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[案例分享] CARA 简单教程之二:声学计算

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发表于 2008-10-10 14:03:49 |显示全部楼层

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    一、位置优化 (Positional Optimization)




    在运行位置优化前,你必须从 Options 选项菜单中调用 Parameter 参数设置。如,调整最大反射次数 “Maximum Reflection Order”为4到5。
另外你可以使用一些位置优化的对称约束条件。这些涉及到你的主扬声器配置。你可以要求两扬声器距离前或侧墙相等,这要从菜单 Options / Variational Ranges 中选择。

    在优化的过程,在主窗口中扬声器和听声位的位置在每次优化完成后都会发生变化。同时如果预先显示 SPL 频率响应曲线(菜单 Results / Positional Optimization),也会更新。

    计算跟踪器(Calculation Tracer)显示一步一步的优化过程。

    你也可以随时中止计算,从 Calculations 菜单中选 Break。保存当前优化结果。

    有时需重新启动优化,如调整起始位置、位置区域、最大反射次数以后。

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发表于 2008-10-10 14:06:58 |显示全部楼层

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    二、可听化 (Auralization)

    利用声卡和耳机,你可以完成虚拟房间的听音测试,如比较扬声器在不同位置的差别。

房间瞬态响应 (Transient Room Response)



    可听化计算从 Calculation 菜单开始,在 'Transient Room Response' (TRR)中显示结果。TRR 使 CARA 能确定房间中声染色对音乐重现的影响。
可听化计算用固定的频率步长,0.1 ... 2.5 Hz。频率基点总数最高为 500,000 个。相比较而言,CARA 的计算,例如特殊计算、声场计算,使用固定频率步长,在118频率基点会有比较大的颗粒点(对数刻度)。

    TRR 可以呈现和保存,便于进一步计算。通过菜单 Results/Auralization: RIA.

可听化,听音测试:



    可听化听音测试比较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混合。原始音乐信号和再现信号都要用声音文件保存到硬盘上。然后使用 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,选择你最喜欢的或你认为很好的片断。音乐片断应能提供非常宽的频谱(低频、中频和高频),并且整个音乐片断中较均衡。例如:Jazz、POP 或摇滚音乐。

    CARA CD-ROM 包含多种音乐样本。

    你也可能用 ETS Multi Media Player 来比较多扬声器的再现。与原始音乐样本进行同一房间的不同变化对比,如不同的扬声器位置。保存处理过的声音文件,然后在播放器中进行比较。

补充说明:
    房间瞬态响应 (TRR) 是在听音位声压级随时间的变化。从扬声器发出单一的狄拉克(或增量)脉冲,测量在听音位的原始声音和从墙壁、天花板、地板、家具的一次和多次反射的声音。

    真正的狄拉克脉冲需要的带宽不适用于扬声器。CARA 通过在计算中挑选扬声器类型来考虑电-声转换。
CARA 的 TRR 计算基于在听音位的合成声压频率响应的傅里叶逆变换。

    TRR 对话框显示正和负的声压振幅,这些振幅平方的结果显示在混响对话框中,可与特殊计算中的高分辨力版本进行比较。

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发表于 2008-10-10 14:08:39 |显示全部楼层

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    三、声场计算 (Sound Field Calculation)



    除了自动位置优化,在 CARA 中声场计算是最常用、最重要的功能了。

    首先,从 Options 菜单中调用 Parameter,如调整最大反射次数(Maximum Reflection Order)为4-5,为下一步的声场计算,你如果不在乎多花些计算时间,可以增加这个值。

    声场计算'Sound Field Calculations'确定房间声学的全部数据,在听音者耳朵水平面上有 1,000 -3,000 个均匀分布的网格点。这些涉及到声压频率响应、位置、语言清晰度,也包括房间中声波的时间相关性。

    声场计算的结果基于扬声器的当前位置。

    根据这些结果,综合考虑声染色(频率响应的线性)、位置 (声像)和语言清晰度,你可以找到最佳的听音位置。

    如果扬声器位置不变,这可以代替位置优化 'Positional Optimization'。

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发表于 2008-10-10 14:12:12 |显示全部楼层

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    四、计算参数 (Calculating Parameters)


    此对话框允许你编辑计算参数。如果你无法确定你的调整是否合适,点 'Standard'使用默认值,默认的设置适合大多数情况。


    最大反射次数 Maximum Reflection Order 与计算精度有关,但也影响计算时间 'Calculating Times'。

    如果你的房间包含很多的多面体,计算时间会大大增加。在这种情况下,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) 会增加计算精度和计算时间。默认墙阻抗是 real。

    长的计算时间带来较高的计算精度,这是基本法则。

    可听化参数最大长度 (Maximum Length) 和取样率 (Sampling Rate) 定义房间瞬态响应的计算。TRR 是可听化(听音测试)的基础。TRR 包含了房间中房间声学对音乐再现影响的全部信息。




    计算时间 'Calculating Times' 对话框显示可见房间多面体和全部房间多面体的数量。多面体数量取决于实际的房间设计,在开始首次房间声学计算前由 CARACALC 模块决定。声波只能在可见墙壁(多面体)上反射(和部分被吸收)。

    另外,所需计算时间的估算也取决于最大反射次数'Maximum Reflection Order'。

    计算时间只涉及到一个扬声器和一个听音位。全部计算时间是扬声器数和听音位数量的倍数。

    对于矩形房间(无家具)的计算时间非常短 (最多1000次),因为所有的反射声波都可以在实际声学计算前确定和跟踪。

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发表于 2008-10-10 14:13:16 |显示全部楼层

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    五、计算跟踪器 (Calculation Tracer)


    跟踪器显示当前声学计算的状态信息。进度条显示涉及一个扬声器和一个听音位的时间花费。

    在声场计算期间,听音位置 'Listening Positions' 数显示还没有被计算的数目。可以随时终止计算,但计算结果会被删除。

    自动位置优化期间,显示最近一次尝试时的尝试数 'Trials'、优化数 'Optima',以及开始偏移 'Start Deviation'、当前最佳位置的优化偏移 'Optimum Deviation' 和当前偏移 'Current Deviation'。

    位置优化也可以随时终止,这种情况下,当前优化位置和相应的声学结果可以被保存到硬盘。

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发表于 2008-10-10 14:14:26 |显示全部楼层

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    六、比较: CARA 和实测



    上图显示 CARA 计算的声压频率响应(红色)与实测结果(绿色)的比较。

    听音室大小 (L/W/H) 8.06/5.87/2.62 m。在前面角落放有发泡橡胶吸声器。后面是一个深 60cm的带门书柜。左侧墙另有一个约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。

    频率响应用最大反射次数12计算。

    比较显示 CARA 计算和实测有非常好的匹配度。我们不知道其他的声学仿真软件是否有这么高质量的匹配。可能是其他软件大多没有考虑复杂声压振幅的相位部分。此外,扬声器模块也可能不十分精确。

    例如,CARA 从 5 到 40,960Hz(间隔1/9倍频程) 使用4000个复杂频率响应 (围绕扬声器 1000个方向,4种不同的距离)来模拟扬声器的声音辐射。

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Atmos

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发表于 2008-10-10 16:38:28 |显示全部楼层

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楼主好专业啊!###gg

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发表于 2008-10-10 19:44:10 |显示全部楼层

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位置优化计算怎么那么慢的啊

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发表于 2008-10-15 15:32:57 |显示全部楼层

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多谢楼主分享

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发表于 2009-2-7 23:56:09 |显示全部楼层

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拜读, 受益, 谢谢了,

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发表于 2009-2-9 12:00:23 |显示全部楼层

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学习了.:151 :151

做得更好

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发表于 2009-2-9 12:37:18 |显示全部楼层

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这个软件哪里能下载??能不能PM个?

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发表于 2009-3-20 23:59:09 |显示全部楼层

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同问,在那里可以下载到.......谢谢楼主....
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Atmos

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发表于 2009-7-13 00:15:16 |显示全部楼层

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好贴^-^
房间:长9米 宽5.2米 高4米 容积180立方
幕布:200寸 2.35:1 screen research透声幕
前级:LEXICON MC12BHD EQ
后级:Crown参考I×3, Crown参考II , Crown K2×2
投影:科视 HD8Kc 3DLP(镜头1.4-1.8)
主箱:JBL DD66000×3   环绕:JBL 8330×4  低音: Revel Rhythem2×4,B15×2
播放器:OPPO93  OPPO95
智能控制:Control 4

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发表于 2009-8-6 09:46:00 |显示全部楼层

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cara教程一在那呢聽聽渴望拜读

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发表于 2009-8-8 16:27:00 |显示全部楼层

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可以搜索一下大头兄的精华帖,所有的教程都有。
头像被屏蔽

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禁止访问

发表于 2009-8-29 15:05:07 |显示全部楼层

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好贴 顶个

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发表于 2009-9-4 20:54:52 |显示全部楼层

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大头兄,您的CARA教程,能不能再详细点,有的步骤您没有放图片,搞得我们这些菜鸟,不知道(第一步如何达第二步的)。谢谢。最好您做一个例子,您把这个例子怎样从第一步,直到最后结果,都用图或语言表达出来。这样我们就能得点实惠。先谢过了。很想学,但操作流程还不懂,以及什么样的参数是好的。比如说延时几秒至几秒算是好的,还有一些音频的图表也不能理解,不知什么是好的,什么是坏。呵呵
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发表于 2010-9-24 19:32:26 |显示全部楼层

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业余条件下测试可以用Room EQ Wizard,免费的。

http://www.hometheatershack.com/roomeq/

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发表于 2010-9-25 21:51:05 |显示全部楼层

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好东西~我先收藏了~

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发表于 2010-9-25 23:32:18 |显示全部楼层

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又学习了

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Atmos

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发表于 2010-11-8 11:29:46 |显示全部楼层

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要是有中文版就好了聽聽哈哈

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Atmos

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发表于 2010-11-29 20:16:40 |显示全部楼层

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看见全E文的就头大)*))
DIY+专业音响发烧友 339487535
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