幾何聲學軟件raynois的介紹：

? ? ? RAYNOISE是比利時聲學設計公司LMS開發的一種大型聲場模擬軟件系統。其主要功能是對封閉空間或者敞開空間以及半閉空間的各種聲學行為加以模擬。它能夠較準確地模擬聲傳播的物理過程，這包括：鏡面反射、擴散反射、墻面和空氣吸收、衍射和透射等現象并能最終重造接收位置的聽音效果。該系統可以廣泛應用于廳堂音質設計、工業噪聲預測和控制、錄音設備設計、機場、地鐵和車站等公共場所的語音系統設計以及公路、鐵路和體育場的噪聲估計等。

RAYNOISE系統的基本原理：
　　RAYNOISE系統實質上也可以認為是一種音質可聽化系統（關于“可聽化”，詳見參考文獻［1］）。它主要以幾何聲學為理論基礎。幾何聲學假定聲學環境中聲波以聲線的方式向四周傳播，聲線在與介質或界面（如墻壁）碰撞后能量會損失一部分，這樣，在聲場中不同位置聲波的能量累積方式也有所不同。如果把一個聲學環境當作線性系統，則只需知道該系統的脈沖響應就可由聲源特性獲得聲學環境中任意位置的聲學效果。因此，脈沖響應的獲得是整個系統的關鍵。以往多采用模擬方法，即利用縮尺模型來獲得脈沖響應。80年代后期以來，隨著計算機技術的高速發展，數字技術正逐漸占據主導地位。數字技術的核心就是利用多媒體計算機進行建模，并編程計算脈沖響應。該技術具有簡便、快速以及精度可以不斷改善的特點，這些是模擬技術所無法比擬的。計算脈沖響應有兩種著名的方法：虛源法（Mirror Image Source Method，簡稱MISM）和聲線跟蹤法（Ray Tracing Method，簡稱RTM）。兩種方法各有利弊［1］。后來，又產生了一些將它們相結合的方法，如圓錐束法（Conical Beam Mehtod，簡稱CBM）和三棱錐束法（Triangular Beam Method，簡稱TBM）［1］。RAYNOISE將這兩種方法混合使用作為其計算聲場脈沖響應的核心技術［2］。
? ? ? ?RAYNOISE系統的應用：
　　RAYNOISE可以廣泛用于工業噪聲預測和控制、環境聲學、建筑聲學以及模擬現實系統的設計等領域，但設計者的初衷還是在房間聲學，即主要用于廳堂音質的計算機模擬。進行廳堂音質設計，首先要求準確快速地建立廳堂的三維模型，因為它直接關系到計算機模擬的精度。RAYNOISE系統為計算機建模提供了友好的交互界面。用戶既可以直接輸入由AutoCAD或HYPERMESH等產生的三維模型，也可以由用戶選擇系統模型庫中的模型并完成模型的定義。 建模的主要步驟包括：?

（1）啟動RAYNOISE；

（2）選擇模型；

（3）輸入幾何尺寸；

（4）定義各面的材料及性質（包括吸聲系數等）；

（5）定義聲源特性；（6）定義接收場；

（7）其它說明或定義，如所考慮的聲線根數、反射級數等。?

? ? ? 用戶可以利用鼠標在屏幕上從各個不同角度來觀看所定義的模型及其內部不同結構的特性（用顏色來區分），然后就可以啟動計算了。

? ? ? 通過對計算結果進行處理，可以獲得所關心的接收場中某點的聲壓級、A聲級、回聲圖、和頻率脈沖響應函數等聲學參量。如果還想知道該點的聽音效果，可以先將脈沖響應轉化為雙耳傳輸函數，并將其與事先在消聲室錄制好的干信號相卷積，便可以通過耳聽到該點的聽音效果。

一、“局部降噪”技術的由來
　　目前油氣田工業場所普遍存在著噪聲污染的問題，在國內，噪聲控制已經具備從被動保護轉變為主動保護的技術條件及手段，可以開始有針對性的對高噪聲場所進行相應的治理。近幾年，中國石油各油田對噪聲隱患治理開始加大投資，部分油氣田在生產場所已大規模開展噪聲治理項目。
　　在噪聲治理投資額度受限制的情況下，利用先進的計算機技術，可以對局部區域實現“局部降噪”，可保證崗位工人定點巡回路線達到85 dB(A)以下，這就是石油天然氣工業噪聲治理中的“局部降噪”技術。
二、“局部降噪”技術與聲場模擬軟件RAYNOISE 系統
　　通常，針對油氣田噪聲超標的廠房做噪聲治理，大多數聲學公司都優選在室內墻體和屋頂滿鋪各種構造與材料的吸聲體，然后再對發出高噪聲的設備進行合理的隔聲減振處理，只要采用適合聲場、音質特性 的構造與材料，同時考慮到設備的通風散熱、巡檢與維修等因素，選擇上述的設計方案一般都會獲取良好的降噪效果。毫無疑問，這需要有足夠的投資支持，如果建設單位在噪聲治理項目上的投資受到限制或者想將有限的投資用于更多的噪聲超標場所的治理，就需要有一種新的技術做為支持。“局部降噪”技術的最終成熟應該歸功于“聲場模擬軟件RAYNOISE 系統”的應用。
　　聲場模擬軟件RAYNOISE 系統，其主要功能是對封閉空間或者敞開空間以及半閉空間的各種聲學行為加以模擬，它能夠較準確地模擬聲傳播的物理過程。這包括：鏡面反射、擴散反射、墻面和空氣吸收、衍射和透射等現象并能最終重造接收位置的聽音效果。該系統可以廣泛應用于工業廠房噪聲模擬，機艙、火 車、汽車車艙的噪聲預測分析；機場、地鐵和車站等公共場所的語音系統設計以及公路、鐵路和隧道的交通噪聲預測分析。例如，大慶劇院應用RAYNOISE 系統進行聲學優化設計，部分模擬結果如下。

降噪工程設計的模擬方法為：
　　1、先將建筑構筑物按實際尺寸的比例輸入電腦建模，再將噪聲源的分布位置與噪聲值輸入電腦，RAYNOISE系統便會反映出建筑構筑物內的聲場環境（用色譜顯示）。
　　2、將各種聲學措施及其降噪量輸入電腦建模，RAYNOISE?系統又會反映出建筑構筑物內的聲場環境變化（通過顏色的變化來識別）。
　　3、按照甲方指定的勞動保護區域，根據聲學計算與工程經驗多次調整聲學措施的安裝位置與安裝量，從若干個模擬結果中選擇出能使保護區域聲環境達標的性價比最為合理的方案。
　　RAYNOISE?系統可以根據現實噪聲實測數值十分準確的仿真出聲場分布和音質參數，對不同方案進行模擬，預測與檢驗降噪效果，查找設計薄弱環節，進行優化設計。在此之前僅通過聲學計算和工程經驗還無法實現噪聲治理中的“局部降噪”技術，通過應用RAYNOISE?系統不僅實現了“局部降噪”技術設想，還可精確的完成各種類型的聲學設計。
三、應用案例
? ? ? 遼河油田某泵房應用RAYNOISE 系統進行降噪設計。
? ? ? 正常情況下只有一臺地面泵和一臺清水泵運行，我們只需按單套泵運行的工況進行降噪設計。經現場檢測分析，我們應用RAYNOISE 系統進行噪聲頻譜分析及計算機模擬，主要采用泵房室內安裝吸聲體與設備外圍安裝隔聲屏障相結合的降噪設計，對此泵房采用以下四種方案進行對比分析。

四、“局部降噪”技術的前景

? ? ? “在職工健康的時候抓健康”這是為當今安全環保管理者普遍認同的管理理念，伴隨著噪聲控制與治理的智能化發展，石油天然氣工業場所（如泵房、鍋爐房或加熱間、風機房、電機房、壓縮機房、發電機房、油管車間、鉆井場所以及配套的值班室等）的噪聲治理將會在“局部降噪”技術的影響下進入到一個新的發展階段。

工業噪聲控制

?確定機器設備產生的廠房內噪聲聲壓級

?計算機器設備輻射到相鄰房間或者廠房外面的噪聲

?評估不同的噪聲控制方案，比如吸聲襯墊、機器設備布局、廠房設計等等，減小輻射聲功率

環境聲學應用

?評價來自高速公路、廠房等的噪聲沖擊

?設計優化的隔聲屏障和障礙物（位置、長度、高度、材料等等）

室內聲學應用--廳堂音質設計auditorium acoustic design

?評估混響時間

?評估和優化公共建筑內的語音清晰度（地鐵站、機場候機樓、大型商場等等）

?選擇理想的揚聲器安放位置

?噪聲掩蔽系統的合理安置（比如圖書館）

?最少化昂貴的吸聲材料耗費，降低成本

?開放區域的語音清晰度和私密性研究（銀行、開放式設計室等等）

?音樂廳聲學設計（清晰度、可達性、混響、等等）

?漫散屏設計和安置

?不同房間布局的聲學方案對比

各組成模塊的結構框圖

分別按下述四個方面對各模塊逐一說明：

主要功能概覽

Graphical User Interface 圖形用戶界面

? 基于OSF/Motif或者MS-Windows的圖形界面

??直觀的下拉菜單

??帶菜單快捷鍵的工具條

??可以定制的工具條

? 在線聯機幫助

Geometry Interfaces 幾何接口

? DXF格式, 包含層信息

? 支持絕大多數的CAE幾何文件格式

Input data?輸入數據

?幾何輸入支持組的定義和屬性編號

?點選、框選、自由選擇

?封閉 和/或 開放的幾何模型

?根據Harris’模型的空氣吸聲

?材料屬性支持1/3倍頻程或者頻率表格

?支持吸收系數、散射系數、透射系數

?包含材料數據庫

?點、線、面板聲源（附加到多邊形側面）

?支持聲源方向性圖輸入，橫向和縱向極坐標表格

?支持相干/不相干聲源

?場點：點、線、面、圓、圓柱、球面、六面體

Analysis 分析求解

?高效的虛源法搜索引擎（圓錐束和三角束法）

?基于聲線跟蹤方法的多階擴散反射

?連續尾部修正

?聲源和虛源衍射

?相干聲源窄帶分析

?面板聲源方法模擬透射

?可調整計算參數，比如聲線數、反射次數、時間窗等等

?使用平均自由路徑迅速統計計算混響時間

?同時計算標準圖、頻響函數、回聲圖等等

?豐富的聲學結果序列:SPL（聲壓級）, STI（語音清晰度）, RT60（60ms混響時間）, 等等

Postprocessor 后處理

?模型材料和聲學結果的可視化表示

?圖形結果：云圖、等值線、變形場等等

?頻響函數結果：帶各種選項的XY曲線圖（計權dB，FFT變換等等）

?回聲圖結果，可在幾何模型上繪制聲線路徑圖

Auralization

?雙耳脈沖響應

?消聲室錄制好的干信號相卷積輸出：WAV, AU, AIFF等格式

關于本軟件的其它說明：

? ? ? RAYNOISE是比利時聲學設計公司LMS開發的一種大型聲場模擬軟件系統。其主要功能是對封閉空間或者敞開空間以及半閉空間的各種聲學行為加以模擬。它能夠較準確地模擬聲傳播的物理過程，這包括：鏡面反射、擴散反射、墻面和空氣吸收、衍射和透射等現象并能最終重造接收位置的聽音效果。該系統可以廣泛應用于廳堂音質設計、工業噪聲預測和控制、錄音設備設計、機場、地鐵和車站等公共場所的語音系統設計以及公路、鐵路和體育場的噪聲估計等。

RAYNOISE系統的基本原理

? ? ? RAYNOISE系統實質上也可以認為是一種音質可聽化系統（關于“可聽化”，詳見參考文獻［1］）。它主要以幾何聲學為理論基礎。幾何聲學假定聲學環境中聲波以聲線的方式向四周傳播，聲線在與介質或界面（如墻壁）碰撞后能量會損失一部分，這樣，在聲場中不同位置聲波的能量累積方式也有所不同。如果把一個聲學環境當作線性系統，則只需知道該系統的脈沖響應就可由聲源特性獲得聲學環境中任意位置的聲學效果。因此，脈沖響應的獲得是整個系統的關鍵。以往多采用模擬方法，即利用縮尺模型來獲得脈沖響應。80年代后期以來，隨著計算機技術的高速發展，數字技術正逐漸占據主導地位。數字技術的核心就是利用多媒體計算機進行建模，并編程計算脈沖響應。該技術具有簡便、快速以及精度可以不斷改善的特點，這些是模擬技術所無法比擬的。計算脈沖響應有兩種著名的方法：虛源法（Mirror Image Source Method，簡稱MISM）和聲線跟蹤法（Ray Tracing Method，簡稱RTM）。兩種方法各有利弊［1］。后來，又產生了一些將它們相結合的方法，如圓錐束法（Conical Beam Mehtod，簡稱CBM）和三棱錐束法（Triangular Beam Method，簡稱TBM）。RAYNOISE將這兩種方法混合使用作為其計算聲場脈沖響應的核心技術。

RAYNOISE系統的應用

? ? ? RAYNOISE可以廣泛用于工業噪聲預測和控制、環境聲學、建筑聲學以及模擬現實系統的設計等領域，但設計者的初衷還是在房間聲學，即主要用于廳堂音質的計算機模擬。進行廳堂音質設計，首先要求準確快速地建立廳堂的三維模型，因為它直接關系到計算機模擬的精度。RAYNOISE系統為計算機建模提供了友好的交互界面。用戶既可以直接輸入由AutoCAD或HYPERMESH等產生的三維模型，也可以由用戶選擇系統模型庫中的模型并完成模型的定義。 建模的主要步驟包括：?

（1）啟動RAYNOISE；

（2）選擇模型；

（3）輸入幾何尺寸；

（4）定義各面的材料及性質（包括吸聲系數等）；

（5）定義聲源特性；

（6）定義接收場；

（7）其它說明或定義，如所考慮的聲線根數、反射級數等。

? ? ? 用戶可以利用鼠標在屏幕上從各個不同角度來觀看所定義的模型及其內部不同結構的特性（用顏色來區分）。然后就可以啟動計算了。通過對計算結果進行處理，可以獲得所關心的接收場中某點的聲壓級、A聲級、回聲圖、和頻率脈沖響應函數等聲學參量。

? ? ? 如果還想知道該點的聽音效果，可以先將脈沖響應轉化為雙耳傳輸函數，并將其與事先在消聲室錄制好的干信號相卷積，便可以通過耳聽到該點的聽音效果。