Акустическое моделирование

В настоящее время при проектировании помещений, наиболее требовательных к качеству звучания, таких как концертные и театральные залы активно применяются методы компьютерного акустического моделирования.

Это обусловлено следующим рядом причин:

1. Расчет всех акустических параметров и их оптимизация
Стандартные методы расчета акустики помещений по формулам из справочников и СНиП позволяют определить важнейшую акустическую характеристику помещений - время реверберации (T60). Но не всегда этот расчет может быть корректным, так как изначально основан на простейшей физической модели, предполагающей равномерное размещение поглощающих и отражающих материалов в идеально-диффузном помещении. На практике помещения могут иметь совершенно различные пропорции, как и абсолютно неравномерную отделку (как бы обратного ни хотелось инженерам). Поэтому результаты такого расчета могут значительно расходиться с реализованным вариантом, заставляя тратить силы и средства на окончательную "настройку" помещения. Компьютерное моделирование позволяет учесть все особенности помещения - его форму, распределение звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов, расположение источников звука, расположение зрительских мест. Кроме времени реверберации, по результатам моделирования можно определить и другие важные акустические параметры, такие как время ранней реверберации, громкость, ясность звучания, индексы музыкальной и речевой разборчивости, энергию боковых отражений и т.д. Это позволяет контролировать изменение акустических параметров на каждом зрительском месте и всей зрительской зоне в целом, и, в случае выявления неблагоприятных мест, внести коррективы в объемно-планировочное решение и комплекс акустической отделки, затем проверить эффективность этих изменений, и, при необходимости, откорректировать еще раз. Такая пошаговая настройка виртуального помещения позволяет оптимизировать акустическое решение помещения и воплотить его в проекте.

2. Требования нормативных документов
Современные европейские стандарты (ISO) содержат требования по контрольному расчету акустических параметров зальных помещений, которые могут быть рассчитаны только методами компьютерного акустического моделирования.

3. Аурализация построенной модели помещения
Методы аурализации (компьютерного моделирования звучания) позволяют субъективно оценить акустические свойства помещений еще до того, как они построены. Это позволят корректировать проектные решения по результатам субъективной оценки звучания. При акустическом моделировании звуковое поле представляется в виде набора лучей, траектория и энергия каждого луча отслеживается, что позволяет построить импульсный отклик в каждой точке. Полученный импульсный отклик используется для моделирования звучания - исходный звук, например, музыкальный или речевой фрагмент, преобразуется в звук, принимаемый в какой-либо точке в пока еще виртуальном, моделируемом помещении. Конечный результат представляет собой аудиофайлы, которые прослушиваются, и по ним оценивается качество звучания.

Программное обеспечение для компьютерного акустического моделирования

Для расчета всех требуемых акустических параметров архитектурной акустики наши инженеры применяют две основные программы для моделирования залов с естественной акустикой и с применением систем электрозвукоусиления: ODEON 12.12 и EASE 4.3.

ODEON

Программное обеспечение ODEON изначально разработано и применялось только для моделирования помещений с естественной акустикой. Но с недавнего времени в данной программной среде появилась возможность моделирования залов с системой звукоусиления, а база данных характеристик оборудования для электроозвучивания постепенно дополняется. ODEON применяется для расчетов с 1984 г., его разработка ведется при Техническом Университете Дании (DTU). При этом год за годом разработчики продолжают улучшать качество и скорость расчетов. В программе ODEON учитываются геометрия и акустические свойства поверхностей. Данная программа использует метод мнимых источников, совмещенный с методом лучевых траекторий.

Пример расчета распределения по зрительской зоне индекса музыкальной ясности C80 в Малом зале Московской государственной консерватории им. П.И. Чайковского (ODEON 12.12)

Пример расчета распределения по зрительской зоне индекса музыкальной ясности C80 в Малом зале Московской государственной консерватории им. П.И. Чайковского (ODEON 12.12)

Пример расчета звукового поля в Малом зале Московской государственной консерватории им. П.И. Чайковского (ODEON 12.12). Представлено звуковое поле на 26-ой миллисекунде после импульсного возбуждения звука на сцене. Красные точки - прямой звук, зеленые - однократно отраженный, желтый - двукратно отраженный.

Пример расчета звукового поля в Малом зале Московской государственной консерватории им. П.И. Чайковского (ODEON 12.12). Представлено звуковое поле на 26-ой миллисекунде после импульсного возбуждения звука на сцене. Красные точки - прямой звук, зеленые - однократно отраженный, желтый - двукратно отраженный

Пример расчета распределения по зрительской зоне энергии ранних боковых отражений LF в Театре Наций (ODEON 12.12)

Пример расчета распределения по зрительской зоне энергии ранних боковых отражений LF в Театре Наций (ODEON 12.12)

Пример расчета звукового поля в Театре Наций (ODEON 12.12). Представлено звуковое поле на 25-ой миллисекунде после импульсного возбуждения звука на сцене. Красные точки - прямой звук, зеленые - однократно отраженный, желтый - двукратно отраженный.

Пример расчета звукового поля в Театре Наций (ODEON 12.12). Представлено звуковое поле на 25-ой миллисекунде после импульсного возбуждения звука на сцене. Красные точки - прямой звук, зеленые - однократно отраженный, желтый - двукратно отраженный.

EASE

Программное обеспечение EASE является одним из лидеров в электроакустическом моделировании залов со встроенными системами электрозвукоусиления на протяжении более 30 лет. Разрабатывается компанией AFMG Technologies GmbH, Германия. Программа EASE, совместно с дополнительным модулем AURA, предназначены для моделирования работы системы звукоусиления в помещении и акустических параметров помещений. При помощи данной программы могут быть вычислены все основные акустические параметры помещения (время реверберации RT, STI, С80, D50, LF и др.). Моделирование основано на методе лучевых траекторий. Для получения высокой точности моделирования к EASE прилагается большая и подробная база акустических систем всех крупных производителей. Имеющийся комплекс программ дает возможность моделировать акустику концертных и оперных залов, театров, церквей, мечетей, офисов открытого типа, фойе, ресторанов, музыкальных студий, станций метро и железнодорожных станций, терминалов аэропортов, промышленных помещений и открытых концертных площадок.

Пример построения лучевых траекторий в концертном зале церкви Святого Духа, г. Минск (EASE 4.3)

Пример построения лучевых траекторий в концертном зале церкви Святого Духа, г. Минск (EASE 4.3)

Пример расчета распределения по зрительской зоне энергии ранних боковых отражений LF в концертном зале церкви Святого Духа, г. Минск (EASE 4.3)

Пример расчета распределения по зрительской зоне энергии ранних боковых отражений LF в концертном зале церкви Святого Духа, г. Минск (EASE 4.3)

Пример расчета распределения по зрительской зоне индекса речевой ясности RaSTI d киноконцертном зале "Апекс", г. Воронеж (EASE 4.3)

Пример расчета распределения по зрительской зоне индекса речевой ясности RaSTI d киноконцертном зале Апекс, г. Воронеж (EASE 4.3)

Пример построения лучевых траекторий в киноконцертном зале "Апекс", г. Воронеж (EASE 4.3)

Пример построения лучевых траекторий в киноконцертном зале Апекс, г. Воронеж (EASE 4.3)