RAČUNALNIŠKE SIMULACIJE AKUSTIKE PROSTORA

Raziskovalno smo aktivni na področju modeliranja zvočnega polja - napovemo akustične parametre, preverimo zasnovo, pripravimo auralizacijske vzorce.

Orodja računalniškega modeliranja prostorske akustike so pomemben vir informacij pri akustičnem projektiranju prostora. Seveda se takšna orodja uporablja predvsem pri prostorih, katerih osrednja funkcija je ključno pogojena z akustično ustreznostjo prostora. Med te spadajo koncertne, operne in gledališke dvorane, večnamenske dvorne (npr. kulturni domovi), prostori, namenjeni koncertom modernejših glasbenih zvrsti, in prostori za reprodukcijo ali snemanje glasbe, kot so diskoteke in kontrolne sobe v glasbenih in televizijskih studiih.

Opis zvočnega polja v prostoru

Računalniško modeliranje temelji na fizikalnih opisih zvočnega polja, ki ga praviloma drugače obravnavamo v različnih frekvenčnih območjih. Pri nizkih frekvencah (oz. ko so valovne dolžine primerljive z dimenzijami prostora) zvočno polje karakterizirajo modalne oblike v prostoru - osamele prostorske resonance, zaradi katerih se frekvenčni odziv drastično spremeni z lego v prostoru, kjer zlahka zaniha tudi za več 10 dB. Poleg odvisnosti od lege je odziv tudi izrazito frekvenčno odvisen.

Nasprotno se z višanjem frekvence prostorske resonance gostijo in nad Schrederjevo frekvenco lahko privzamemo, da se modusi zadostno prekrivajo in da jih k zvočnemu polju prispeva veliko. S tem lahko zvočno polje opišemo statistično. Več o tej dualnosti opisa zvočnega polja si lahko prebereš v našem konferenčnem prispevku, naslovljenem Modalni in statistični pristop pri opisu zvočnega polja v prostoru.

Valovne in geometrijske metode modeliranja akustike prostora

Ker je v različnih frekvenčnih območjih drugačen opis zvočnega polja, so tudi pristopi k modeliranju različni. Tako se v območju nizkih frekvenc poslužujemo valovnih metod, ki v osnovi rešujejo valovno enačbo. Med te štejemo metode končnih elementov, robnih elementov in končnih razlik. Z njimi predvsem pridobimo podatke o modalnih oblikah v prostoru. Ker valovne metode modeliranja postanejo pri višjih frekvencah nesprejemljivo računsko zahtevne, se v višje frekvenčnem območju poslužujemo geometrijskih metod. Več o obeh metodah si lahko prebereš v našem konferenčnem prispevku Osnove geometrijskega modeliranja akustike prostora.

Ciljno modeliranje prostorske akustike

Pri uporabi računalniških orodij, namenjenih modeliranju prostorske akustike, je torej pomembno razumevanje delovanja omenjenih orodij. Vedeti moramo, kaj nas zanima in modeliranje akustike pravilno zastaviti. Tako lahko s pomočjo računalniške simulacije izračunamo akustične parametre prostora, preverimo geometrijsko ustreznost zasnove prostora ali umestitve akustičnih elementov. Poleg tega lahko izračunamo modalne oblike v prostorih poljubnih oblik in pripravimo aurelizacijske vzorce, s katerimi je moč prisluhniti bodoči akustiki prostora.

Poleg omenjenega je vrednosti nekaterih parametrov simulacije moč tudi optimizirati (npr. mikrolokacijo poslušalca, postavitev zvočnika ali določitev dolžine prostora). Žal pa postopek modeliranja ni premočrten, saj ne obstaja računalniški program, ki bi nam s pritiskom na en gumb zagotovo podal prave rezultate. Zato moramo vedno razumeti omejitve uporabljenih metod. Mi smo na tem področju raziskovalno aktivni in dajemo naše znanje na razpolago.