上图显现 CARA 计较的声压频次响应(红色)与实测成果(绿色)的比力。
听音室巨细 (L/W/H) 8.06/5.87/2.62 m。在前面角落放有发泡橡胶吸声器。前面是一个深 60cm的带门书柜。左侧墙还有一个约8平方米的书架。
二路测试扬声器放置 90cm高脚架，距话筒3米，距前墙1.6米，距左侧墙1.8米。
频次响利用最大反射次数12计较。
比力显现 CARA 计较和实测有很是好的婚配度。我们不晓得其他的声学仿真软件能否有这么高质量的婚配。能够是其他软件大多没有斟酌复杂声压振幅的相位部分。此外，扬声器模块也能够不非常切确。
例如，CARA 从 5 到 40,960Hz(间隔1/9倍频程) 利用4000个复杂频次响应 (围绕扬声器 1000个偏向，4种分歧的间隔)来模拟扬声器的声音辐射。
声学软件
SOFTWARE
影院声学模拟软件CARA
时间：
2022-07-06
作者：
思成舞台设计
分类：
声学知识
一、房间基础（新房间设计向导）
New Room Design'可以方便地进行一个新文章的基本设置，有四项：房间平面图模板、尺寸、墙面材料和扬声器配置。
首先要选择一种房间平面模板，可以是简单的矩形，也可以是其它的，如 L 形。
在第二页，你要定义房间的基本尺寸，按 F10 可以输入非公制单位如英尺等。如何要做倾斜天花板，输入房间的最大尺寸。
注意：房间的高度在向导关闭后就不能再修改。
第三页，选择基本材料。地板、墙、天花板的材料决定声学特性(吸声系数)。
“Grid points level”定义网格水平面高度，推荐与听音耳朵齐平。默认 100cm 是假设听音者坐在沙发上。
最后一页，选择你的扬声器配置。可以选择立体声、四声道等环绕声配置。
CARA 2.1 PLUS 包含10种数字环绕配置，可以适应未来的发展需要。
二、修改房间平面结构
如果房间模板中没有你的房间类型，你可以选择最相近的模板，然后对平面结构进行修改。从 Draw 菜单中选Floor Plan。
选择一个角落点或点击墙内沿插入一个角落点。
使用 'Guidelines' 辅助线可以精确地度量你的房间平面。
单击四周的标尽可以添加和删除辅助线。在 View 菜单可以找到更多方便房间设计的工具。
他们是：
'Snap to Floor Plan' 吸附到平面结构
'Snap to Object Points' 吸附到对象点
'Use Guide Lines' 吸附到辅助线
'Use Grid' 吸附到网格
三、插入家具
从 Edit 菜单选择 Load Group 就可以从 CARA 的家具数据库中选择家具放入你的房间设计。另外，你也可以自定义家具。家具都是几个 3D 对象组合而成，并会保存数据库中，可以用于其它的房间设计中。
在房间设计中，3D 对象（家具）可以任意扭曲和移动。3D 对象不仅用来模拟家具，还可以用于更多的应用场合，如内部的墙壁、门框、窗台、托梁、倾斜的天花板、平台等。但是，你要考虑如自动位置优化等的计算时间，会随房间内反射或吸收面的数量增加而增加。因此不必考虑全部的家具。家具的放置靠近扬声器或听音者音染的影响最大。同样大家具也比小家具影响大。
另外，新版 CARA 2.1 PLUS 的功能 'Acoustic Ambiance（声学环境）'评估你房间的声学特性并提出一些改进意见。
因此，房间设计中有2个建议：
新建一个详细的房间设计，确保包括所有的家具和材料表面。详细信息都在声学环境（Acoustic Ambiance）分析中。
新建一个最简的房间设计，只有主要家具。通过计算确定声场和扬声器和听音位的优化，计算时间短但精度差些。
四、材料表面
房间墙壁和 3D 对象的材质可以从材料数据库中选择。材料的吸声系数影响混响时间，进而影响声学环境的评估。
你也可以定义墙内的特定矩形区域（材料表面），模拟门、窗、窗帘、地毯。通常它们的吸声系数不同于各自的墙面。
材料表面和墙壁是二维的，因而不会增加计算时间，但 3D 对象是三维，如家具，会显著增加计算时间，因为 3D 对象增加了房间内的吸声和反射面。
使用辅助线可精确地确定材料表面的尺寸。
五、材料的选择
房间墙壁和3D对象表面的材料从材料数据库中选择。材料数据中指定的吸声系数会在对话框中用频率响应图显示出来。
'Description' 里有所选材料的说明。
彩色区域显示材料纹理，用在 3D 视图和地板、天花板、墙壁的 2D 视图中。
'Material Groups'说明材料分在哪一类中。
六、声学环境
房间的声学环境主要是通过混响时间体现出来，或声源停止后到声学场强度(能量密度)衰减60dB所经历的时间。这个时间与房间的大小和房间内墙壁、家具对声波的吸收密切相关。吸收强混响时间就短，吸收弱混响时间就长。
长混响时间：回声非常强的房间
长的混响时间发生在大的、空旷的房间，如教堂，以及反射强烈的房间，如贴瓷砖的浴室。许多人形容这些房间的环境“活”，或“回声”。这些房间中语言清晰度较低，声音尖锐，拍掌会导致颤动回声。这些回声可能在房间不同的位置表现得更明显。
短混响时间：挤或乏味的房间
短的混响时间发生在有许多声音阻尼的房间。这使人感觉房间比实际的小。会使大多数人感觉房间环境“挤”或“乏味”。图书馆就是一个例子（注：应该是书库）。人是根据混响时间来判断房间的大小的。
混响时间会导致声染色
通常的房间吸收高频比低频多，导致低频混响时间比中频或高频的长得多。对话框中细红线是一个感觉比较理想的房间的例子。绿线显示理想的混响时间在频谱上的上、下限。混响时间偏离了这个范围，人们就会感觉声音不自然或有强的声染色。
CARA 有助于你改善你房间环境
CARA 会帮你判断混响时间在频率上与理想范围的偏移量。这些计算考虑了房间的结构也考虑了家具和材料的使用。这些计算与扬声器系统无关。
经过计算，CARA 描述房间的声学环境，并提出改进意见。通常是添加或移走家具，或改变房间表面的材料。
七、扬声器和听音位置
房间设计的最后一步是确定听音位和从扬声器库中选择扬声器并放在实际位置。如果你先放置听音位，主扬声器的朝向会自动调整。
调整围绕着扬声器的位置区域（矩形），以及吸音位的位置区域。'Positioning Region'（位置区域） 可以通过矩形框来调整大小。你可以指定特殊形状的位置区域，如 L 型或两个单独的矩形区域。当进行自动位置优化的进修，扬声器和听音位可以在这些区域内部移动，寻找最佳摆位。
用鼠标右键点击扬声器或听音位，允许你调整位置区域到地板的距离和垂直高度。设计全部完成后，你就可以从 CARACAD 模块的工具栏中点 CARACALC 开始房间的声学计算了。
八、3D 房间的 3D 视图
在'3D View'模块你可以在你设计的虚拟房间中走动，检查你的设计。
这在许多情况下都是非常有用的，根据平面图来想象 3D 效果较困难。特别是你设计了一个复杂的房间结构如倾斜的天花板、老虎窗等。
一、位置优化
在运转位置优化前，你必须从 Options 选项菜单中挪用 Parameter 参数设备。如，调剂最大反射次数 “Maximum Reflection Order”为4到5。
别的你可以利用一些位置优化的对称约束条件。这些触及到你的主扬声器设置。你可以要求两扬声器间隔前或侧墙相称，这要从菜单 Options / Variational Ranges 当挑选。
在优化的进程，在主窗口中扬声器和听声位的位置在每次优化完成后城市发生变化。同时假如预先显现 SPL 频次响应曲线（菜单 Results / Positional Optimization），也会更新。
计较跟踪器(Calculation Tracer)显现一步一步的优化进程。
你也可以随时中断计较，从 Calculations 菜单当选 Break。保存当前优化成果。
偶然需重新启动优化，如调剂肇端位置、位置地区、最大反射次数今后。
二、可听化 (Auralization)
操纵声卡和耳机，你可以完成虚拟房间的听音测试，如比力扬声器在分歧位置的不同。
房间瞬态响应
可听化计较从 Calculation 菜单起头，在 'Transient Room Response' (TRR)中显现成果。TRR 使 CARA 能肯定房间中声染色对音乐重现的影响。
可听化计较用牢固的频次步长，0.1 ... 2.5 Hz。频次基点总数最高为 500,000 个。相比力而言，CARA 的计较，例如特别计较、声场计较，利用牢固频次步长，在118频次基点会有比力大的颗粒点(对数刻度)。
TRR可以显现和保存，便于进一步计较。经过菜单 Results/Auralization: RIA.
可听化，听音测试：
可听化听音测试比力原始音乐与房间中扬声器的再现音乐。要建立扬声器的音乐再现，原始音乐信号必须与房间瞬态响应夹杂。原始音乐信号和再现信号都要用声音文件保存到硬盘上。然后利用 ETS Multi Media Player 来实现听音测试。
原始音乐信号片断是听音测试必须的，挑选你最喜好的或你以为很好的片断。音乐片断应能供给很是宽的频谱（低频、中频和高频），而且全部音乐片断中较平衡。例如：Jazz、POP 或摇滚音乐。
CARA CD-ROM包括多种音乐样本。
你也能够用 ETS Multi Media Player 来比力多扬声器的再现。与原始音乐样本停止同一房间的分歧变化对照，如分歧的扬声器位置。保存处置过的声音文件，然后在播放器中停止比力。
补充说明：
房间瞬态响应 (TRR) 是在听音位声压级随时候的变化。从扬声器发出单一的狄拉克（或增量）脉冲，丈量在听音位的原始声音和从墙壁、天花板、地板、家具的一次和屡次反射的声音。
实在的狄拉克脉冲需要的带宽不适用于扬声器。CARA 经过在计较中挑选扬声器范例来斟酌电-声转换。
CARA的 TRR 计较基于在听音位的分解声压频次响应的傅里叶逆变更。
TRR对话框显现正和负的声压振幅，这些振幅平方的成果显现在混响对话框中，可与特别计较中的高分辨力版本停止比力。
三、声场计较
除了自动位置优化，在 CARA 中声场计较是最常用、最重要的功用了。
首先，从 Options 菜单中挪用 Parameter，如调剂最大反射次数(Maximum Reflection Order)为4-5，为下一步的声场计较，你假如不在意多花些计较时候，可以增加这个值。
声场计较'Sound Field Calculations'肯定房间声学的全数数据，在听音者耳朵水平面上有 1,000 -3,000 个均匀散布的网格点。这些触及到声压频次响应、位置、说话清楚度，也包括房间中声波的时候相关性。
声场计较的成果基于扬声器确当前位置。
按照这些成果，综合斟酌声染色(频次响应的线性)、位置 (声像)和说话清楚度，你可以找到最好的听音位置。
假如扬声器位置稳定，这可以取代位置优化 'Positional Optimization'。
四、计较参数 (Calculating Parameters)
此对话框答应你编辑计较参数。假如你没法肯定你的调剂能否合适，点 'Standard'利用默许值，默许的设备合适大大都情况。
最大反射次数 Maximum Reflection Order 与计较精度有关，但也影响计较时候 'Calculating Times'。
假如你的房间包括很多的多面体，计较时候会大大增加。在这类情况下，你可以减小 'Maximum Reflection Order' 或删除一些多面体（如删除一些家具）。
启用 complex 的墙阻抗 (Wall Impedances) 会增加计较精度和计较时候。默许墙阻抗是 real。
长的计较时候带来较高的计较精度，这是根基法例。
可听化参数最大长度 (Maximum Length) 和取样率 (Sampling Rate) 界说房间瞬态响应的计较。TRR 是可听化(听音测试)的根本。TRR 包括了房间中房间声学对音乐再现影响的全数信息。
计较时候 'Calculating Times' 对话框显现可见房间多面体和全数房间多面体的数目。多面体数目取决于现实的房间设想，在起头初次房间声学计较前由 CARACALC 模块决议。声波只能在可见墙壁(多面体)上反射(和部分被吸收)。
别的，所需计较时候的预算也取决于最大反射次数'Maximum Reflection Order'。
计较时候只触及到一个扬声器和一个听音位。全数计较时候是扬声器数和听音位数目的倍数。
对于矩形房间(无家具)的计较时候很是短 (最多1000次)，由于一切的反射声波都可以在现实声学计较前肯定和跟踪。
五、计较跟踪器
跟踪器显现当前声学计较的状态信息。进度条显现触及一个扬声器和一个听音位的时候花费。
在声场计较时代，听音位置 'Listening Positions' 数显现还没有被计较的数目。可以随时停止计较，但计较成果会被删除。
自动位置优化时代，显现比来一次尝试时的尝试数 'Trials'、优化数 'Optima'，以及起头偏移 'Start Deviation'、当前最好位置的优化偏移 'Optimum Deviation' 和当前偏移 'Current Deviation'。
位置优化也可以随时停止，这类情况下，当前优化位置和响应的声学成果可以被保存到硬盘。
六、比力: CARA 和实测
下一页
关注微信公众号