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Ein Strahlverfolgungs-Verfahren zur Berechnung von Schallfeldern in Räumen

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In this paper a ray-tracing program is introduced which calculates the energy impulse response and many acoustical parameters of a selected room. The user must approximate the shape of the room by plane surfaces. The positions of sound sources, loudspeakers and several receivers can be chosen. For each wall surface we assume an absorption coefficient and a so-called “degree of diffusivity” which describes the magnitude of sound scattering on the wall. Füther input data are the power amplification, time delay and directivity factor of the public address system.

The ray-tracing algorithm itself was so optimized that a personal computer yielded reliable results after a few hours. The efficiency of the method is demonstrated by its use in calculating the acoustics of a lecture-hall and of a flat room.

Zusammenfassung

In dieser Arbeit wird ein Strahlverfolgungs-Verfahren vorgestellt, mit dem man Energie- Impulsantworten und zahlreiche akustische Parameter eines vorgegebenen Raumes berechnen kann. Die Raumgeometrie ist vom Benutzer mittels ebener Flächen zu approximieren, weiterhin können Positionen von Originalsendern sowie von Lautsprechern und mehrere Empfängerorte gewählt werden. Jeder Wandfläche wird ein Absorptionsgrad und ein sog. “Diffusitätsgrad”, der das Ausmaß der Schallstreuung an dieser Wand berücksichtigt, zugeordnet. Weitere Eingaben sind Leistungsverstärkung, Zeitverzögerung und Bündelungsmaß der Lautsprecheranlage.

Der Strahlverfolgungs-Algorithmus selbst wurde soweit optimiert, daß er auf Personal- Computern bereits nach einigen Stunden Rechenzeit verläßliche Ergebnisse liefert. An Beispielen raumakustischer Anwendungen, den Berechnungen der Akustik eines Hörsaales und der eines Flachraumes, zeigt sich die Leistungsfähigkeit des Verfahrens.

Sommaire

On présente une méthode de poursuite de rayons qui permet de calculer les réponses impulsionnelles en énergie ainsi que de nombreux autres paramètres acoustiques pour une enceinte donnée. La géométrie de l'enceinte doit être approchée au moyen de surfaces planes, mais les positions des sources primaires peuvent être choisies arbitrairement, ainsi que celles des haut-parleurs de sonorisation et des microphones de saisie. A chaque morceau de paroi sont attribués un coefficient d'absorption et un coefficient de «diffusivite» qui vise à tenir compte de la diffusion du son par l'élément de paroi considéré. On se donne également les amplifications, les délais et les diagrammes de rayonnement relatifs aux éléments de sonorisation.

L'algorithme de poursuite des rayons a été optimisé de telle manière qu'il peut fournir des résultats fiables après quelques heures de calcul sur un simple micro-ordinateur personnel. Les possibilités de la méthode proposée sont illustrées par des exemples d'application en acoustique des salles, pour un auditorium et pour une salle basse.
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Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 1988

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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