Существующих методы моделирование трехмерного акустического поля

 

акустическое окружение

Анализ существующих методов и алгоритмов

Слуховая информация, которая воспринимается человеком, содержится в объективных параметрах (амплитуде, частоте, фазе) звуковых колебаний, действуют на его барабанные перепонки, субъективные же оценки (высота, громкость, тембр) является результатом обработки колебаний головным мозгом. Если рассматривать виртуальное помещение как линейный фильтр с определенными характеристиками, то в каждой точке пространства выходной сигнал является сверткой входного сигнала с переходной характеристикой данного фильтра (помещения). Распространением звукового импульса от источника обычно получают волновым уравнением Гельмгольца, но в некоторых случаях его можно определить иным способом. Из существующих методов моделирования архитектурной акустики — волнового, геометрического (лучевого) и статистического — точные результаты дает волновой, например его варианты FEM(finite element modeling), BEM (boundary element modeling), FDTD(finite-difference time-domain). Однако FEM и BEM используют для малых расстояний и низких частот, поскольку в общем случае они связаны с достаточно громоздкими вычислениями и поэтому неприемлемы для поставленной задачи. Насколько мне известно, то дачи в Сергиевом посаде, если не все, то большинство, спроектированы соответственно основным принципам архитектурной акустики.

Метод FDTD (численного решения Дискретизированных уравнений Максвела) требует меньше вычислений при обеспечении достаточной точности в заданных граничных условиях, но их выбор — сложная задача. Существует реализация FDTD для DSP (цифровых сигнальных процессоров) — digital waveguide mesh, которая целесообразна при аурализации сигнальными процессорами. Ее недостаток — Искажение сигнала через разное время задержки в зависимости от наклона фронта звуковой волны к поверхности сетки фильтров обработки сигналов. Нейтрализации этого нежелательного эффекта требует дополнительных вычислений. Объем вычислений и мощность процессора ограничены, поэтому использование метода FDTD возможно только в ревербераторе — для поздних отражений.

Статистический метод моделирования аурализации не используют. Методы геометрической акустикицелесообразны для моделирования раннего и позднего (> 80мс) отражений звука. Объемы вычислений зависят от параметров помещения, количества возможных вариантов отражения, размещение слушателя и прочего. Кроме простого лучевого ray-tracing метода, для вычисления отраженных лучей применяют также метод мнимых источников (Image source), но отражение от реального источника заменяют лучи мысленного источника, расположенного как зеркальное отображение основного.

Существуют также гибридные алгоритмы с расчетом лучей как от основного, так и от мнимых источников. В целом среди систем аурализации большинство ранних отражений рассчитывают методом мнимых источников, однако с увеличением объема помещения и вариантов отражения количество мнимых источников становится по экспоненте, поэтому для позже отраженных звуков используют ray-tracing метод.

 
 
 

0 - Количество комментариев

Оставьте комментарий.

 
 

Оставьте комментарий