EASE是什么軟件？能為聲學設計做什么？

1.EASE聲學設計軟件廠商介紹

Ahnert Feistel Media Group?（AFMG）集團成立于20世紀80年代末。Ing.habil. Wolfgang Ahnert博士在為AKG公司研發Delta立體聲系統時認識到，擁有一個精確的聲學設計分析軟件十分重要。在完成莫斯科Lomonossov大學的學業后，他與Rostock大學理論物理學教授Rer. nat. habil. Rainer Feistel博士一起開發出了模擬Delta立體聲系統的計算機程序。Ahnert博士利用他扎實的聲學理論基礎和豐富的實踐經驗提出了軟件的設計思路，Feistel博士則編寫了先進的軟件算法與用戶界面。

1989年，Acoustic Design Ahnert?（ADA）公司成立。在對之前的軟件雛形進行改進，添加功能界面之后，將其命名為如今大家所熟悉的EASE（Electro-Acoustic Simulator for Engineers電聲模擬軟件）。EASE首次引入音響行業是在1990年第88屆蒙特勒AES?（Audio Engineering Society音響工程學會）大會上。EASE迅速被眾多專業聲學工程師和音響系統設計師接受并獲得良好的口碑，這使得開發團隊不斷的對軟件功能進行拓展，完善其準確性，在1994年推出MS DOS系統下的最后一個軟件版本EASE2.1。之后Stefan Feistel在1995年加入開發團隊，將EASE移植到Windows系統。并于1999年發布了EASE 3.0聲學設計軟件，這是獨立運行在操作友好的Windows系統下的第一個軟件版本。

隨著臺式機和筆記本電腦計算能力的不斷提高，以及對EASE擴展模塊需求的增加，開發團隊決定成立新的公司，在更高的專業基礎上進行軟件開發。在1999年，SDA（SoftwareDesign Ahnert）公司成立，公司的第一個目標是開發一個新的測量軟件平臺，能夠將已有的測量方法整合其中。于是EASE RA在2004年年底正式發布。同時獨立于揚聲器廠商的線陣模擬建模軟件EASE Focus聲學設計軟件與其他音響工具軟件包也在不久之后推出。

如今的AFMG?（Ahnert Feistel Media Group）集團由ADA和SDA以及非營利性組織ADA基金會組成。其中ADA公司在埃及開羅和卡塔爾多哈都設立了辦事處。ADA基金會通過與世界范圍內的大學進行合作，為學生和研究人員提供學術折扣優惠，以支持聲學研究。

ADA公司與SDA公司正在對EASE聲學設計軟件及相關軟件進行聯合開發。EASE聲學設計軟件具有開放的數據庫，嚴謹的理論研究基礎，持續不斷的功能和用戶界面的改進，以及適應不斷增長的計算機處理速度的能力，基于以上原因，EASE聲學設計軟件已經成為聲學行業進行分析和設計的標準。

2.EASE聲學設計軟件模塊介紹

EASE聲學設計軟件由一系列的模塊所組成，如下圖1所示，包含EASEJR、EASE、AURA、EARS。目前最新版本為4.4版。

圖1 EASE軟件模塊

最新的EASE4.4聲學設計軟件版本提供許多新功能，4.0、4.1、4.2、4.3版本用戶可以免費升級：

支持AutoCAD和GoogleSketchUp DXF圖形文件導入，也支持EASE圖形文件導出到AutoCAD和SketchUp。

按照IEC16標準IEC60268-16:2003的規定，利用調制傳遞指數MTI（ModulatedTransfer Index）來計算語言傳輸指數

STI（Speechtransmission index），使得EASE?和EASEJR可以計算開放空間和封閉房間的STI。

由STI計算得出輔音清晰度損失率Alcons（PercentageArticulation Loss of Consonants）和快速語言傳遞指數RaSTI（RapidSpeech Transmission Index），結果更加精確。

增加粉紅譜激勵信號以增強細節和仿真精度。

增加A計權頻響曲線。

下文將詳細介紹各模塊的功能特性。

2.1EASE JR—功能強大的聲學模型設計軟件

EASEJR是為那些不需要利用到EASE聲學設計軟件所有功能的設計師專門設計的。許多專業人士發現EASEJR具備的高效的聲學設計功能和強大的演示工具已經足以滿足他們的需求。

強大的設計工具

EASEJR工具包的特點：

友好的Windows用戶界面。

簡單易用的3D建模和繪圖功能，包括常見建筑類型的自定義模板。

支持AutoCAD和SketchUpDXF圖形文件導入

業界最完整的開放揚聲器數據庫，持續更新80多家主流揚聲器廠商的數千種模型數據。

開放的墻面材料數據庫，包括超過175種表面材料。

基于科學驗證計算的大量仿真參數

STI語言傳遞指數

DirectSPL?直達聲聲壓級

Alcons輔音清晰度損失率

RASTI快速語言傳遞指數

TotalSPL?總聲壓級

Direct/ReflectedSound Ratio?直達聲反射聲比，D/R比

CriticalDistance?臨界距離

CMeasures C測量參數

ArrivalTimes?到達時間

LoudspeakerCoverage Overlap?揚聲器覆蓋重疊數

LoudspeakerAiming?揚聲器指向性

ITD(Initial Time Delay) Gap?初始時延差

主要的分析功能

聲線追蹤

EASEJR的聲線追蹤功能可以顯示房間內部的聲線反射情況，這對于任何設計都是至關重要的。

直達聲可聽化

在揚聲器安裝前就可以親耳聽到多揚聲器系統下的直達聲延遲情況，這樣在設計階段能夠根據試聽效果及時修正方案。

2.2EASE—世界一流的建模與聲學分析軟件

EASE聲學設計軟件除了EASEJR提供的所有仿真和演示功能之外，還提供了全面的聲線追蹤和聲學分析功能。

EASE聲學設計軟件高級版本包括以下工具：

A.聲學探頭

EASE聲學設計軟件提供了兩種不同的聲線碰撞計算方法。都是在大于測試波長尺度的模型中，利用聲線追蹤法將測量點處的數據記錄存貯。每條聲線在不同頻率下的到達時間、能量大?。晧杭墸?、方向（入射角）都被記錄下來。然后用聲學探頭計算、繪制并給出詳細的聲學數據，以尋求最佳的解決方案。

EASE聲學設計軟件提供的數據圖表包括：

Reflectograms(EFC/ETC displays)?反射序列圖(能量時間曲線/能量頻率曲線)

Waterfalldisplays?瀑布圖

PulseDirectionalit脈沖方向圖

SchroederRT Times施羅德混響時間

ModularTransfer Function (MTF)?調制傳遞函數

STIIntelligibility Projections STI預測

ImpulseResponse Files脈沖響應圖

B.局部衰減時間

局部衰減時間提供了一種根據聲線追蹤法快速檢查房間內各處混響時間的方法，以驗證賽賓公式和依琳公式計算出的混響時間的精確度。EASE和EASEJR都可以根據模型的體積和材料吸聲系數利用賽賓或依琳公式計算混響時間。

但這些廣義的數學公式并不適用于所有的房間模型，在有些情況計算結果往往不夠精確。另外公式只能計算房間整體的混響時間，而實際情況下房間各處的混響時間是不同的。

C.反射圖—提高計算精度

利用聲線追蹤法得到局部的混響時間數據，反饋給繪圖過程重新計算，以提高預測的準確性。

D.局部聲線追蹤

局部聲線追蹤通過聲線“快照”的方法可以快速找到存在問題的位置，再通過設置聲學探頭獲得更詳細的分析結果。

E.模塊化和拓展性

EASE采用模塊化設計，為不同的需求提供各種功能強大的計算和模擬擴展包。AURA模塊提高了計算結果的嚴謹性和精度。先進的實時可聽化EARS模塊功能能夠提供身臨其境般的虛擬聽覺環境。

2.3AURA—室內聲學分析軟件

先進的聲學模型算法

AURA是與亞琛工業大學共同合作開發的高效算法軟件，可以大大減少聲反射的計算時間，同時提高精度。

AURA的算法中綜合了擴散反射法和聲線法，提高了計算精度，豐富了模型細節。即使在處理較為復雜的房間模型和音響系統時，如線陣列音響等，都可以確保最準確的仿真結果。AURA能夠計算出更詳盡的脈沖響應，使得可聽化模塊EARS產生更真實，準確的聲音效果。

AURA針對多核PC進行多線程計算的優勢，將計算過程分解成十個或更多線程同時處理，以減少計算時間。這樣以前耗費幾個小時的計算過程，現在只需幾分鐘即可完成。

AURA能夠生成音樂和語音的回波圖。利用回波圖可以對能量衰減進行預測，這與語言清晰度和音樂的連續性密切相關的。AURA在設計階段就可以找到方案存在的問題，使得調試修改更加簡便，降低成本。

“聲學顯微鏡”

AURA能夠模擬計算ISO3382標準中定義的所有主要的聲學參數。ISO3382考慮到了聆聽者的主觀感受，與傳統的聲學參量如RT60，臨界距離等相比，能提供更準確更完善的關于聽眾對語言、音樂接受程度的預測結果。

AURA包括的聲學參量：

EarlyDecay Times?早期衰變時間，EDT

T10,T20 & T30 Reverberation Times?T10,T20和T30混響時間

LateralFraction (LF)?側向反射聲（LF）

LateralFraction Coef (LFC)?側向反射系數（LFC）

Clarity(C80)?音樂明晰度（C80）

Definition(C50)?語言可懂度（C50）

SoundStrength聲強

CenterTime中心時間

PlusDirect SPL直達聲壓級

Total SPL總聲壓級

STI和ArticulationLoss清晰度損失

2.4EARS—虛擬聽覺模擬軟件

真實聽感是評價聲學設計成功或失敗的最終標準。EARS模塊讓您在設計階段就可以進行主觀聽音測試，方便的進行反復試聽，輕松的判斷發現音色不良，顫動回聲，回響聲等問題。

應用最新的心理聲學研究成果，EARS提供更加真實的雙耳聽感。沒有比讓客戶直接聽到聲音效果更好的方式來證明一個新的聲學設計方案的價值。

可聽化基本原理：首先得到房間特定位置的脈沖響應，這可以由EASE或AURA計算生成，或者利用EASERA或EASERAPro測量得到。將源信號（通常是語音，音樂或二者皆有）與脈沖響應進行卷積。然后利用頭傳輸函數產生單獨的左、右耳的信號。這樣得到的雙耳信號可以使聽者獲得完整的臨場感和空間感。

圖12EARS可聽化功能

2.5IR—紅外模塊

紅外線IR系統是最常見的聽覺輔助系統，符合美國殘疾人法案和其他政府法規的規定。利用IR模塊，可以對紅外系統的性能進行模擬，分析和準確預測。其中發射和調制系統作為紅外信號源，信噪比圖被用來預測性能。

圖13 IR信噪比圖

2.6強大的演示工具SpeakerLab & GLL Viewer

專業的演示工具VISION—OpenGLViewer?—?Movies

說服客戶是項目成功的重要步驟。EASEJR提供強大的演示工具，使業主，管理者和其他用戶能夠更好的了解和欣賞設計方案。

Movie模塊

Movie模塊提供了直觀的動畫預覽功能。EASEJR對聲學設計方案進行詳細展示的最好選擇。

圖14動畫展示室內聲場的傳播過程

OpenGL Viewer

EASEView Open GL View是包含在EASE中的可以單獨使用的程序。利用它能夠方便地與客戶分享EASE圖形文件。只需復制EASEView程序和EASEOpen GL圖形文件，就可以隨時隨地的查看您的設計方案。

VISION：逼真的效果圖

EASEJR VISION建筑渲染模塊能夠提供超越3D圖形的效果。可以方便的添加光源和表面紋理，產生令人驚嘆的照片般逼真的圖像。

VISION的3D渲染功能是EASE和EASEJR的一部分。通過添加各個方向，不同顏色和強度的光源產生各種逼真的光影效果。表面填充紋理可以是反射效果，有光澤，無光澤，粗糙，或透明的。采用位圖（材料，場景的照片等）填充的表面能夠創建逼真的石頭或磚墻，瓷磚地面，甚至是圖畫，裝飾物或其他細節。

圖15 VISION中的3D渲染功能

SpeakerLab&GLL—通用揚聲器數據格式

GLL是是一個綜合性的、描述性、具有明確對象的數據格式，可以存儲和交換任何揚聲器系統和任何形式的聲源數據，如線陣列音箱、音柱、揚聲器陣列和多路揚聲器等所包含的大量數據。

傳統的計算方法將各種揚聲器都視為簡單的聲源，具有球形的指向性。但實際情況很復雜，例如線陣列揚聲器通常安裝在可調節的支架上，可以設置多個角度。音柱（常規的和數字控制的），揚聲器簇和垂直多路揚聲器組合，以上各種情況都和理想化的點聲源有根本性的區別。同時交叉供音和均衡器設置也會改變揚聲器系統的聲學特性。現在計算機的處理能力提供了進行復雜計算的條件，所以可以考慮與真實情況更加接近的揚聲器模型。

開發GLL格式的目的在于充分利用硬件的計算能力，并提供更詳細和準確的數據用于仿真計算。面向對象的GLL數據文件解決了大部分傳統的揚聲器數據庫存在的問題。每個聲源（換能器）被看作獨立的，而揚聲器外殼定義為揚聲器邊界。如果有交叉供音，轉向支架或外部均衡系統，也可以包含在數據文件中方便的在EASE和EASEJR中使用。

EASESpeakerLab用來定義GLL工程文件，并編譯成EASE使用的GLL文件。EASE用戶可以加載GLL文件數據并利用它對設備進行聲學仿真。

GLLViewer是一個簡單的程序，允許用戶自由的查看GLL揚聲器模型。