d&b NoizCalc

I wcale nie chodzi o to, że praktycznie po każdym koncercie zdania bywają mniej lub bardziej podzielone, „a że za cicho, albo za głośno, a to, że basy przewalone” itd., itp.

Chodzi raczej o to, że coś, co dla jednych jest muzyką, dla innych okazuje się natrętnym hałasem. Jak bardzo natrętnym? Otóż to. Odpowiedzi na to pytanie pozwala dostarczyć bohater niniejszego artykułu, czyli oprogramowanie d&b NoizCalc.

Normy w zakresie ochrony przeciwdźwiękowej, odnoszące się w szczególności do imprez plenerowych organizowanych w gęsto zaludnionych obszarach, są obecnie dosyć restrykcyjne, a uzyskanie zgody na organizację takowych często wymaga przedstawienia wyników obliczeń przewidywanej immisji. Nie da się ich przygotować za pomocą „zwykłego” programu predykcyjnego, którego podstawowym, i w zasadzie jedynym, zadaniem jest stworzenie modelu pokrycia dźwiękiem obszaru nagłaśnianego. Stąd wynika konieczność zastosowania specjalistycznego, dedykowanego oprogramowania.

Aplikacje do projektowania systemów dźwiękowych służą konkretnym celom, którymi są uzyskanie jednolitej odpowiedzi częstotliwościowej oraz zamierzonego rozkładu ciśnienia dźwięku w całym obszarze widowni. Brane są przy tym pod uwagę złożone interferencje pomiędzy modułami głośnikowymi, objawiające się wzmacnianiem bądź tłumieniem pewnych częstotliwości. d&b ArrayCalc tworzy model predykcyjny dla dźwięku bezpośredniego, generowanego przez system, nie modelując jednak odbić od powierzchni otaczających, które mogą się pojawić. Owszem, w zakresie, do jakiego został stworzony, czyli modelowania pracy różnych systemów d&b, z uwzględnieniem klastrów basowych i wszelkich „fillów” oraz dogłośnienia strefowego, jest bardzo dokładny. Jednak dla precyzyjnego obliczenia oddziaływania systemu nagłośnieniowego o wysokiej kierunkowości na dalsze otoczenie konieczne jest uwzględnienie wszelkich potencjalnych odbić dźwięku, elementów osłabiających propagację, a nawet warunków pogodowych. Program predykcyjny musi otrzymać precyzyjne i złożone dane, w tym o zależnościach fazowych w samym systemie nagłośnieniowym, który składać się może nie tylko z kilku gron systemu głównego, ale także zestawów subwooferów i wież strefowych, propagujących dźwięk z odpowiednim opóźnieniem.

NoizCalc i SoundPLAN NOISE

NoizCalc jest programem predykcyjnym, służącym do modelowania obszaru immisji. Inaczej mówiąc, pozwala zbadać wpływ akustyczny, jaki będzie miał pracujący system nagłośnieniowy na otoczenie w dalekim polu, a zatem poza obszarem emisji i transmisji. W tym względzie stanowi swego rodzaju uzupełnienie dla opisywanego na naszych łamach programu d&b ArrayCalc, z którego pobiera dane na temat samego systemu i jego konfiguracji. Ale o tym za chwilę.

Na potrzeby opracowania omawianej aplikacji d&b nawiązało współpracę z niemiecką firmą SoundPLAN, twórcą oprogramowania SoundPLAN Noise. Uwzględnia ono około 40 rozmaitych standardów predykcji immisji stosowanych na całym świecie, w tym ISO 9613-2 oraz Nord2000.

W rezultacie wspólnych prac powstał NoizCalc, oparty na silniku obliczeniowym SoundPLAN. Główną różnicą w stosunku do SoundPLAN Noise jest to, iż o ile pierwszy dedykowany jest wyłącznie do obliczeń dla systemów d&b, o tyle drugi służy do modelowania „zanieczyszczeń” hałasem w ogóle, a możliwość importowania plików projektu z ArrayCalc stanowi jedynie element jego funkcjonalności. Nie od rzeczy będzie też wspomnieć, że NoizCalc jest aplikacją dostępną bezpłatnie. W rezultacie więc z równym powodzeniem można wykorzystać którykolwiek z tych programów, o ile pracuje się z systemem d&b. Pliki projektów obejmują bowiem wszystkie niezbędne informacje dotyczące systemu nagłośnieniowego, które uzupełniane są trójwymiarowym modelem danego terenu, uwzględniającym rozmieszczenie i wielkość znajdujących się na nim budynków. Po co jednak tworzyć dwie aplikacje, oparte na tym samym silniku? Cóż, NoizCalc jest przeznaczony przede wszystkim dla inżynierów systemu, którym pozwala po prostu sprawdzić wpływ nagłośnienia na teren wokół miejsca organizacji imprezy. SoundPLAN natomiast umożliwia przygotowywanie szczegółowych raportów dotyczących immisji, które są niejednokrotnie wymagane dla uzyskania pozwolenia na realizację eventu.

NoizCalc

NoizCalc przeprowadza obliczenia chwilowych wartości SPL, zwracając wyniki w dB(A), dla podanego spektrum częstotliwości i założonego SPL w danym punkcie nagłaśnianego obszaru (zwykle jest to stanowisko realizatora frontowego). Użytkownik ma do wyboru dwa modele propagacji – wspomniane już ISO 9613-2 oraz Nord2000. Obliczenia propagacji wykonywane są dla obszaru wokół sceny (lub kilku scen) do wyznaczonych punktów, wedle wybranego modelu. Brana jest przy tym pod uwagę kierunkowość zestawów nagłośnieniowych, jak i wszelkie interakcje pomiędzy nimi, a także dane o ukształtowaniu terenu, przeszkodach terenowych i warunkach meteorologicznych. Wynikiem końcowym jest wykres, a właściwie mapa propagacji.

Czego NoizCalc nie robi? Cóż, nie sporządza wykresów/map zmian propagacji i SPL w czasie ani nie sygnalizuje przekroczenia norm hałasu w sąsiadującym otoczeniu.

PRZEBIEG PRACY Z PROGRAMEM

Proces planowania i modelowania rozpoczyna się od przygotowania projektu systemu nagłośnieniowego w ArrayCalc.

Producent zaznacza, że bardzo istotną kwestią jest wybranie modelu propagacji już na początku pracy w NoizCalc, ponieważ to od niego zależą właściwości obiektów uwzględnionych w obliczeniach. Aby sporządzić predykcje w standardach ISO 9613-2 oraz Nord2000, trzeba przygotować dwa odrębne projekty. Zamiana modelu na późniejszym etapie nic nie da, gdyż parametry wszystkich ujętych obiektów zostaną zresetowane do wartości domyślnych. W tym momencie gotowy projekt można już zaimportować do NoizCalc.

Kolejnym krokiem jest wygenerowanie modelu terenu, czyli pliku Digital Ground Model (DGM). Najprościej jest to zrobić przy użyciu Goolge Earth – ech, w jak pięknych i wygodnych czasach żyjemy! – którą to aplikację można wywołać wprost z poziomu NoizCalc. W oknie programu należy powiększyć obraz w taki sposób, aby obejmował obszar eventu oraz okolice, dla których immisję będziemy prognozować. Po powrocie do NoizCalc do programu zaimportowane zostaną dane o rzeźbie terenu. Na tym etapie można już wirtualnie umiejscowić scenę/sceny, a co więcej do każdej z nich przypisać oddzielny projekt ArrayCalc. Z projektu tego NoizCalc odczytuje wszelkie niezbędne mu informacje, takie jak konfiguracja i kierunkowość gron, czy też ustawienia filtrów. Ponadto, o ile do zaprojektowania systemu wykorzystano też aplikację ArrayProcessing (opisywaną w listopadowym wydaniu LSI), należy wybrać aktywny slot AP. Kolejnym krokiem jest określenie spektrum częstotliwościowego oraz poziomu dźwięku generowanego przez systemy nagłośnieniowe na poszczególnych scenach.

Następnym etapem jest wskazanie w modelu DGM obiektów mogących mieć wpływ na propagację dźwięku. Powierzchnie oznaczane jako „Ground” są domyślnie traktowane jako porowate i absorbujące fale dźwiękowe, dlatego należy tu oznaczyć wszystkie te, które cechują się odmiennymi właściwościami, np. płyty betonowe czy wyasfaltowane, odbijające fale dźwiękowe. Z kolei „Mitigation areas”, czyli obszary tłumiące dźwięk i ograniczające immisję, to między innymi lasy. Podczas gdy model ISO pozwala określić jedynie wysokość drzew, w modelu Nord2000 można też wskazać inne parametry, takie jak średnia gęstość zadrzewienia czy też średnica pni. Następnym elementem modelu, który ma duże znaczenie dla kształtu i zasięgu immisji, szczególnie w rejonach zamieszkałych, są „Buildings”, czyli budynki. Jak wiadomo, nie tylko odbijają one dźwięk, ale i rzucają cień akustyczny. Dlatego warto dopilnować, aby zostały oznaczone – a zwłaszcza wolne przestrzenie pomiędzy nimi – w możliwie jak najdokładniejszy sposób. Ostatnim „punktem programu” są obiekty określane w aplikacji jako „Walls”, czyli ściany. Oczywiście nie chodzi tu o ściany jako takie – jakkolwiek można do nich zaliczyć np. wysokie mury ogrodzeniowe – a głównie o takie konstrukcje jak trybuny.

Gdy model jest już gotowy, można uruchomić proces obliczeniowy, w wyniku którego otrzymujemy piękny, kolorowy wykres, z którego łatwo jest się zorientować, komu i gdzie nasz koncert będzie potencjalnie przeszkadzać. Jeśli wyniki okażą się niesatysfakcjonujące, to nie można mieć pretensji o to do NoizeCalca – w takim przypadku mamy dwa wyjścia: albo wirtualnie przestawić scenę/sceny w taki sposób, aby emisja dźwięku z systemu nagłośnieniowego stała się mniej uciążliwa dla otoczenia, albo zmienić konfigurację i ustawienia systemu nagłośnieniowego. W tym drugim przypadku projekt ArrayCalc można modyfikować nie opuszczając NoizCalc. I tak do skutku…

ZASADA DZIAŁANIA

Przewidywanie zachowania fal dźwiękowych w otoczeniu zewnętrznym to trudna sprawa. Pod uwagę musi zostać bowiem wziętych cała masa czynników, z których część jest stała, jak na przykład właściwości terenu, stopień zalesienia, rodzaj i gęstość zabudowy, a inne podlegają nie zawsze dającym się przewidzieć zmianom – chodzi tu głównie o warunki atmosferyczne.

Należy więc powiedzieć sobie szczerze, że wyników predykcji w wykonaniu NoizCalc nigdy nie można być pewnym w stu procentach. O ile w zakresie kalkulacji pokrycia nagłaśnianego obszaru dźwiękiem bezpośrednim bazuje on na obliczeniach dokonanych przez ArrayCalc, to musi też uwzględnić wpływ obiektów znajdujących się w dalszej odległości na drodze fal dźwiękowych, natomiast założenia co do warunków atmosferycznych zawsze pozostaną tylko założeniami, mniej lub bardziej precyzyjnymi. Nie sposób przecież z całkowitą pewnością przewidzieć zmian temperatury czy kierunku wiatru, a co za tym idzie ukształtowania warstw powietrza, które mogą być bardziej lub mniej „nośne”, turbulencji itd. itp.

Niestety nie zwalnia to projektanta systemu nagłośnieniowego od konieczności przygotowania predykcji. Szczęście w nieszczęściu polega na tym, że do jego dyspozycji oddane zostały modele propagacji. Modeli tych opracowano bardzo wiele – niektóre mają ściśle określone przeznaczenie, np. do zastosowania w przypadku otoczenia autostrad czy linii kolejowych; pozostałe są modelami ogólnego zastosowania.

Wybór modelu, ISO 9613-2 bądź Nord2000, do użycia w NoizCalc zależy od dwóch czynników – wymagań stawianych przez władze, które wydają decyzję o dopuszczeniu organizacji danej imprezy, oraz celu wykonania predykcji. O ile w pierwszym przypadku nie bardzo jest nad czym się zastanawiać, o tyle w drugim wszystko zależy od potrzeb. Jeśli więc predykcja ma zakładać najgorszy możliwy wariant, a przy tym brak jest dostępu do dokładnych danych meteorologicznych, lub też po prostu zależy nam na czasie, wtedy należy wybrać model ISO 9613-2. Nord2000 jest standardem o wiele bardziej złożonym, dlatego wymaga dostarczenia precyzyjnych informacji o warunkach atmosferycznych, a sama kalkulacja zajmuje więcej czasu. Niemniej model ten pozwala opracować wyniki dla różnych scenariuszy pogodowych, znacznie precyzyjniej odwzorowując ich wpływ na immisję.

PODSUMOWANIE

Cóż, można by tu jeszcze ciągnąć temat – oczywiście nie jest powiedziane, że się nim wkrótce nie zajmiemy – zasad leżących u podstaw funkcjonowania obu modeli. Jednakże to zagadnienie wykracza już nieco poza ramy merytoryczne niniejszego artykułu. Kończąc więc możemy powiedzieć, że NoizCalc to bardzo praktyczne narzędzie, stanowiące doskonałe uzupełnienie dla ArrayCalc i ArrayProcessing. I choć może nie daje tak precyzyjnego obrazu immisji, jak SoundPLAN Noise, to jednak pozwala dość dokładnie ją zobrazować. A przy tym nie zapłacimy zań ani grosza. Użytkownicy systemów d&b z pewnością będą jego pracą usatysfakcjonowani.

Marian Ortyl

---

Więcej informacji o prezentowanej technologii oraz innych rozwiązaniach i produktach firmy d&b audiotechnik na stronie internetowej producenta: www.dbaudio.com oraz polskiego przedstawiciela: www.konsbud-audio.pl.