Применение интерактивных методов оценки акустического поля помещения в архитектурной акустике Текст научной статьи по специальности «Математика»

Применение интерактивных методов оценки акустического поля помещения в архитектурной акустике

М.А. Романюк, М.С. Афанасьева

Основной задачей акустики помещений является обеспечение таких условий работы человека, которые бы способствовали сохранению здоровья и обеспечению максимальной эффективности труда. Акустическое оформление помещения играет немаловажную роль в этом процессе, поскольку большую долю информации по внешним каналам организм получает через слуховой аппарат.

Большинство известных систем для акустического моделирования основано на исходных методах изображения и рассмотрения луча, и поэтому они не приспособлены для описания больших трехмерных пространств, и не в состоянии определить все существенные пути распространения, содержащие краевые дифракции. Ключевая идея метода [2] состоит в том, чтобы предварительно вычислить и сохранить пространственные структуры данных, которые кодируют все возможные последовательности поверхностных и краевых рассеиваний звука от каждого звукового источника, и затем использовать эти структуры данных, чтобы вычислить пути распространения к произвольным точкам наблюдения для аурализации в реальном времени во время диалоговой пользовательской сессии.

Для речи в аудитории существует один субъективный критерий качества звучания — хорошая разборчивость или слоговая разборчивость. Другим объективным параметром, определяющим каче-

ство звука в помещении, является время реверберации. Надо отметить, что само по себе время реверберации не может служить единственным критерием «хорошей акустики». Между прямым звуком и сигналом завершающего участка ревер-берационного процесса располагаются ранние отражения. Значение этих отражений также является объективным параметром, определяющим качество звука. Их интенсивность, направление и время прихода определяют «плохие» и «хорошие» места в зале и зависят от расположения, формы и отделки отражающих элементов стен и потолков, с которыми такие отражения взаимодействуют до прихода к слушателям. Для исследования этих отражений во всем мире применяют методы импульсного возбуждения.

Структура ранних отражений оказалась исключительно важным фактором, влияющим на качество звучания в помещении, стало возможным установить связь структуры ранних отражений с формой помещения и его геометрическими размерами. Построение площадок отражений было методами геометрической акустики, в частности методом лучевого эскиза [1] (рис. 1).

Методом лучевого эскиза осуществляют расчет и построение площадок для всех поверхностей помещения. В соответствии с цветом на (рис. 2) приведен вид площадок для первых четырех наиболее интенсивных отражений.

Рисунок 1. Геометрическое построение для определения площадки первых отражений на потолке

3 2010 79

F

3

2

Рисунок 2. Принципиальное расположение площадок отражений на поверхностях помещения

4

Требуемая структура ранних отражений достигается в помещении расположением на пути распространения звуковой энергии отражающих поверхностей, от которых через сравнительно небольшие и заданные промежутки времени энергия пос-

ле одного или нескольких отражений приходит на зрительские места. Это обстоятельство определяет выбор геометрических размеров помещения, его форму и в значительной мере его интерьер.

Реализация работы интерактивной системы мо-

Геометрия,

Пространственное

Рисунок 3. Организация системы аудио

80 3 2010

делирования в архитектурной акустике происходит в четыре этапа (рис. 3). Первые две фазы выполняются оффлайн, вычисляя структуры данных для каждого стационарного звукового источника, в то время как две последние работают в реальном времени, поскольку пользователь перемещает звуковой приемник в интерактивном режиме.

Пространственный звуковой выход синхронизирован с графическим выходом в реальном времени, чтобы обеспечить интерактивный аудоивизуаль-ный режим.

Разработанная авторами система предлагается для интерактивной оценки акустики как проектируемого помещения, так и оценки качества акустического оформления и его коррекции в интерактивном режиме в реальном времени. Использование системы будет экономически выгодно, так как позволит снизить трудоемкость, ускорит время обработки данных, увеличит точность и трудозатраты за счет интерактивного режима настройки и оценки.

Литература

1. Макриненко Л.И. Акустика помещений общественного назначения. — М.: Стройиздат, 1986.

2. D.R. Begauli. 3D Sound for Virtual Reality and Multimedia (Academic,New York, 1994).

3. H. Kuttruff. Room Acoustics (3rd edition) (Elsevier Applied Science, NewYork, 1991).

Применение интерактивных методов оценки акустического поля помещения в архитектурной акустике

Описаны основные составляющие звуковой энергии, влияющие на характер акустических условий внутри помещений. Рассматриваются методы моделирования аудиоэкологической обстановки в помещении.

The use of interactive methods of evaluation of the acoustic field placement in architectural acoustics

by Romanyk M.A., Afanasieva M.S.

Consider the main components of the sound energy is affecting the nature of the acoustic conditions inside the classrooms. Simulation methods of audio-ecological atmosphere in lecture rooms views in detail.

Ключевые слова: акустическое поле, архитектурная акустика, звуковая энергия

Key words: acoustic field, architectural acoustics, sound energy

3 2010 81