電腦模擬與物理性量測實驗
一、電腦模擬的工具與參考
音響模擬的功能,是以電腦協助音響性能的量測與分析,以提供設計或評估的參考,亦為縮尺模型之外另一種音響分析方法。本研究使用現通用性最高之WIN 98工作平台下之Odeon4.01版做為電腦模擬工具。本版本使用視窗介面模式,使用方便,而其音響實驗分析,主著重於八度音頻帶的紀錄分析(63Hz~8000Hz)。
使用電腦工具,優點除在於速度快、成本低外,亦著眼於電腦模擬音場可配合較大範圍變因之控制。但其亦受限於模型必須以平版面組成,無法模擬音響繞涉及實際材料得擴散效果,無法滿足複雜材料表面形狀之音響研究。另廳堂方向感有關之物理性參數,目前亦無法量測。
二、基礎環境設定
1. 電腦模型之音源設定:
為使音源不構成變因,並符合一般實際使用之量測音源,試驗設計在音源設定皆以無指向音源,為標準試驗音源。而訂於距舞台面120cm之高度。做為電腦實驗量測之無指向音源,刻意增強31.0dB,而調整使距離10m處之參數SPL值為0,EQ則並未調整。其調整結果如圖所示:
2. 電腦模型之室內裝修材料設定:
在室內裝修材之設定部分,研究主要模擬廳堂現有材質之音響性能,而運用軟體內建立之材質表作為替換。在部分電腦現有材質資料不足時,再由其他文獻資料,自行輸入補充之。
本研究自行加入之資料,包含參考Beranek的Concert and Opera Hall How They Sound 附錄五中之輕度、中杜、重度座椅吸音係數(Lightly Upholstered Chairs、Medium Upholstered Chairs、Heavily Upholstered Chairs),及Architectural Acoustiocs 中第二章之吸音簾幕吸音係數。
但因此兩項文獻提供之吸音係數,只有從125Hz~4000Hz六個頻帶,對於電腦實驗所需八個頻帶中之63Hz及8000Hz吸音係數,即由125Hz及4000Hz相同數據之引用。
以下為本研究電腦模擬所使用之裝修材及其吸音係數列表:
裝設位置 |
材料名稱 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
壁面裝修 |
石膏水泥版 |
0.08 |
0.08 |
0.11 |
0.05 |
0.03 |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
觀眾滿席 |
輕度座椅上滿席 |
0.65 |
0.68 |
0.75 |
0.82 |
0.85 |
0.86 |
0.86 |
0.86 |
觀眾空席 |
輕度座椅上空席 |
0.56 |
0.56 |
0.64 |
0.7 |
0.72 |
0.68 |
0.62 |
0.62 |
座席後側牆 |
穿孔吸音材 |
0.20 |
0.20 |
0.40 |
0.65 |
0.60 |
0.50 |
0.40 |
0.40 |
壁面三角砌塊 |
反射版材 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
天花板 |
石膏水泥版 |
0.08 |
0.08 |
0.11 |
0.05 |
0.03 |
0.02 |
0.03 |
0.03 |
懸吊反射版 |
壓克力反射版 |
0.08 |
0.08 |
0.04 |
0.03 |
0.03 |
0.02 |
0.02 |
0.02 |
餘響彈性裝設位 |
雙重吸音簾幕 |
0.14 |
0.14 |
0.35 |
0.55 |
0.72 |
0.70 |
0.65 |
0.65 |
3. 電腦模型之系統環境係數設定:
為使電腦模擬之環境控制於一般實驗量測方法之要求,於使用軟替之前需對模型室內系統環境參數進行設定(Room Setup)。
設定上分為兩大項,一為計算性參數設定(Calculation Parameters),包含計算音線數、計算時間等。二為室內溫度、濕度、背景噪音、模型檢驗。其中,參數設定皆依照Odeon4.01使用手冊之建議之方式設定,而本研究皆依此背景設定進行研究實驗。
兩項設定如圖所示: