Modellering av en komplex ljudkälla med användandet av rumsakustisk modellering baserad på geometrisk rumsakustik
AkustikLjudCATT-AcousticsRumsakustikKomplex ljudkällaAcousticsGeometrisk rumsakustikRay-tracingCone-tracing
Detta arbete är genomfört i samarbete med ÅF Ingemanssons i Göteborg . Syftet med examensarbetet är att undersöka hur ljudkällor ska modelleras för att dess ljudeffekt och riktningskarakteristik ska överensstämma med dess verkliga motsvarighet. Syftet är att utifrån enkla mätningar i fält kunna modellera upp ljudkällorna i rumsakustisk programvara för att kunna bedöma hur de sprider buller i lokalen. Detta examensarbete utgör en första del i detta arbete och fokuserar på själva källan och tar inte hänsyn till bullerspridningen i lokalen. Allmänna akustiska begrepp som berör rumsakustik och ljudkällors egenskaper undersöks. Två olika standardiserade metoder för att mäta en ljudkällas ljudeffekt beskrivs, den ena med användning av ljudtryck (ISO 3744-1994), den andra med ljudintensitet (SS ISO 9614). De olika metoderna som används vid rumsakustisk modellering baserad på geometrisk rumsakustik beskrivs och deras respektive för- och nackdelar diskuteras. En komplex ljudkälla konstruerades, och mätningar av dess ljudeffekt genomfördes med de två standardiserade mätmetoderna. Efterklangstiden i rummet som ljudkällan befann sig i mättes vid sex positioner. En modell av rummet och ljudkällan skapades i beräkningsprogrammet CATT-Acoustics, där simuleringar genomfördes. Modellen av ljudkällan betraktades som fem delytor, där de olika delytorna tilldelades ljudtrycksnivåer från ljudintensitetsmätningen. Runt om modellen av ljudkällan placerades nio mottagarpositioner på samma plats som vid mätningarna enligt ISO 3744-1994. Eftersom rummet antogs uppfylla kravet för frifältsmätning med ett reflekterande plan genomfördes i första skedet simuleringar där ljudkällan enbart befann sig på en yta, golvet. Det genomfördes simuleringar med 1, 3 och 9 punktkällor per delyta, där ljudkällorna tilldelades halvsfärisk direktivitet. Avvikelsen mellan simulerade och uppmätta ljudtrycknivåer var stor vid dessa simuleringar. Den komplexa ljudkällans olika delytors direktivitet mättes, och importerades till CATT-Acoustics där nya simuleringar genomfördes, som visade sig stämma bättre än när ljudkällorna tilldelades halvsfärisk direktivitet. Dessa simuleringar visade sig dock ligga för lågt i nivå jämfört med de uppmätta nivåerna, och för att undersöka rummets inverkan genomfördes nya simuleringar där ljudkällan var placerad i modellen av rummet. Med uppmätt direktivitet, 3st ljudkällor/delyta och ljudkällan placerad i modellen av rummet kunde ljudkällan simuleras med en noggrannhet på 1,8 dB vid 8 av de 9 mottagarpositionerna. Detta visar på att det inte räcker med att bara bestämma ljudeffekten hos källan, man måste även ta hänsyn till dess direktivitet och eventuell inverkan av rummet.