Статья

Название статьи ОБЪЕКТНЫЙ АНАЛИЗ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, СОЗДАВАЕМОГО РАЗЛИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЗВУКА В ПРОИЗВОЛЬНОМ ПОМЕЩЕНИИ
Автор Ю. В. Миргородская, М. В. Бернавская, Л. Г. Стаценко, А. А. Чусов, Н. А. Черкасова
Рубрика РАЗДЕЛ I. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АКУСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Месяц, год 06, 2018
Индекс УДК 534.231+004.415.22
DOI
Аннотация Предложен инструмент для анализа акустического поля, создаваемого различными источниками звука в произвольном помещении. Данный инструмент базируется на авторском алгоритме реализации и объектной модели, заданной объектами, классами и их связями в соответствии со спецификацией UML2.5, и может использоваться для создания автоматизированных систем моделирования акустических характеристик помещений. Используемая модель рассматривалась в предыдущих работах авторов, в данной - приводится новый алгоритм реализации. Он поддерживает метод параллельно-распределенного моделирования, важнейшим свойством которого является распараллеливание отдельных задач для выполнения на разных вычислителях и, как следствие, повышение производительности и точности вычислений. Данный алгоритм положен в основу экспериментального образца программной среды CAMaaS (Computer-Aided Modelling as a Service), разрабатываемой в рамках Федеральной целевой программы «Исследование и разработка высокопараллельных программно-алгоритмических средств и методов моделирования и их реализации для высокопроизводительных программно-аппаратных платформ». Образец основывается на высокопроизводительной программно-аппаратной системе, аппаратная часть которой представлена в виде распределенной четырехкластерной платформы с симметричной мультипроцессорностью и многоядерностью, а также с вычислителями CUDA. Для апробации инструмента были проведены численные расчеты и натурные измерения акустических характеристик помещения. Измерения проводились сертифицированным оборудованием в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013. В качестве объекта исследований был выбран конференц-зал Дальневосточного федерального университета. Результаты эксперимента показали, что отклонения от оптимального времени реверберации составляют 14,3–26,5 % в разных точках исследуемого конференц-зала, что не соответствует принятым стандартам и приводит к ухудшению разборчивости речи. Установлено, что экспериментальный образец имеет экспоненциальную зависимость потребляемых ресурсов от глубины учитываемых вторичных источников, что может позволить применить представленную объектную модель для реализации программных средств моделирования физических полей любой сложности.

Скачать в PDF

Ключевые слова Объектная модель; архитектурная акустика; компьютерное моделирование; язык UML2.5.
Библиографический список 1. Ланэ М.Ю. Компьютерное моделирование при акустическом проектировании помещения // Шоу-Мастер. – 2012. – № 2 (69). – 88 с. – URL: http://www.showmaster.ru/categories/ kompyuternoe_modelirovanie_pri_akusticheskom_proektirovanii_pomeshcheniya.html.
2. Помпеи А., Сумбатян М.А., Тодоров Н.Ф. Виртуальные компьютерные модели в акустике помещений: метод лучевых траекторий и алгоритмы аурализации // Акустический журнал. – 2009. – Т. 55, № 6. – C. 760-771.
3. Акулькин Н.В., Маслов О.Н. Имитационное моделирование статистических характеристик пространственно-временных сигналов и волновых полей: научное издание // Радиотехника и электроника. – 2005. – Т. 50, № 8. – C. 961-968. ISSN 0033-8494.
4. Чусов А.А., Миргородская Ю.В. Программно-алгоритмическое обеспечение «Acoustic Modeler +» для акустического расчета и озвучения помещений // Вологдинские чтения. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2009. – C. 85. – ISSN 2219-7389.
5. Тодоров Н.Ф. Особенности аурализации и анализ современного состояния компьютерных систем моделирования акустики помещений // Сб. трудов аспирантов и соискателей РГУ. – Ростов-на-Дону – ЦВВР, 2007.
6. Hodgson M., York N., Yang W. Comparison of predicted, measured and auralized sound fields with respect to speech intelligibility in classrooms using CATT Acoustic and ODEON // Acta Acustica united with Acustica. – 2008. – Vol. 94. – P. 883-890.
7. EASE features, Berlin, Germany. – http://ease.afmg.eu/index.php/features.html.
8. Воеводин В.В. Параллельные структуры алгоритмов и программ. – М.: ОВМ АН СССР, 1987. – 148 с.
9. Миков А.И., Замятина Е.Б. Распределенные системы и алгоритмы. Курс лекций. – М.: INTUIT, 2008. – 287 с.
10. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 430 с.
11. Chusov A.A. Applying methods of parallel and distributed computations for online-forecasting of sound velocity field stochasticity levels during acoustical experiments of long-distance propagation // Proc. of the Sci. Conf. “Session of the Scientific Council of Russian Academy of Science on Acoustics and XXV Session of the Russian Acoustical Society”. – 2012. – P. 493-496.
12. Чусов А.А., Стаценко Л.Г. Разработка адаптируемых распределенных систем параллельного моделирования, анализа и визуализации физических полей: монография.– Инженерная школа ДВФУ. Владивосток: Дальневост. федерал. ун-т, 2014. – 166 с.
13. OMG Unified Modeling Language TM (OMG UML). OMG Document Number: formal/2015-03-01. – URL: http://www.omg.org/spec/UML/2.5/PDF.
14. Катунин Г.П., Лапаев О.А. Проектирование и расчет акустических параметров помещений: учеб. пособие. – Новосибирск: СибГУТИ, 2000. – 100 с.
15. Крендалл И. Б. Акустика. – М.: КомКнига, 2007. – 168 с.
16. Стаценко Л.Г., Паскаль Ю.В. Акустика студий звукового и телевизионного вещания. Системы озвучивания: учеб.-метод. пособ. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006. – 96 с.
17. Chusov A.A., Statsenko L.G., Mirgorodskaya Yu.V. Physical fields parallel simulation using automated distributed systems // International Conference on Computational Science (ICCS 2013), Barcelona, Spain. – URL: http://www.iccs-meeting.org/iccs2013/papers/ schedule.php?session=W63b.
18. Neubauer R., Kostek B. Prediction of the Reverberation Time in Rectangular Rooms with NonUniformly Distributed Sound Absorption // Archives of Acoustics. – 2001. – Vol. 26, No. 3. – P. 183-201.
19. Кулигин C.Н., Чусов А.А., Лысенко А.П., Стаценко Л.Г., Черкасова Н.А. Параллельный алгоритм численного моделирования акустического поля с учетом рассеивания звука при переотражениях // Вестник Инженерной школы ДВФУ. – 2016. – № 4 (29). – P. 16-23. – URL: https://www.dvfu.ru/vestnikis/archive-editions/4-29/1/.
20. Международный стандарт ISO3382: – measurement of reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameters.

Comments are closed.