Phần mềm mô phỏng âm thanh rạp chiếu phim CARA

1. Cơ bản phòng (Giám sư thiết kế phòng mới)

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

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

Trên trang thứ hai, bạn cần xác định kích thước cơ bản của căn phòng. Nhấn F10 để nhập các đơn vị không bằng số liệu như feet. Nếu bạn muốn làm cho một trần nhà nghiêng, nhập kích thước tối đa của căn phòng.

Lưu ý: Độ cao của phòng không thể được thay đổi sau khi trình hướng dẫn đóng.

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

"Cấp điểm lưới" xác định chiều cao của mức lưới, được khuyến cáo phải được rửa với tai nghe. Chế độ mặc định 100cm giả định rằng người nghe đang ngồi trên ghế sofa.

Trên trang cuối cùng, chọn cấu hình loa của bạn. Bạn có thể chọn các cấu hình âm thanh xung quanh như âm thanh nổi và âm thanh bốn âm.

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

2. Thay đổi kế hoạch 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 Kế hoạch sàn từ menu vẽ.
Chọn một góc hoặc nhấp vào cạnh bên trong của tường để chèn một góc.
Sử dụng các đường phụ trợ 'Hướng dẫn' để đo chính xác kế hoạch phòng của bạn.
Nhấp vào các dấu xung quanh để thêm và xóa các dòng phụ trợ. Trong menu View, bạn có thể tìm thấy nhiều công cụ hơn để tạo điều kiện cho thiết kế phòng.
Chúng là:
"Snap to Floor Plan" Điều chỉnh cấu trúc kế hoạch
'Snap to Object Points' Điều chỉnh các điểm đối tượng
'Sử dụng các đường dẫn' Điều chỉnh cho các đường phụ trợ
'Sử dụng lưới' Điều chỉnh với lưới

3. Đặt đồ nội thất
Chọn Load Group từ menu Edit 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 đồ nội thất. Đồ nội thất được tạo thành từ 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 (phân đồ) có thể bị biến dạng 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, ván, trần nghiêng, sân hiên, vv Tuy nhiên, bạn phải tính đến rằng thời gian tính toán cho tối ưu hóa vị trí tự động Do đó, không cần phải xem xét tất cả đồ nội thất. Các đồ nội thất đặt gần loa hoặc người nghe có ảnh hưởng lớn nhất đến màu sắc âm thanh. Ngoài ra, đồ nội thất lớn có tác động lớn hơn so với đồ nội thất nhỏ.
Ngoài ra, chức năng mới CARA 2.1 PLUS 'Acoustic Ambiance' đánh giá tính chất âm thanh của phòng của bạn và đề xuất một số cải tiến.
Vì vậy, có 2 đề xuất 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 được tìm thấy trong phân tích âm thanh.
Tạo ra một thiết kế phòng tối giản mới chỉ với đồ 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 ít chính xác hơn.

4. Bề mặt vật liệu
Các vật liệu cho các bức tường phòng và các đối tượng 3D có thể được chọn từ cơ sở dữ liệu vật liệu. Tỷ lệ hấp thụ âm thanh của vật liệu ảnh hưởng đến thời gian vang vọng 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, 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 làm tăng đáng kể thời gian tính toán vì các đối tượng 3D thêm bề mặt hấp thụ âm thanh và phản xạ trong phòng.
Sử dụng hướng dẫn để xác định chính xác kích thước của bề mặt vật liệu.

5. Chọn vật liệu
Các vật liệu cho các bức tường phòng và bề mặt đối tượng 3D được chọn từ cơ sở dữ liệu vật liệu. Tỷ lệ hấp thụ âm thanh được chỉ định trong dữ liệu vật liệu được hiển thị trong hộp thoại bằng biểu đồ phản ứng tần số.
"Định nghĩa" bao gồm mô tả về vật liệu được chọn.
Các khu vực màu cho thấy kết cấu vật liệu, được sử dụng trong dạng xem 3D và trong dạng xem 2D của sàn, trần nhà và tường.
"Các nhóm vật liệu" chỉ ra nhóm vật liệu được nhóm vào.

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

Thời gian vang vọng dài: phòng có tiếng vang rất lớn
Thời gian vang vọng 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 gạch. Nhiều người mô tả môi trường trong những phòng này là "sống", hoặc "gấp nhấp". Trong những phòng này, tiếng nói không dễ hiểu, tiếng nói thầm, và vỗ tay có thể gây ra tiếng vang. Những tiếng vang này có thể được chú ý hơn ở các phần khác nhau của phòng.
Thời gian vang vọng ngắn: phòng chật hẹp hoặc nhàm chán
Thời gian vang vọng ngắn xảy ra trong các phòng có nhiều âm thanh giảm nhẹ. Điều này làm cho căn phòng cảm thấy nhỏ hơn thực tế. Điều này có thể khiến hầu hết mọi người coi môi trường phòng là "đáng chật" hoặc "khó". Thư viện là một ví dụ về điều này. Mọi người đánh giá kích thước của một căn phòng dựa trên thời gian vang vọng.
Thời gian vang dội có thể gây màu sắc
Một phòng điển hình hấp thụ tần số cao nhiều hơn tần số thấp, khiến thời gian vang vọng của tần số thấp dài hơn nhiều so với tần số trung bình hoặc tần số cao. Dòng đỏ mỏng trong hộp thoại là một ví dụ về một căn phòng cảm thấy lý tưởng. Dòng màu xanh lá cây cho thấy giới hạn trên và dưới của thời gian vang vọng lý tưởng trên phổ tần số. Khi thời gian vang vọng lệch khỏi phạm vi này, mọi người sẽ nhận thấy âm thanh là không tự nhiên hoặc có màu sắc mạnh.
CARA có thể giúp bạn cải thiện môi trường phòng của bạn
CARA sẽ giúp bạn xác định thời gian vang vọng lệch nhiều như thế nào từ phạm vi tần số lý tưởng. Các tính toán này tính đến cấu trúc của 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 phòng và đề xuất 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. Người nói 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, định hướng của loa chính sẽ được điều chỉnh tự động.

Điều chỉnh khu vực định vị (phần chữ nhật) xung quanh loa, cũng như khu vực định vị 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 L hoặc hai khu vực hình chữ nhật riêng biệt. Khi học được tối ưu hóa vị trí tự động, 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 dọc của khu vực định vị từ sàn nhà. Một khi thiết kế hoàn thành, bạn có thể nhấp vào CARACALC từ thanh công cụ của mô-đun CARACAD để bắt đầu tính toán âm thanh của phòng.
8. 3D view của phòng 3D

Trong mô-đun 'Dân trí 3D' bạn có thể đi bộ trong phòng ảo bạn đã thiết kế và kiểm tra thiết kế của bạn.
Điều này rất hữu ích trong nhiều trường hợp, nơi khó có thể tưởng tượng hiệu ứng 3D dựa trên bản đồ sàn. Đặc biệt nếu bạn đã thiết kế một cấu trúc phòng phức tạp với trần nhà nghiêng, cửa sổ ngủ, vv
1. Tối ưu hóa vị trí

Trước khi chạy Optimization vị trí, bạn phải gọi các thiết lập tham số từ menu tùy chọn. Ví dụ, điều chỉnh Trình độ phản xạ tối đa lên 4 hoặc 5.
Ngoài ra, bạn có thể sử dụng một số hạn chế 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 cách nhau đối xứng từ các bức tường phía trước hoặc bên, mà bạn có thể chọn 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 được hoàn thành. Đồng thời, nếu đường cong phản ứng tần số SPL được hiển thị trước (điểm số Kết quả / Tối ưu hóa vị trí), nó cũng sẽ được cập nhật.
Các tính toán Tracer hiển thị quá trình tối ưu hóa từng bước.
Bạn cũng có thể ngắt phép tính bất cứ lúc nào bằng cách chọn Break trong menu Calculations. Kết quả tối ưu hóa hiện tại được lưu.
Thỉnh thoảng, bạn cần phải khởi động lại tối ưu hóa, ví dụ sau khi điều chỉnh vị trí khởi đầu, khu vực vị trí, số lượng phản xạ tối đa.

2. Auralization
Sử dụng thẻ âm thanh và tai nghe, bạn có thể thực hiện các bài kiểm tra nghe trong một phòng ảo, ví dụ: so sánh sự khác biệt giữa các loa ở các vị trí khác nhau.
Phản ứng phòng tạm thời

Tính toán quang bắt đầu từ menu tính toán và hiển thị kết quả trong "Phản ứng phòng tạm thời" (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 Auralization sử dụng một kích thước bước tần số cố định, 0,1... 2,5 Hz. Tổng số điểm cơ sở tần số là tới 500.000. Ngược lại, các tính toán CARA, chẳng hạn như tính toán đặc biệt và tính toán trường âm, sử dụng kích thước bước tần số cố định và có các điểm hạt lớn hơn ở 118 điểm cơ sở tần số (thang đo logaritm).
TRR có thể được hiển thị và lưu để tính toán thêm. Thông qua menu Kết quả/Auralization: RIA.
Auralization, kiểm tra nghe:

Thử nghiệm nghe auralization so sánh âm nhạc gốc với âm nhạc được tái tạo bởi loa trong phòng. Để thiết lập việc tái tạo âm nhạc của loa, tín hiệu âm nhạc gốc phải được trộn với phản ứng tạm thời của phòng. Cả tín hiệu âm nhạc gốc và tín hiệu tái tạo đều được lưu vào ổ cứng bằng các tệp âm thanh. Sau đó, thử nghiệm nghe được thực hiện bằng ETS Multi Media Player.
Các clip tín hiệu âm nhạc gốc là cần thiết cho các bài kiểm tra nghe. Chọn clip mà bạn thích nhất hoặc bạn nghĩ là tốt. Đoạn nhạc nên cung cấp một phổ rất rộng (tần số bass, trung bình và tần số cao) và tương đối cân bằng trong suốt đoạn nhạc. Ví dụ: nhạc jazz, nhạc pop hoặc nhạc rock.
CD-ROM CARA chứa nhiều mẫu nhạc khác nhau.
Bạn cũng có thể sử dụng ETS Multi Media Player để so sánh việc tái tạo của nhiều loa. So sánh các biến thể khác nhau của cùng một phòng với mẫu nhạc gốc, chẳng hạn như vị trí loa khác nhau. Lưu tập tin âm thanh được xử lý và sau đó so sánh nó trong máy nghe nhạc.
Ghi chú bổ sung:
Phản ứng tạm thời trong phòng (TRR) là sự thay đổi mức áp suất âm thanh ở vị trí nghe theo thời gian. Một xung Dirac (hoặc delta) duy nhất được phát ra từ loa, đo âm thanh ban đầu ở vị trí nghe và âm thanh phản xạ một lần và nhiều lần từ tường, trần nhà, sàn nhà và đồ nội thất.
Độ rộng 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 lại của phản ứng tần số của áp suất âm thanh phân hủy ở vị trí nghe.
Hộp thoại TRR hiển thị các kích thước áp suất âm thanh dương và âm, và kết quả của các vuông của các kích thước 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 là chức năng được sử dụng phổ biến và quan trọng nhất trong CARA.
Đầu tiên, gọi Parameter từ menu Options, chẳng hạn như điều chỉnh Trình tự phản xạ tối đa lên 4-5, cho bước tiếp theo của tính toán trường âm thanh. Nếu bạn không phiền mất thêm thời gian tính toán, bạn có thể tăng giá trị này.
"Điều tính trường âm" xác định tất cả dữ liệu về âm thanh phòng, với 1.000-3.000 điểm lưới cách nhau đều ở mức tai của người nghe. Chúng liên quan đến phản ứng tần số áp suất âm thanh, vị trí, độ rõ ràng của lời nói, và cũng là mối tương quan thời gian của sóng âm thanh trong phòng.
Kết quả tính toán trường âm dựa trên vị trí hiện tại của loa.
Dựa trên những kết quả này, bạn có thể tìm ra vị trí nghe tốt nhất bằng cách tính đến màu sắc (đường thẳng của phản ứng tần số), vị trí (hình ảnh âm thanh) và độ rõ ràng của lời nói.

Nếu vị trí loa được cố định, nó có thể thay thế "Positional Optimization".

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

Trật tự phản xạ tối đa có liên quan đến độ chính xác tính toán, nhưng cũng ảnh hưởng đến thời gian tính toán "Thời gian tính toán".
Nếu phòng của bạn chứa nhiều đa giác, thời gian tính toán sẽ tăng đáng kể. Trong trường hợp này, bạn có thể giảm "Định dạng phản xạ tối đa" hoặc loại bỏ một số đa giác (ví dụ: loại bỏ một số đồ nội thất).
Cho phép các trở kháng tường phức tạp sẽ làm tăng độ chính xác tính toán và thời gian tính toán. Kháng trở tường mặc định là thật.
Thời gian tính toán dài dẫn đến độ chính xác tính toán cao hơn, đây là một quy tắc cơ bản.
Các thông số quang quang Độ dài tối đa và Tốc độ lấy mẫu xác định tính toán phản ứng tạm thời trong phòng. TRR là cơ sở của auralization (kiểm tra nghe). TRR chứa tất cả các thông tin về tác động của âm thanh phòng đối với việc tái tạo âm nhạc trong phòng.

Thời gian tính toán Khung thoại 'Thời gian tính toán' hiển thị số lượng đa giác phòng có thể nhìn thấy và tổng số 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 thanh 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 (hình đa giác).
Ngoài ra, ngân sách cho thời gian tính toán cần thiết cũng phụ thuộc vào số lượng phản xạ tối đa "Triệu tự phản xạ tối đa".
Thời gian tính toán chỉ liên quan đến một loa và một vị trí nghe. Tổng thời gian tính toán là số lần của số lượng loa và vị trí nghe.
Thời gian tính toán cho các phòng hình chữ nhật (không có đồ nội thất) rất ngắn (lên đến 1000 lần), vì tất cả các sóng âm được phản xạ có thể được xác định và theo dõi trước khi tính toán âm thanh thực tế.

5. Máy theo dõi tính toán

Máy theo dõi hiển thị thông tin về trạng thái hiện tại của tính toán âm thanh. Bảng tiến trình cho thấy thời gian sử dụng một loa và một vị trí nghe.
Trong quá trình tính toán trường âm, số vị trí nghe "Location nghe" cho thấy số lượng chưa được tính toán. Việc tính toán có thể dừng lại 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 nghiệm "Trials", số lần tối ưu hóa "Optima", độ lệch khởi động "Start Deviation", độ lệch tối ưu của vị trí tốt nhất hiện tại "Optimum Deviation" và độ lệch hiện tại "Current Deviation" được hiển thị.
Tối ưu hóa vị trí cũng có thể được dừng lại bất cứ lúc nào, trong trường hợp đó vị trí tối ưu hóa hiện tại và kết quả âm thanh tương ứng có thể được lưu vào ổ cứng.

6. So sánh: CARA và đo thực tế

Hình trên cho thấy so sánh phản ứng tần số áp suất âm 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 ngậm âm thanh cao su bọt ở góc trước. Ở phía trước là một kệ sách sâu 60cm với cửa. Ngoài ra còn có một kệ sách khoảng 8 mét vuông trên tường bên trái.
Máy nói thử nghiệm hai chiều được đặt trên một giá đỡ cao 90cm, cách 3 mét từ micro, 1,6 mét từ tường phía trước và 1,8 mét từ tường bên trái.
Phản ứng tần số được tính bằng cách sử dụng số lượng phản xạ tối đa là 12.
So sánh cho thấy rằng các tính toán CARA phù hợp với các phép đo thực tế rất tốt. Chúng tôi không biết liệu các phần mềm mô phỏng âm thanh khác có thể phù hợp như vậy. Có thể hầu hết các phần mềm khác không xem xét phần pha của kích thước áp suất âm thanh phức tạp. Ngoài ra, mô hình loa có thể không chính xác.
Ví dụ, CARA mô phỏng bức xạ âm thanh của loa sử dụng 4000 phản ứng tần số phức tạp (1000 hướng xung quanh loa, 4 khoảng cách khác nhau) từ 5 đến 40,960Hz (1/9 khoảng octave).