FDTD módszer alkalmazása a teremakusztikában

OData támogatás
Konzulens:
Nagy Attila Balázs
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

Akusztikai problémák vizsgálatára a hagyományos mérések mellett egyre inkább előtérbe kerülnek a különböző szimulációs eljárások is, melyek a számítástechnika fejlődésével mind pontosabbak lesznek. A teremakusztikai tervezési feladatok során gyakran alkalmazott, sugárkövetés alapú módszerek csupán a vizsgált helyiség egy síklapokkal határolt, egyszerűsített modelljét használják, így a strukturált felületek által okozott hatásokat, a szóródási és elhajlási jelenségeket nem képesek kimutatni. Az időtartománybeli véges differenciák módszere (Finite Difference Time Domain method, FDTD) azonban képes az említett jelenségek hatásának modellezésére.

Az FDTD háló alapú algoritmus, mely a vizsgált hangtér kellően részletes rácspontmodellje alapján képes szimulálni az izotrop közegben terjedő, illetve a közeghatárokról visszaverődő hanghullámok mozgását, továbbá az ismert hullámtani jelenségeket. Munkám során MatLab környezetben implementáltam egy kétdimenziós FDTD algoritmust, melynek segítségével különböző akusztikai problémák vizsgálatára nyílik lehetőség.

Egy ilyen teremakusztikai probléma az ún. Seat Dip Attenuation (SDA) jelensége, mely során a koncerttermek széksorai felett elhaladó hanghullámok frekvenciafüggő csillapítást szenvednek, így a nézőtér távolabbi soraiban ülő hallgatók a távolság alapján várhatónál kisebb hangerőt tapasztalhatnak a mély hangok tartományában. A hatásért a periodikus elrendezésű széksorok, illetve a közöttük lévő üres helyek tehetőek felelőssé; egy koncertterem keresztmetszetének kétdimenziós FDTD-szimulációjával a jelenség, illetve az azt befolyásoló paraméterek is vizsgálhatóvá válnak.

A különböző, elsősorban zenei vagy beszédcélú helyiségek hangzásának javítására gyakran használnak akusztikai diffúzorokat, melyek strukturált felépítésüknek köszönhetően diffúz visszaverődéseket hoznak létre, így alkalmazásuk jelentősen képes befolyásolni a helyiség akusztikai megítélését. A különböző kialakítású diffúzorelemek eltérő hatékonysággal működhetnek; ennek mérésére munkám során megvalósítottam egy szimulációs elrendezést, mellyel a diffúzorok működése szemléltethető, hatékonyságuk pedig számszerűsíthető.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.