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[声学技术] CARA使用教程二:影音室房间声学计算

2021-6-29 21:17:25 1205 0 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

大雁南飞 帖主

2021-6-29 21:17:25

CARA利用教程一:影音室房间声学设想
. H5 _% G- v+ M9 l$ T9 hhttps://www.hao4k.cn/thread-58885-1-1.html
3 V% r( _% C. ^8 ^# \( ^; N
  k" U" A  `1 N" X2 d: N* p' F5 U7 _0 k" `9 A5 O
一、位置优化 % d+ q3 c! r  _6 D1 Z' S
1.png
6 u' }$ ]) i0 V$ z1 B9 |在运转位置优化前,你必须从 Options 选项菜单中挪用 Parameter 参数设备。如,调剂最大反射次数 “Maximum Reflection Order”为4到5。
+ ^; f) v0 d2 u3 i/ T+ z别的你可以利用一些位置优化的对称约束条件。这些触及到你的主扬声器设置。你可以要求两扬声器间隔前或侧墙相称,这要从菜单 Options / Variational Ranges 当挑选。
  j; G8 L0 u& I在优化的进程,在主窗口中扬声器和听声位的位置在每次优化完成后城市发生变化。同时假如预先显现 SPL 频次响应曲线(菜单 Results / Positional Optimization),也会更新。
* f. ~( r2 Y, G计较跟踪器(Calculation Tracer)显现一步一步的优化进程。4 o5 k& o, u/ D1 ^
你也可以随时中断计较,从 Calculations 菜单当选 Break。保存当前优化成果。
. v  w' b& i9 x! R( E/ p* D偶然需重新启动优化,如调剂肇端位置、位置地区、最大反射次数今后。
. m% i9 Y2 Y* u& C( j+ e* X2 u% ?7 w  F+ y( E5 Y
二、可听化 (Auralization)
  b4 z3 d  |# H操纵声卡和耳机,你可以完成虚拟房间的听音测试,如比力扬声器在分歧位置的不同。
" ~$ W# h1 t. O# W房间瞬态响应 ' s7 q0 C& O% M1 H
2.png
% ~7 _" m' A7 V可听化计较从 Calculation 菜单起头,在 'Transient Room Response' (TRR)中显现成果。TRR 使 CARA 能肯定房间中声染色对音乐重现的影响。
+ y8 F, g& U# T& o$ e# s# c* s可听化计较用牢固的频次步长,0.1 ... 2.5 Hz。频次基点总数最高为 500,000 个。相比力而言,CARA 的计较,例如特别计较、声场计较,利用牢固频次步长,在118频次基点会有比力大的颗粒点(对数刻度)。% K! u" v; }* s% F+ G
TRR 可以显现和保存,便于进一步计较。经过菜单 Results/Auralization: RIA.' m& h. c6 f) [
可听化,听音测试:! ~3 n! q* Z. a& X  M1 j
3.png
8 }+ a% s0 m5 o- v3 h可听化听音测试比力原始音乐与房间中扬声器的再现音乐。要建立扬声器的音乐再现,原始音乐信号必须与房间瞬态响应夹杂。原始音乐信号和再现信号都要用声音文件保存到硬盘上。然后利用 ETS Multi Media Player 来实现听音测试。* w7 S6 m* l& ]* C. a
原始音乐信号片断是听音测试必须的,挑选你最喜好的或你以为很好的片断。音乐片断应能供给很是宽的频谱(低频、中频和高频),而且全部音乐片断中较平衡。例如:Jazz、POP 或摇滚音乐。3 W6 m1 p* z! o4 E8 X- ~3 S
CARA CD-ROM 包括多种音乐样本。7 x+ f' Y" h1 f" }0 m
你也能够用 ETS Multi Media Player 来比力多扬声器的再现。与原始音乐样本停止同一房间的分歧变化对照,如分歧的扬声器位置。保存处置过的声音文件,然后在播放器中停止比力。
9 z/ y8 `% h2 |! W- F& x3 A  V1 l补充说明:$ H# c+ ^" W' R# X! I. \8 o
房间瞬态响应 (TRR) 是在听音位声压级随时候的变化。从扬声器发出单一的狄拉克(或增量)脉冲,丈量在听音位的原始声音和从墙壁、天花板、地板、家具的一次和屡次反射的声音。
/ S  ^0 m) A% o实在的狄拉克脉冲需要的带宽不适用于扬声器。CARA 经过在计较中挑选扬声器范例来斟酌电-声转换。
" y& L6 U8 t! oCARA 的 TRR 计较基于在听音位的分解声压频次响应的傅里叶逆变更。) J/ |( R% @! v& O- @, f! h
TRR 对话框显现正和负的声压振幅,这些振幅平方的成果显现在混响对话框中,可与特别计较中的高分辨力版本停止比力。- b" ]- y- C5 \# y6 n$ s+ k
8 m& l- z) R+ q/ u
三、声场计较 # F9 C/ R; K' b# s
4.png 4 G, S% @! v. \7 @! G# ~
除了自动位置优化,在 CARA 中声场计较是最常用、最重要的功用了。
, }) K# Y* N& \5 D3 b. F0 |5 }首先,从 Options 菜单中挪用 Parameter,如调剂最大反射次数(Maximum Reflection Order)为4-5,为下一步的声场计较,你假如不在意多花些计较时候,可以增加这个值。& D2 a  A+ K8 Q' N# s# C/ M
声场计较'Sound Field Calculations'肯定房间声学的全数数据,在听音者耳朵水平面上有 1,000 -3,000 个均匀散布的网格点。这些触及到声压频次响应、位置、说话清楚度,也包括房间中声波的时候相关性。
* v; |, H% ^2 y6 ^8 y% U" a; k声场计较的成果基于扬声器确当前位置。+ e& H) Y& H: `4 [) P
按照这些成果,综合斟酌声染色(频次响应的线性)、位置 (声像)和说话清楚度,你可以找到最好的听音位置。
( D0 l3 y+ X3 E. D  M, h  x. ]5 t5 n* B% F1 r; R
假如扬声器位置稳定,这可以取代位置优化 'Positional Optimization'。
( D. Y- T+ L6 t四、计较参数 (Calculating Parameters): \& |7 G) J  E# e, {
此对话框答应你编辑计较参数。假如你没法肯定你的调剂能否合适,点 'Standard'利用默许值,默许的设备合适大大都情况。
, d$ w- p4 |$ r9 B6 s 5.png
! l1 k% H3 s. B2 f$ m7 B 6.png 0 M' q3 A+ H! J# J
最大反射次数 Maximum Reflection Order 与计较精度有关,但也影响计较时候 'Calculating Times'。
  I: {- M9 ~+ t: ?* g假如你的房间包括很多的多面体,计较时候会大大增加。在这类情况下,你可以减小 'Maximum Reflection Order' 或删除一些多面体(如删除一些家具)。7 |/ J8 `. @: s9 \. y3 }2 h5 F' }
启用 complex 的墙阻抗 (Wall Impedances) 会增加计较精度和计较时候。默许墙阻抗是 real。( }5 L4 O" J: o7 ~/ Q
长的计较时候带来较高的计较精度,这是根基法例。. H( v( f) F& C7 y! K3 o, a
可听化参数最大长度 (Maximum Length) 和取样率 (Sampling Rate) 界说房间瞬态响应的计较。TRR 是可听化(听音测试)的根本。TRR 包括了房间中房间声学对音乐再现影响的全数信息。6 t, \5 G) K  Q. q, J
7.png
; W2 ^1 h5 H- I1 A6 f8 Z计较时候 'Calculating Times' 对话框显现可见房间多面体和全数房间多面体的数目。多面体数目取决于现实的房间设想,在起头初次房间声学计较前由 CARACALC 模块决议。声波只能在可见墙壁(多面体)上反射(和部分被吸收)。
( v$ I8 K! @/ ~别的,所需计较时候的预算也取决于最大反射次数'Maximum Reflection Order'。/ V& U5 e6 W1 Q# `! Y
计较时候只触及到一个扬声器和一个听音位。全数计较时候是扬声器数和听音位数目的倍数。1 Q  w$ L6 y) m& v9 b5 V' t( b6 @
对于矩形房间(无家具)的计较时候很是短 (最多1000次),由于一切的反射声波都可以在现实声学计较前肯定和跟踪。
) r, R" b( w- y3 h8 t2 L0 P' E: H, O& m
五、计较跟踪器
2 Y6 {! A' O* i; d) f" v 8.png   I4 ^- h) e3 Z& c; q9 q  Z
跟踪器显现当前声学计较的状态信息。进度条显现触及一个扬声器和一个听音位的时候花费。
& W1 b8 u8 g- i( b2 m9 i在声场计较时代,听音位置 'Listening Positions' 数显现还没有被计较的数目。可以随时停止计较,但计较成果会被删除。7 o& X: @2 H- t6 G/ m, U$ U6 Z$ E
自动位置优化时代,显现比来一次尝试时的尝试数 'Trials'、优化数 'Optima',以及起头偏移 'Start Deviation'、当前最好位置的优化偏移 'Optimum Deviation' 和当前偏移 'Current Deviation'。' Z) e. m. A$ J# P4 h, X: e
位置优化也可以随时停止,这类情况下,当前优化位置和响应的声学成果可以被保存到硬盘。7 H, Z) e- V+ R: P1 L) N/ k
  f& o1 @! t4 T+ T/ h6 L% G
六、比力: CARA 和实测
/ q# \4 e: F, T3 V 9.png 6 P4 W' [: G6 w$ y* C7 h8 t/ U
上图显现 CARA 计较的声压频次响应(红色)与实测成果(绿色)的比力。6 T; Q* m$ X' h9 P! Y' o, |
听音室巨细 (L/W/H) 8.06/5.87/2.62 m。在前面角落放有发泡橡胶吸声器。前面是一个深 60cm的带门书柜。左侧墙还有一个约8平方米的书架。
) _- G4 A) a3 _7 d2 x) O0 _二路测试扬声器放置 90cm高脚架,距话筒3米,距前墙1.6米,距左侧墙1.8米。. C: o, x7 E3 _
频次响利用最大反射次数12计较。
; P' H4 f: W- ?* Z比力显现 CARA 计较和实测有很是好的婚配度。我们不晓得其他的声学仿真软件能否有这么高质量的婚配。能够是其他软件大多没有斟酌复杂声压振幅的相位部分。此外,扬声器模块也能够不非常切确。; Z5 W1 y' G, Y* ?! ?: D1 c
例如,CARA 从 5 到 40,960Hz(间隔1/9倍频程) 利用4000个复杂频次响应 (围绕扬声器 1000个偏向,4种分歧的间隔)来模拟扬声器的声音辐射。0 R+ o3 e2 c6 G, T" m' k* h
专业条件下测试可以用Room EQ Wizard,免费的。
3 @  g; e3 O4 Y+ h. m- ?$ F( u1 lhttp://www.hometheatershack.com/roomeq/
2 v6 v% W2 e& h( O  b7 p* B5 pCARA是仿真分析,不需要硬件。% V$ M+ \  g3 K& Z0 ^/ `
原文出处199:城东大头
& [7 z4 Y% k7 M8 |% ?1 e0 ?: r* I) p+ Y4 h7 a  y

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