Acustica Architettonica – XIII

Continuiamo con l’analisi delle potenzialità del software di simulazione acustica architettonica AFMG EASE.

 

Analisi Approfondita

Attraverso le sedute inserite nel progetto è poi possibile analizzare più in dettaglio il tipo di audio che c’è in quel determinato punto medio (fig. 36).

Fig. 36 ap

In figura 36 un esempio della finestra di dialogo ad identificare la risposta in frequenza nel determinato punto selezionato, che è visualizzabile sia attraverso il grafico che si vede, ma anche attraverso una semplice tavola di valori numerici o misto. La curva è inoltre visualizzabile per il suono valore medio nel tempo, nel suo valore di picco e nel suo valore minimo, questo perché il software può calcolare anche il tempo di riverberazione, per cui il livello energetico può subire variazioni nel tempo. E’ inoltre possibile attraverso il posizionamento del cursore visualizzare più in dettaglio la frequenza ed il suo valore SPL. Questo vale per tutti i criteri ricercati, ognuno avrà la sua relativa scala e dettagli di analisi.

E’ inoltre possibile visualizzare la curve in terzi d’ottava, ottava ed altri valori.

Tra la scelta dei criteri è possibile in questo caso selezionare Local Decay (fig. 37), verrà cosi mostrato l’andamento energetico della risposta in frequenza nel tempo attraverso una curva. Cosi da valutare quali frequenze risultano più riverberate, risonanti ecc..

Fig. 37 ccc

In figura 38 un esempio della finestra che appare quando si sceglie l’indice di intelligibilità STI (se incluso nei criteri di analisi).

Fig. 38 ddd

Nel grafico dello STI è possibile visualizzare anche l’MTI, i fattori di modulazione visti nei precedenti articoli quando parlato di questo indice, con cui poi è anche possibile interagire nelle impostazioni dello STI prima del calcolo.

Prima di calcolare lo STI è molto importante settare correttamente i parametri (fig. 39).

Fig. 39 eee

Una volta selezionato come fattore di analisi lo STI, dalla finestra delle opzioni è possibile definire il tipo di standard utilizzato per il calcolo (standard, specifico per Maschi o Femmine, possibilità di calcolare l’indice STIPA o RaSTI, possibilità di visualizzare nella tabella l’indice STI, MTF o entrambi come da figura 38).

Andando nella finestra Distribution (fig. 40), è possibile visualizzare la distribuzione energetica in percentuale di tutto il tempo di analisi, cosi da valutare qual è il livello medio SPL in quel punto ad una determinata frequenza per terzo d’otta, ottava, ecc…

Fig. 40 fff

In figura 41 un esempio della distribuzione dei valori quando selezionato il modo di visualizzazione Table.

Fig. 41 41

Andando nella tabella Echogram è possibile visualizzare la distribuzione del livello energetico sia come Ecogramma che come Istogramma, come visto nel precedente articolo.

Se clicchiamo sull’icona dell’uomo verde che cammina, è possibile camminare virtualmente all’interno del modello (nell’audience area) attraverso i comandi di figura 42.

Fig. 42 42

Attraverso questo è poi possibile analizzare in dettaglio un qualsiasi punto dove ci si ferma con la camminata, ma è anche possibile auralizzare quel punto ed eseguire tante altre operazioni.

 

Room DATA

Facendo un passo indietro alla fase di progetto, è possibile inserire ulteriori dati per la verifica di altri dettagli, quali il tempo di riverbero (fig. 43). Questi valori verranno considerati come parametri di default per tutte le operazioni di calcolo a cui fanno riferimento.

Fig. 43 43

E’ quindi possibile impostare un nome per il progetto, definirne il volume ed altri dati di base.

Nella sezione Noise (fig. 44), è possibile definire i valori master del rumore utilizzato come prima accennato per il calcolo degli indici di intelligibilità.

Fig. 44 44

Nella sezione Room RT (fig. 45), è possibile selezionare il tipo di formula per il calcolo del tempo di riverberazione (Eyring, Sabine), a cui fanno riferimento impostazioni sul valore di umidità relativa, temperatura e pressione atmosferica.

I valori del tempo di riverbero e coefficienti di assorbimento medio, sono invece quelli analizzati e processati caricando un file della risposta all’impulso che può essere quello di un ambiente reale o quello realizzato virtualmente internamente al progetto, questo per rendere le proprietà diffondenti dell’ambiente simili ad un contesto di riferimento e/o potendo essere a conoscenza degli effetti valori misurati. Variando la formula sul tempo di riverbero è possibile cliccando poi su Recompute, ottenere risultati leggermente differenti.

Fig. 45 45

In generale la formula di Sabine è più precisa nel calcolo di grandi ambienti con distribuzione dell’assorbimento uniforme. Mentre quella di Eyring è più adatta in ambienti piccoli e con molti differenti valori di assorbimento. La funzione RT Locked permette di bloccare i dati analizzati cosi da non poter essere erroneamente editati.

n.b. Se questa finestra è vuota, quindi senza dati inseriti, per il calcolo dei criteri verranno utilizzati i dati presenti ed inseriti nella sezione data (più generici), mentre se inserisco dati in questa finestra, questa avrà la priorità e verrà utilizzata per il calcolo dei criteri. I dati del coefficiente medio di assorbimento sostituiranno quelli inseriti all’interno del progetto (questo utile quando è già stata rilevata la risposta all’impulso dell’ambiente progettato con i relativi materiali assorbenti impostati), (questo processo è sicuramente più qualitativo in quanto maggiori informazioni di base sono presenti, in caso di un impulso reale o di un ambiente virtuale a cui è già stata calcolata la risposta all’impulso).

In figura 46 il modulo master nella seziona di editing della sala in progetto in cui nella finestra Setting è possibile definire il tipo di rumore per l’analisi dei fattori che ne fanno riferimento, come indici di intelligibilità, risposta all’impulso ecc.. Si può scegliere tra rumore Broadband (tutte le frequenze eccitate), con distribuzione casuale da rumore rosa, oppure Multitonale il quale genera rumore per il tono selezionato nelle impostazioni oppure multitono  per bande a terzo d’ottava.

Fig. 46 46

 

Tempo di Riverberazione

Per il calcolo ed analisi specifica del tempo di riverberazione il metodo più utilizzato nel programma è quello della Risposta all’Impulso, il fattore da selezionare nei parametri delle impostazioni è il Local Decay (fig. 47).

Fig. 47 47

L’unica differenza rispetto alle impostazioni precedentemente viste è nella sezione Calculation (fig.48), in cui è possibile definire il tempo massimo di calcolo della risposta ambientale, il numero massimo di ordini di riflessioni da considerare ed il numero massimo di raggi emessi dalla sorgente, questi parametri faranno variare il tempo totale di rendering e dipenderanno l’uno dall’altro per l’ottenimento del risultato finale.

Fig. 48 48

Come da figura 37 (la quale finestra è possibile ottenerla solo se si esegue una misurazione della risposta all’impulso ambientale), è possibile visualizzare in un punto di ricezione specifico l’andamento del tempo di riverbero per frequenze terzi d’ottava, ottava, ecc..

Attraverso le impostazioni del Reflection Mapping è possibile selezionare il metodo del processamento, quindi se Mirror Image o Ray Tracing, a cui fanno riferimento un definito numero di raggi per sorgente (più è alto e più preciso sarà fino ad un limite per cui il risultato sarà sempre uguale, ma anche elevato sarà il tempo di calcolo), c’è la possibilità di inserire il numero massimo di riflessioni da tenere in considerazione ed eventualmente considerare le riflessioni per un massimo tempo di ritardo tra il suono diretto e la riflessione.

Fig. 49 49

E’ poi possibile attraverso grafici specifici, visualizzare i valori della risposta all’impulso trovata secondo le due formule matematiche scelte (fig. 50).

Fig. 50 50

Per calcolare la risposta all’impulso virtuale dell’ambiente creato è ancora più efficiente il metodo a Regressione Lineare di Schroeder che vedremo più avanti.

Tramite un apposito tool di ottimizzazione del riverbero è possibile testare i vari materiali assorbenti da variare sulla superficie a cui è associata un tipo di materiale e vedere in modo diretto le differenze (fig. 51).

Fig. 51 51

Cambiando il tipo di materiale e cliccando su Apply, il sistema fa un veloce ricalcolo di quello che potrebbe essere il nuovo tempo di riverberazione. E’ possibile paragonare contemporaneamente due tipologie di materiali uno quello inserito nel progetto ed uno quello in simulazione, ed in più inserire anche una risposta all’impulso esterna o ricreata.

Se si utilizza il Walker, come visto nei casi precedenti è possibile operare con le seguenti impostazioni:

Fig. 52 52

Le impostazioni di figura 52 sono essenzialmente le stesse del precedente, solo con la possibilità di riconfigurare le sorgenti attive, ed inviare il risultato a programmi esterni specifici come Probe ed Ears che si apriranno automaticamente, oppure salvare la risposta all’impulso su file per importarla manualmente.

All’apertura del programma dopo l’analisi della risposta all’impulso (impulso di algoritmo proprietario del programma) si apre una finestra come la seguente:

Fig. 53 53

In cui è possibile appunto visualizzazione l’Ecogramma, rilevare quindi il suono diretto, le riflessioni, echi, ecc… come visto negli articoli precedenti. Viene definito anche il tempo di riverbero che fa riferimento alla formula scelta tra le impostazioni generali (Sabine, Eyring).

Un’altra modalità di visualizzazione è il Reflettogramma (fig. 54).

Fig. 54 54

In cui è rappresentato il suono diretto rosso di ogni singolo diffusore, riflesso verde, più è alto il valore dell’odine delle riflessioni e più linee ci saranno per un analisi più accurata.

E’ possibile visualizzare la risposta all’impulso anche tramite grafico Waterfall 3D (fig. 55).

Fig. 55 55

Un altro ancora grafico di possibile visualizzazione è il 3D Hedgehog (fig. 56), che mostra

Fig. 56 56

Un’opzione del metodo Ray Tracing per il calcolo della risposta all’impulso è il Find Impact (fig. 57),che mostra l’andamento nello spazio delle varie riflessioni.

Fig. 5757

Praticamente il sistema analizza i raggi che passano entro un metro dal ricevitore, analizza i risultati e calcola una sorgente immagine per identificare quali sono le direzioni che impatteranno realmente sul ricevitore tralasciando quelle che non impatteranno (questo velocizza il calcolo), generalmente questo processo per essere accurato richiede dai 100.000 raggi in su ed ordini di riflessioni più elevati del normale metodo di Ray Tracing Locale. E’ un processo meno preciso rispetto al classico metodo ma più veloce, quindi adatto per numerose prove ed anche auralizzazioni. Questo metodo produrrà un file della risposta all’impulso da analizzare sempre attraverso i programmi Probe ed EARS.

Attraverso le impostazioni del processamento di calcolo Ray Tracing in modalità Impact è possibile interagire con la seguente finestra (fig. 58).

Fig. 5858

In cui molte delle impostazioni sono state già viste, come l’ordine di riflessione e tempo massimo di calcolo della risposta ambientale, perdita energetica o solo l’emissione diretta della sorgente senza considerare quindi le riflessioni.

La le impostazioni del Tracing Option, Show Every Ray mostra in tempo reale l’andamento dei raggi come precedentemente visto, Draw Trace Rays disegna il tracciamento dei raggi diretti, Make Trace File salva su un file la risposta all’impulso così ottenuta, Brief Ray Info mostra brevi informazioni sui raggi e suoi colori cosi da avere un idea di base sulla distribuzione del suono (fig. 59), in cui il giallo indica che il raggio è stato tagliato dal Frame Time impostato, il magenta è il taglio dell’ordine di riflessione, mentre i raggi blu sono quelli che vengono prelevati dai ricevitori. Se si vede troppo giallo o magenta è probabile che sono stati inseriti degli intervalli troppo brevi.

Fig. 5959

E’ inoltre possibile visualizzare il grafico della risposta all’impulso su scala Lineare (fig. 60) e tramite ETC (energy time curve), (fig. 61).

Fig. 60 60

Fig. 61 61

E’ possibile visualizzare la risposta in frequenza dell’ambiente (fig. 62), con la possibilità di pesarla A,B,C (rimando ad argomenti di Psicoacustica).

Fig. 62 62

Per quanto riguarda le informazioni utili per gli Indici di Intelligibilità c’è la possibilità di avere un grafico che mostra le 7 risposte all’impulso in banda di ottava per il calcolo mediante 14 frequenze di modulazione i valori MTI (come spiegato in argomento Indici di Intelligibilità in questa serie di articoli), (fig. 63). Da cui poi è possibile ricavare l’indice STI.

Fig. 63 63

Anche questi software di appoggio per le analisi approfondite come appunto Probe e EARS hanno una finestra principale attraverso la quale è possibile realizzare delle impostazioni di default (fig. 64).

Fig. 64 64

Nella finestra Rev.Time è possibile impostare più di una formula per il tempo di riverberazione e verranno mostra tutte sul grafico divise per colore (fig. 65).

Fig. 65 65

Nel Provided Reverb Time è elencato il tempo di riverbero dell’ultima analisi effettuata, ed è possibile sostituire i parametri con altri calcoli (come Sabine, Eyring e Schroeder), visualizzando numericamente i nuovi risultati simulati.

Andando nella finestra Schroeder è possibile impostare il parametro di calcolo per questa formula (fig. 66).

Fig. 66 66

In cui analizzando la risposta all’impulso è possibile dire al calcolo l’intervallo di tempo da considerare, che come visto nei precedenti articoli deve essere sotto i primi ms di emissione sonora e finire prima del rumore di fondo.

Draw Schroeder Curve into Reflectogram permette di visualizzare la curva nel grafico del Reflettogramma/Ecogramma, Add Estimated Exponential Tail Energy include un tempo di integrazione stimato che potrebbe anche essere al i fuori dei tempi di inizio e fine del segnale fuori da quelli stabiliti. Include Pulses Outside Start/Stop Times include tutti gli impulsi di riflessione anche prima e dopo l’intervallo selezionato. Add Energy Due to Impact Chance è utile per corti reflettogrammi per ottenere un miglioramento sulla simulazione della coda del riverbero.

In figura 67 invece la finestra delle Tolleranze, in cui è possibile selezionare ed in certi casi anche editare l’uso di destinazione della sala, e vedere se il risultato soddisfa gli standard (fig. 68), in cui sono mostrati gli andamenti tipici del riverbero per le varie formule per lo standard selezionato cosi da poter paragonare il proprio grafico.

Fig. 67 67

Fig. 68 68

Mirror Image

In caso come opzioni di processamento si scelga Mirror Image (Sorgenti Virtuali), la finestra delle impostazioni è la seguente (fig. 69).

Fig. 69 a

Parametri molto simili a quelli del Ray Tracing.

Completeremo l’analisi dei parametri principali di questo software nel prossimo articolo.

 

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