Software pro simulaci zdrojů zvuku s reálnými charakteristikami

Autoři

Ing. David Kurc

Stažení

Software je možné stáhnout zde.

Popis

Tento software umožňuje simulovat rozložení akustického tlaku vyvolaného jedním nebo interakcí více zdrojů zvuku v daném dvojdimenzionálním prostoru. Simulace může být provedena pomocí ideálních modelů zdrojů zvuku (bodový zdroj a kruhový pístově kmitající zdroj) nebo pomocí zdrojů s naimportovanými směrovými charakteristikami změřenými na reálných reproduktorových ozvučnicích metodou směrově-frekvenční analýzy. Reálné charakteristiky změřených zdrojů mohou být zobrazeny ve formě spektrogramu. Zdroje mohou být simulovány ve volném poli nebo v jednoduchém pravoúhlém prostoru s nastavitelnou mírou odrazivosti stěn. Software dále umožňuje simulovat pozici primárního zdroje zvuku pomocí nastavitelného počtu sekundárních zdrojů. Tato funkce je vhodná zejména pro simulaci Wave Field Syntézy (WFS). Software je také vhodný pro simulace reproduktorových polí nebo liniových zdrojů zvuku.

Software modeluje zvukové pole v prostoru pomocí sčítání rychlostních potenciálů vyvolaných jednotlivými zdroji zvuku v daném bodě prostoru, hodnoty rychlostních potenciálů jsou poté převedeny na hodnoty úrovně akustického tlaku. Výsledné mapy rozložení zvukové energie mohou být zobrazeny v různých typech grafů. Přesnost dané simulace je omezena především nastavením rozlišení, které určuje v kolika bodech simulovaného prostoru se má zvuková energie vypočítat.

V módu simulace zdrojů s reálnými charakteristikami jsou k ideálním modelům simulovaných zdrojů přiřazeny směrové charakteristiky reálných zdrojů. Tím dojde oproti ideální simulaci k ovlivnění směrového chování jednotlivých zdrojů, tedy energie daného zdroje v daném směru bude ovlivněna jeho směrovou charakteristikou, což ve výsledku ovlivní i interakci s ostatními zdroji a výsledný součet rychlostních potenciálů v jednotlivých bodech. Výsledkem jsou simulace, které lépe charakterizují chování daných zdrojů než ideální modely.

V módu WFS software simuluje fiktivní pozici primárního zdroje pomocí sekundárních zdrojů tak, že je vypočítána vzdálenost a úhel mezi primárním a jednotlivými sekundárními zdroji. Podle těchto parametrů se vypočte odpovídající hodnota rychlostního potenciálu, kterou by v místě sekundárního zdroje vyvolal zdroj primární a tato hodnota udává míru zvukové energie, kterou tento sekundární zdroj vyzařuje do prostoru. Tento princip odpovídá Huygensovu principu a je základem Wave Field syntézy. Tyto simulace probíhají opět s ideálními modely zdrojů zvuku.

V módu ideálních simulací a WFS simulací je navíc také možnost simulovat odrazy od stěn v pravoúhlém prostoru pomocí metody zrcadlení zdrojů. Uvažovány jsou pouze odrazy prvního řádu. U jednotlivých stěn je možné zvolit míru jejich odrazivosti.

Popis  nastavení parametrů simulace:

  • osa x – nastavení x-ového rozměru simulované plochy (v metrech)
  • osa y – nastavení y-ového rozměru simulované plochy (v metrech)
  • frekvence – nastavení simulovaného kmitočtu zdrojů zvuku
  • krok – udává přesnost simulace (jak hustě budou v simulovaném prostoru rozmístěny body, ve kterých se počítá zvuková energie) v metrech – zvýšení přesnosti způsobí zvýšení výpočetních nároků
  • uvažovat odrazy – po zatrhnutí checkboxu se objeví tabulka pro nastavení odrazivosti stěn – hodnota 1 znamená nejvíce odrazivou plochu, 0 nejméně
  • rolovací menu – výběr simulačního módu (simulace s ideálními modely, simulace s reálnými charakteristikami zdrojů, simulace Wave Field Syntézy a zobrazení spektrogramů)
  • počet zdrojů – nastavuje počet simulovaných zdrojů
  • souřadnice – nastavuje souřadnice jednotlivých zdrojů (je třeba zadávat ve formátu sloupcového vektoru, kde první sloupec obsahuje x-ové souřadnice zdrojů a druhý sloupec obsahuje y-ové souřadnice zdrojů [x1 y1;x2 y2;…])
  • počet sekundárních zdrojů – nastavuje počet sekundárních zářičů v módu WFS
  • vykresli – tlačítko, které vypočítá a zobrazí výsledný graf simulace