تحلیل آکوستیکی: معرفی نرم‌افزار ادئون
احسان علی‌آبادی
کارشناسی ارشد مهندسی صدا
ehsan.e.aliabadi@gmail.com
مقدمه
ادئون یکی از نرم‌افزارهای جامع برای تحلیل آکوستیکی است. این نرم‌افزار امکان شبیه‌سازی و اندازه‌گیری فضاهای داخلی بناهای مختلف را فراهم می‌کند؛ البته با پیش‌فرض‌های مناسب، امکان بررسی فضاهای خارجی یا باز هم وجود دارد.
با طراحی و یا وارد کردن مدل سه‌بعدی فضا به نرم‌افزار و مشخص کردن جنس سطوح فضا، آکوستیک فضا و تمام پارامترهای مرتبط با آن قابل محاسبه، دیدن و حتی قابل گوش کردن هستند. تجهیزات الکتروآکوستیک مرتبط مثل بلندگوها، نقویت‌کننده‌ها و … در فضا قابل اضافه کردن هستند.
در بین نرم‌افزارهای آکوستیک، ادئون به خاطر محیط کاربرپسند و ساده، سرعت پردازش و دقت بالا شناخته‌شده است.
۱-۱- کاربردها
ادئون بسته به کاربری فضا و هدف تحلیل آکوستیکی، گستره وسیعی از امکانات را در اختیار کاربر قرار می‌دهد که مواردی به شرح زیر معرفی می‌گردند:
۱-۱-۱- امکان وارد کردن نقشه‌های سه‌بعدی
امکان انجام تحلیل‌های آکوستیکی روی نقشه‌ی فضای وارد شده از نرم‌افزارهای دیگر مثل اتوکد[۱]، اسکچ‌آپ[۲]، راینو[۳] و … وجود دارد.
شکل ۱ – وارد کردن نقشه سه‌بعدی از نرم‌افزارهای دیگر
۱-۱-۲- شبیه‌سازی سریع و دقیق
حاصل سال‌های متمادی توسعه الگوریتم‌های ردیابی پرتو[۴]، توانمندی چشم‌گیر ادئون در تحلیل سریع و دقیق فضای آکوستیکی است که هم در مقالات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد و هم مهندسان برای تحلیل‌های آکوستیکی فضاها از آن، استفاده می‌کنند.
شکل ۲ – انتشار صوت در فضای شبیه‌سازی‌شده
۱-۱-۳- اندازه‌گیری فضای واقعی
علاوه بر شبیه‌سازی فضا، امکان اندازه‌گیری فضای واقعی هم با روش جاروب[۵] هم وجود دارد. روش جاروب کردن نویز پس‌زمینه را به شدت کاهش می‌دهد و باعث می‌شود نتیجه بهتری به دست آید.
شکل ۳ – اندازه‌گیری فضای واقعی
۱-۱-۴- نمودارهای آکوستیکی
نمودارهای به دست آمده در تحلیل آکوستیکی فضا، نمایش بسیار ساده دارند و امکان تغییر وضعیت مشاهده بین پارامترها و یا باندهای اکتاوی وجود دارد.
شکل ۴ – نمودارهای آکوستیکی
۱-۱-۵- محاسبات عددی
ادئون به صورت پیش‌فرض طیف گسترده‌ای از محاسبات پارامترهای آکوستیکی را انجام می‌دهد و حتی این امکان هم وجود دارد که کاربر، پارامتر خودش را طراحی کند!
شکل ۵ – محاسبات عددی
۱-۱-۶- تصویرسازی آکوستیکی
برای درک عمیق‌تر هندسه‌ی فضا، تصویرسازی آکوستیکی کاربردی است. ادئون ابزارهای مختلفی مثل توپ‌های بیلیارد[۶]، ردیابی پرتو، نقشه‌های رنگی[۷] و … را برای این منظور ارائه می‌دهد.
۱-۱-۷- نقشه‌های آکوستیکی رنگی
یکی از بهترین ابزارهای فهم و بررسی اجمالی تحلیل آکوستیکی فضا، نقشه‌های رنگی (یا شبکه‌های رنگی[۸]) است. با این ابزار امکان مشاهده تأثیر هندسه‌ی فضا بر پارامترهای آکوستیکی فراهم می‌شود.
شکل ۶ – نقشه‌های آکوستیکی رنگی
۱-۱-۸- مشخصات آکوستیکی سطوح
برای تمام سطوح در فضای شبیه‌سازی‌شده، امکان تعریف مشخصات آکوستیکی وجود دارد. امکان تعریف ضریب جذب با کتاب‌خانه‌ی وسیع نرم‌افزار فراهم است و هم‌چنین می‌توان ضریب جذب مورد نظر خود را تعریف کرد. تمام ضرایب مرتبط دیگر مانند پراکندگی، شفافیت و شاخص تضعیف/عبور هم قابل تعریف است.
شکل ۷ – کتاب‌خانه سطوح
شکل ۸ – ضرایب سطوح
۱-۱-۹- تجربه شنیداری
آکوستیک در مورد صدا است و در ادئون این امکان وجود دارد که به شبیه‌سازی انجام شده، گوش دهید! کافی است که فایل صوتی مورد نظر بسته به کاربری گفتار، موسیقی و … انتخاب شود و محل شنونده در مدل انتخاب گردد. این روش به خصوص برای ارائه پروژه به کسانی که با آکوستیک و پارامترهای آکوستیکی آشنایی لازم را ندارند، مفید خواهد بود.
شکل ۹ – تجربه شنیداری فضا
۱-۱-۱۰- شاخص انتقال گفتار (STI)
ترکیب استفاده از شاخص انتقال گفتار با شبکه‌های رنگی امکان مشاهده تأثیر اصلاحات آکوستیکی در مکان‌های مختلف فضا را فراهم می‌کند.
شکل ۱۰ – شاخص انتقال گفتار و شبکه‌های رنگی
۱-۱-۱۱- امکان کپی/پیست نتایج در گزارشات
اغلب نیاز است تا نتایج به محیط خارج از نرم‌افزار منتقل شوند؛ ادئون امکان کپی/پیست نمودارها، اعداد و پارامترهای محاسبه‌شده را به محیط خارج از نرم‌افزار فراهم کرده است؛ این جابه‌جایی می‌تواند به منظور محاسبات عددی بیش‌تر در اکسل باشد و یا برای ارائه گزارش در پاورپوینت مورد استفاده قرار گیرد.
شکل ۱۱ – امکان کپی/پیست نتایج در گزارشات
۱-۱-۱۲- بهینه‌سازی مواد با کمک الگوریتم ژنتیک
مقداردهی صحیح ضرایب جذب برای فضای شبیه‌سازی‌شده‌ی واقعی، کمی دشوار است؛ به همین دلیل ادئون با استفاده از الگوریتم ژنتیک، ابزاری را توسعه داده است تا مقداردهی ضرایب را با دقت مناسب، به واقعیت نزدیک کند.
شکل ۱۲ – بهینه‌سازی مواد با الگوریتم ژنتیک
۱-۱-۱۳- انواع مختلف منابع صدا
امکان قرار دادن طیف گسترده‌ای از منابع صدا مانند انواع بلندگوها، صدای انسان، منابع صدای همه‌جهته و … در شبیه‌سازی‌های آکوستیکی فضا وجود دارد؛ مثلا می‌توان از بین منابع نقطه‌ای برای شبیه‌سازی موقعیت‌های خاص، منابع خطی برای شبیه‌سازی ترافیک یا قطار و یا منابع سطحی برای شبیه‌سازی دستگاهی خاص استفاده کرد.
شکل ۱۳ – انواع مختلف منابع صدا
۱-۱-۱۴- پوشش سطوح بازتاب‌دهنده[۹]
استفاده از سطوح بازتاب‌دهنده در ادئون بسیار ساده است. در محیط شبیه‌سازی‌شده می‌توان مکان و زاویه بازتاب‌دهنده‌ها را تعریف کرد و در مورد میزان پخش صدا در فضا و یا نبود پوشش مناسب بازتاب‌دهنده‌ها در مکان خاص تصمیم گرفت و اصلاحات مناسب را اعمال کرد.
شکل ۱۴ – پوشش سطوح بازتاب‌دهنده
۱-۱-۱۵- مقایسه بین اندازه‌گیری‌ها و شبیه‌سازی‌ها
در نرم‌افزار ادئون امکان اندازه‌گیری و شبیه‌سازی وجود دارد و به همین دلیل مقایسه بین آن دو هم به راحتی ممکن است؛ ادئون حتی امکان مقایسه بین اندازه‌گیری‌های انجام شده به روش‌های میدانی و یا در نرم‌افزارهای دیگر را هم فراهم کرده است.
این مورد اهمیت خود را وقتی پروژه‌ی بهینه‌سازی فضای آکوستیکی موجود، در دست انجام است، بیش از پیش نشان می‌دهد.
شکل ۱۵ – مقایسه بین اندازه‌گیری‌ها و شبیه‌سازی‌ها
۱-۱-۱۶- پاسخ فرکانسی
برای دستیابی به پاسخ فرکانسی، باید از سیستم اندازه‌گیری استفاده شود.
این مورد اهمیت خود را در تحلیل آکوستیکی فضاها با PA[10] (سیستم‌های صوتی مخصوص اجتماعات بزرگ) مانند تالارهای موسیقی یا ایستگاه‌های حمل و نقل عمومی آشکار می‌کند.
شکل ۱۶ – پاسخ فرکانسی
[۱] AutoCAD
[۲] SketchUp
[۳] Rhino
[۴] Ray Tracing algorithms
[۵] sweep method
[۷] color maps
[۸] color grids
[۹] Reflector
[۱۰] public address system (PA system)
