe.
Trong quá trình tính toán trường âm thanh, số vị trí nghe 'Vị trí nghe' hiển thị số chưa được tính toán. Có thể dừng tính toán bất cứ lúc nào, nhưng kết quả tính toán sẽ bị xóa.
Trong quá trình tối ưu hóa vị trí tự động, số lần thử 'Thử nghiệm', số lần tối ưu hóa 'Optima', độ lệch bắt đầu 'Độ lệch bắt đầu', độ lệch tối ưu của vị trí tốt nhất hiện tại 'Độ lệch tối ưu' và độ lệch hiện tại 'Độ lệch hiện tại' được hiển thị.
Tối ưu hóa vị trí cũng có thể được dừng bất cứ lúc nào, trong trường hợp đó, vị trí được tối ưu hóa hiện tại và kết quả âm thanh tương ứng có thể được lưu vào đĩa cứng.

6. So sánh: CARA và đo lường thực tế

Hình trên cho thấy so sánh đáp ứng tần số áp suất âm thanh được tính bằng CARA (màu đỏ) và kết quả đo thực tế (màu xanh lá cây).
Kích thước phòng nghe (L / W / H) 8.06 / 5.87 / 2.62 m. Có một bộ hấp thụ âm thanh cao su xốp ở góc trước. Phía trước là tủ sách sâu 60cm có cửa. Ngoài ra còn có một giá sách khoảng 8 mét vuông trên bức tường bên trái.
Loa thử nghiệm hai chiều được đặt trên giá đỡ cao 90cm, cách micrô 3 mét, cách tường trước 1.6 mét và cách tường bên trái 1.8 mét.
Đáp ứng tần số được tính toán bằng cách sử dụng số lượng phản xạ tối đa là 12.
So sánh cho thấy các tính toán CARA khớp rất tốt với các phép đo thực tế. Chúng tôi không biết liệu các phần mềm mô phỏng âm thanh khác có thể sánh được hay không. Có thể hầu hết các phần mềm khác không xem xét phần pha của biên độ áp suất âm thanh phức tạp. Ngoài ra, mô hình loa có thể không chính xác lắm.
Cho người yêu cũample, CARA mô phỏng bức xạ âm thanh của loa bằng cách sử dụng 4000 đáp ứng tần số phức tạp (1000 hướng xung quanh loa, 4 khoảng cách khác nhau) từ 5 đến 40.960Hz (khoảng 1/9 quãng tám).