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Simulações de Acústica de Salas desenvolvidas nas universidades do Brasil Brasil conta com poderosas ferramentas de simulação que nasceram dentro de universidades Resumo: Simulação em acústica de salas tem um importante papel para pesquisadores e consultores do ramo. No Brasil, existem diversas iniciativas de software para essa finalidade. Logo, nesta seção, trazemos uma pequena revisão sobre o assunto, além dos software que nasceram nas universidades brasileiras, frutos de pesquisa e desenvolvimento. Embora apresentando etapas distintas de maturidade, eles têm funcionalidades sofisticadas e profissionais, são eles RAIOS, BRASS e Trem. Abstract: Simulation in room acoustics has an important role for researchers and consultants in the field. In Brazil, there are several software initiatives for this purpose. Thus, in this section, we bring a short review of the topic as well as the software born in Brazilian universities, the fruits of research and development. Although presenting different stages of maturity, they have sophisticated and professional features; they are RAIOS, BRASS, and Trem.
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ASTICA E VIBRAÇ ÕE S
no. 53, dezembro 2021 217
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William D’Andrea
Fonseca
1D
Universidade Federal de
Santa Maria - UFSM
Av. Roraima 1000,
Cidade Universitária
Santa Maria - RS
{will.fonseca}
@eac.ufsm.br
Márcio Avelar
1D
Universidade Tecnológica
Fed. do Paraná - UTFPR
Av. Sete de Setembro, 3165
Rebouças, Curitiba - PR
{marciogomes}
@utfpr.edu.br
Roberto A.
Tenenbaum
1D
Universidade Federal de
Santa Maria - UFSM
Av. Roraima 1000,
Cidade Universitária
Santa Maria - RS
{roberton.tenenbaum}
@eac.ufsm.br
Julio Torres
1D
Universidade Federal do
Rio de Janeiro - UFRJ
Av. Pedro Calmon, 550
Cidade Universitária
Rio de Janeiro - RJ
{julio}
@poli.ufrj.br
Eric Brandão
1D
Universidade Federal de
Santa Maria - UFSM
Av. Roraima 1000,
Cidade Universitária
Santa Maria - RS
{eric.brandao}
@eac.ufsm.br
Simulações de Acústica de Salas desen-
volvidas nas universidades do Brasil
Brasil conta com poderosas ferramentas de simulação que nas-
ceram dentro de universidades
Resumo:
Simulação em acústica de salas tem um importante papel
para pesquisadores e consultores do ramo. No Brasil, existem diversas
iniciativas de software para essa finalidade. Logo, nesta seção, trazemos
uma pequena revisão sobre o assunto, além dos software que nasceram
nas universidades brasileiras, frutos de pesquisa e desenvolvimento.
Embora apresentando etapas distintas de maturidade, eles têm funciona-
lidades sofisticadas e profissionais, são eles RAIOS, BRASS e Trem.
Room Acoustics simulations developed at Brazilian universities
Abstract: Simulation in room acoustics has an important role for resear-
chers and consultants in the field. In Brazil, there are several software
initiatives for this purpose. Thus, in this section, we bring a short review
of the topic as well as the software born in Brazilian universities, the
fruits of research and development. Although presenting different stages
of maturity, they have sophisticated and professional features; they are
RAIOS, BRASS, and Trem.
1. Introdução
O projeto acústico de ambientes fechados, em especial a partir de meados
do século XX, vem sendo frequentemente feito com o auxílio de alguma
forma de simulação
a
, em especial quando a finalidade é proporcionar
um espaço onde a informação sonora é parte essencial do contexto,
senão a protagonista da cena, veja o exemplo de traçado de raios da
Figura 1.
No caso das salas de concerto, tomando o exemplo mais clássico, perce-
bemos que músicas de diferentes épocas podem exigir características
específicas. Atualmente salas de cinema que recebem sistemas de
som de empresas como Dolby, THX ou DTS, por exemplo, exigem
projetos mais cuidadosos. Assim como as salas de aula, visto que uma
Figura 1: Exemplo de traçado de raios do software Trem (Seção 4).
a
As simulações físicas foram as primeiras a serem realizadas, através de maquetes.
E a ideia de auralização era propagada naquela época, como descrito por Spandöck,
em 1934 [1].
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quantidade relevante de pesquisas identificou a falta de adequação para a inteligibilidade da fala em
várias situações e que podem depender de ajustes mais finos em relação à absorção sonora.
alguns anos os modelos computacionais são mais utilizados, não apenas pela facilidade e
possibilidade de realizar análises mais amplas e minuciosas, mas também por conta da possibilidade
de criar amostras sonoras por meio de técnicas de auralização. Em projetos mais delicados, além dos
modelos computacionais, utiliza-se também a técnica mais antiga, construindo-se maquetes.
O trabalho considerado pioneiro no emprego de computadores para simular o comportamento acústico
de um ambiente fechado é o de Krokstadt, Strom e Sorsdal [2], que reportaram a implementação do
método do traçado de raios em 1968 (também utilizado para simular iluminação e propagação de
ondas eletromagnéticas). Esse método é classificado como “geométrico”, adequado para situações
nas quais o comprimento de onda sonora é bem menor do que as dimensões da sala (também ditas
“acusticamente grandes”). Nos métodos geométricos assume-se, a princípio, que a propagação sonora
ocorre no sentido das frentes de onda e que os fenômenos de difração e refração são considerados
pouco significativos. Para estimar a frequência a partir da qual essas premissas são válidas, utiliza-se a
conhecida “fórmula de Schroeder”. A Figura 2 ilustra essa ideia de forma resumida.
Simulação acústica
Geométrica
Determinística MEF MEC FDTD
DWM
ou ou
Método de
Elementos
Finitos
Método de
Elementos de
Contorno
Finite-Difference
Time-Domain
Digital
Waveguide
Mesh
Finite
Element
Method
Boundary
Element
Method
FEM BEM
Estocástica
Radiosidade
Traçado de raios
Ray tracing
Fontes virtuais
(ou fonte-imagem)
Image-source
Traçado de feixes
(ou pirâmides)
Beam tracing
Radiosity
Baseada em onda
(a) Métodos de simulação de acústica de salas
Traçado de raios
Fontes
virtuais
tempo
frequência
Baseada em onda
(b) Métodos ótimos por tempo e frequência
Figura 2: Métodos de simulação de acústica de salas, recomendados para cada caso
(extraído de Fonseca [3]).
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Após a implementação do método do traçado de raios, Allen e Berkley implementaram o método das
fontes virtuais, ainda para salas retangulares [4]. Alguns anos depois, Borish reportou a implementação
desse método para salas com geometria arbitrária [5]. nessa época havia no horizonte a possibilidade
de realizar a auralização a partir de simulações computacionais. Acreditava-se que o método das fontes
virtuais (image-sources, em inglês) seria mais adequado à auralização do que o do traçado de raios,
pois permite uma melhor estimativa da resposta ao impulso. A resposta ao impulso mais detalhada
seria importante principalmente em seu trecho inicial. No entanto, o método das fontes virtuais exigia
um tempo de computação proibitivo para a maioria das salas. Os motivos para isso eram: o aumento
exponencial do número de fontes virtuais a serem encontradas, em função do número de paredes e do
tempo de reverberação; e o custo computacional do teste de “visibilidade” dessas imagens.
Para resolver essa questão, Vorländer publicou, em 1989, uma ideia desenvolvida em seu doutorado
que evitava o teste de visibilidade em sua forma tradicional [6]. As fontes virtuais “visíveis” a um
determinado receptor poderiam ser encontradas facilmente (e mais rapidamente) a partir de uma
simulação feita por meio do método do traçado de raios.
Um outro método, também adequado para salas acusticamente grandes, foi adaptado da área de
transferência de calor e é conhecido como método da radiosidade. Lewers apresentou seu algoritmo
em 1993, combinado com uma variação do método do traçado de raios, chamado de método dos feixes
de raios (beam tracing) [7].
Muitas variações surgiram a partir dessas e podem ser conferidas no artigo de revisão de Savioja e
Svensson, de 2015 [8]. A Figura 2 (a) sintetiza os principais métodos utilizados a partir da geometria,
ao lado esquerdo. A separação entre estocásticos e determinísticos é ilustrativa das implementações
mais frequentemente reportadas. Seria possível implementar o traçado de raios de forma determinística,
por exemplo. No entanto, o mais comum é que haja um sorteio em relação às direções de propagação a
partir da fonte sonora ou à direção de uma reflexão.
Encerrando o período de desenvolvimento dos métodos geométricos, observamos que, enquanto a
possibilidade de realizar a auralização foi um tema importante na década de 1990, aproximadamente
a partir de 2000, os grupos mais avançados começaram a implementar códigos que poderiam ser
utilizados em sistemas de realidade virtual, capazes de atualizar a simulação e os resultados audíveis
em tempo real.
No Brasil, um dos primeiros trabalhos foi realizado na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ),
sob a coordenação e orientação do Prof. Roberto Tenenbaum [9]. Esse grupo específico gerou um
programa computacional eficiente que usa não apenas o traçado de raios, mas também o método da
radiosidade, de forma híbrida, aproveitando as vantagens de cada método. Anos de desenvolvimento
geraram, como spin-off ”, o programa comercializado com o nome de RAIOS (Seção 2).
Entre 2003 e 2006, um grupo da Universidade Estadual de Campinas implementou o método do
traçado de raios, o método das fontes virtuais e um módulo para auralização, em cooperação com o
projeto temático AcMus, financiado pela FAPESP e sediado na Escola de Comunicação e Artes da
Universidade de São Paulo. O resultado pode ser conferido em um artigo publicado em 2007 [10].
A partir de 2014, o Prof. Júlio Torres, também na UFRJ, implementou métodos geométricos para
simulação de salas com o objetivo de testar rotinas e modelos computacionais. Atualmente essa
iniciativa é batizada sob o nome BRASS (Seção 3).
Mais recentemente, professores e pesquisadores da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
vêm desenvolvendo o programa de simulação chamado Trem (Seção 4), em alusão às origens de
seu principal desenvolvedor, Prof. Eric Brandão. Vale observar que, com a recente estadia do Prof.
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Tenenbaum na UFSM, esforços se somaram e deram origem ao desenvolvimento de programas de
simulação baseados em métodos numéricos adequados também para salas "acusticamente pequenas",
ou seja, frequências também abaixo daquela estimada pela formulação de Schroeder [11].
Além desses, outros grupos implementaram métodos para a simulação acústica de salas, como reportado
pelo Prof.Aloísio Schmid, da Universidade Federal do Paraná [12] e em dissertações sob a orientação
de professores da Universidade Federal de Uberlândia, como aquela de autoria de Henrique Gomes
de Moura [13]. Essa última, defendida em 2005, implementou o método das guias de onda, também
adequado para salas acusticamente pequenas.
Há, muito provavelmente, implementações que desconhecemos, até o momento da redação deste artigo,
e seus autores são convidados a entrar em contato para que possamos divulgá-los. O Quadro 1 mostra
uma relação de programas de simulação de diversas origens e baseados em diversos métodos, para que
o leitor possa ter uma primeira orientação e, eventualmente experimente programas comerciais, por
meio das suas versões demonstrativas, ou use aqueles gentilmente disponibilizados por seus criadores.
Confira a seguir entrevistas com os Professores Roberto Tenenbaum, Eric Brandão e Júlio Torres, nas
quais nos dão mais detalhes sobre seus programas e contam sobre as motivações para seus respectivos
desenvolvimentos.
Quadro 1: Software para simulação de acústica de salas (extraído de Fonseca [3] e citado em [14]).
Nome Tipo Disponibilidade Link
1RAIOS Geométrico + Radiosidade Comercial ,
2BRASS Geométrico Livre para pesquisa ,
3Trem Geométrico Livre para pesquisa
4 Odeon Geométrico Comercial ,
5 COMSOL Geométrico + BEM/FEM Comercial ,
6 CATT-Acoustic Geométrico Comercial ,
7 Olive Tree Lab Geométrico Comercial ,
8 EASE Geométrico Comercial ,
9 Auratorium Geométrico Comercial ,
10 Ramsete Geométrico Comercial ,
11 ICARE Geométrico + Radiosidade Comercial ,
12 CadnaR Geometric Comercial ,
13 SoundPlan (interior) Geometric Comercial ,
14 RAVEN Geométrico Nenhum
15 RoomWeaver Guia de onda Nenhum ,
16 EAR Geométrico Livre ,
17 PachydermAcoustic Geométrico Livre ,
18 Parallel FDTD Guia de onda Livre ,
19 i-Simpa Geométrico (expandível) Livre ,
20 Wayverb Geométrico + Guia de onda Livre ,
21 Gypsilab Geométrico + FEM Livre ,
22 EVERTims Geométrico Livre ,
23 Amray Geométrico Livre ,
Nota: o termo auralização significa tornar audível, podemos dizer que é um análogo à visualização
(tornar visível). Essa palavra é empregada na língua portuguesa ao fazer-se um neologismo da palavra
em inglês auralization e ainda não consta no rol de palavras oficiais do português. Todavia, o
prof. Tenenbaum costuma empregar aurilização, seguindo a lógica empregada nas palavras auricular
(ou biauricular). Ainda, outras propostas como audibilização, também empregada pelo prof. Julio
Torres, nesse caso, busca-se uma aproximação com o significado de tornar audível. Caro leitor, embora
não exista ainda uma versão oficial, essas três versões costumeiramente são tratadas como sinônimos.
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2. RAIOS
O programa computacional de simulação de acústica de salas RAIOS um acrônimo para Room
Acoustics Integrated and Optimized Software ou, em tradução livre, programa integrado e otimizado
de simulação acústica de salas é um código computacional desenvolvido no ambiente acadêmico
ao longo de várias décadas que evoluiu a ponto de despertar o interesse de diversos agentes na área
de acústica no Brasil. O programa foi pensado de forma a tornar sua utilização fácil e prática para
o projetista acústico de salas normalmente um profissional sem conhecimentos de linguagens de
programação ou de algoritmos de simulação com a possibilidade de inserir modificações geométricas
e/ou acústicas (materiais) e re-simular a sala quantas vezes necessário com facilidade.
Em sua atual versão, o RAIOS 7 apresenta uma interface gráfica com estrutura lógica bastante intuitiva.
Os dados de entrada do programa são, essencialmente: a geometria da sala, que pode ser importada de
arquivos .dxf (Drawing eXchange Format); informações diversas sobre fontes e receptores, incluindo
suas direcionalidades; materiais que compõem as superfícies de contorno da sala, podendo ser atribuídos
livremente coeficientes de absorção e espalhamento; e condições atmosféricas. Como saída, o programa
fornece: as respostas impulsivas monoauriculares (RIRs) para cada par fonte-receptor; as curvas de
decaimento por bandas de oitava entre 63 Hz e 16 kHz; 14 principais parâmetros de qualidade acústica,
segundo a norma ISO 3382 [15
17], também filtrados por banda; as respostas impulsivas biauriculares
(BRIRs) para cada par fonte-receptor (com a possibilidade de rotação da cabeça em relação ao torso);
os principais parâmetros biauriculares da família das IACFs (Inter-Aural Cross-Correlation Functions);
e gera a aurilização na posição dos receptores a partir de um sinal anecoico arbitrário escolhido. Além
disso, possui recursos para editar pequenas modificações geométricas na sala e um utilíssimo módulo
para editar sinais acústicos.
O programa RAIOS foi testado nas duas últimas intercomparações internacionais de programas de
simulação de acústica de salas, conhecidas como Round-Robins (RRs): o RR3, que ocorreu em 2001–
2002; e o RR4 que foi lançado em 2016. Esses resultados são discutidos adiante. Para informações
adicionais, acesse a página do pesquisador em https://ratenenbaum.wixsite.com/acustica e/ou a página
do representante comercial do programa RAIOS 7, a GROM Acústica & Vibrações, em https://www.
grom.com.br. Publicações completas sobre o programa podem ser encontradas em http://lattes.cnpq.br/
1161317972489632.
2.1 Prof. Roberto A. Tenenbaum (pequena biografia)
Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1972),
especialização em Metodologia do Ensino Superior pela Fundação Getúlio Vargas (1976), mestrado em
Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1975) e doutorado em Engenharia
Mecânica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1987). Foi docente e pesquisador pormais de 30
anos do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica e do Programa de Pós-Graduação
em Engenharia Mecânica da COPPE, na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Foi também Professor
Associado da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, atuando no Departamento de Engenharia
Mecânica e Energia e na Pós-Graduação em Modelagem Computacional do Instituto Politécnico
(IPRJ), Campus Regional de Nova Friburgo, RJ, por mais de 12 anos. Atua na área de Dinâmica,
Acústica e Vibrações. Tem seis livros publicados na área de Dinâmica, sendo dois no exterior, e dois
livros publicados na área de acústica, além de mais de 250 artigos científicos publicados. É membro
emérito e fundador da Associação Brasileira de Ciências Mecânicas (ABCM) e membro fundador
da Sociedade Brasileira de Acústica (Sobrac), além de membro da Acoustical Society of America
(ASA). É bolsista de produtividade em pesquisa do CNPq desde 1990 e foi Procientista da UERJ
entre 2006 e 2018. Foi, por três mandatos, membro da Comissão de Pós-Graduação em Modelagem
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Computacional do IPRJ. Foi o criador e coordenador do Laboratório de Instrumentação em Dinâmica,
Acústica e Vibrações (LIDAV), também do IPRJ, de 2007 até 2018. Atualmente é Professor Visitante
Permanente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGEC) da Universidade Federal
de Santa Maria (UFSM). Suas principais linhas de pesquisa atuais são: vibroacústica e identificação de
fontes sonoras; realidade virtual acústica e modelagem de funções de transferência relativas à cabeça
humana; aurilização de salas e realidade virtual acústica; simulação numérica de campo acústico em
salas; qualidade acústica de salas de aula; avaliação acústica de salas de concerto; identificação de dano
estrutural a partir de ensaios de propagação de ondas acústicas e de vibrações; e problemas inversos
em dinâmica, acústica e vibrações.
2.2 Entrevista com o criador do RAIOS
Nesta seção temos uma pequena entrevista com perguntas e respostas com o Professor Roberto A.
Tenenbaum.
1. Como foi a motivação para começar o projeto e o nascimento do programa?
No início da década de 1990, os programas de simulação em acústica de salas estavam começando
a despontar. Do então Grupo de Acústica e Vibrações atuando no Programa de Engenharia
Mecânica da COPPE, UFRJ, o colega Jules Slama e eu tínhamos particular interesse em acústica
de salas e surgiu, na ocasião, um estudante de mestrado que se interessou pelo tema e gostava de
programação. Daí resultou a primeira versão do programa RAIOS, objeto de uma dissertação de
mestrado [9]. Essa primeira versão, ainda bem rudimentar, calculava exclusivamente o campo
sonoro em regime permanente em um recinto. Com o meu contínuo interesse em estudar acústica
de salas, orientei individualmente outros trabalhos de pesquisa envolvendo simulação. Todavia,
somente em 2003, uma excelente dissertação de mestrado resultou na Versão 3 do programa
RAIOS [18]. Essa versão incorporava o método das matrizes de transição [19] também
conhecido como método da radiosidade que foi desenvolvido por nós em uma profícua
colaboração internacional com pesquisadores do Instituto Superior Técnico de Lisboa [20],
visando incorporar o cálculo das reflexões difusas. O programa RAIOS 3 participou do Round-
Robin 3 (RR3) [21,22] alcançando excelentes resultados comparativos aos demais programas de
simulação participantes, como reportado em Tenenbaum et al. [23].
Posteriormente, outros trabalhos de mestrado [24] e doutorado [25
27] deram continuidade ao
desenvolvimento do programa RAIOS. A pesquisa concentrou-se, nessa fase, na simulação das
respostas impulsivas biauriculares (BRIRs), que trazem desafios bastante interessantes. Ao final
de 2018, o desenvolvimento do programa chegou à sua Versão 7, que incorpora uma técnica
original de inteligência artificial única entre os software de simulação de acústica de salas de
que tenho conhecimento que modela as HRIRs/HRTFs de modo que as computacionalmente
custosas operações de convolução entre as HRIRs e os raios acústicos que atingem o receptor
são contornadas [28], resultando em uma redução de tempo de cálculo das BRIRs de cerca de
90%, ou seja, estas são calculadas em cerca de um décimo do tempo despendido no método
clássico das convoluções [29]. O programa RAIOS 7 participou ativamente do Round-Robin 4
(RR4), o primeiro que envolveu respostas impulsivas mono e biauriculares. Os dados de entrada
para os simuladores estão disponíveis em Aspöck et al. [30]. O número de salas, configurações
destas, fontes sonoras direcionais e receptores dão uma ideia do grande esforço empreendido
pelos participantes nas simulações. A principal publicação relativa ao RR4 é [31] e os resultados
obtidos pelo programa RAIOS 7 no certame estão reportados em Melo et al. [32] e Carneiro
et al. [33].
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2. Como foi a decisão sobre os métodos empregados?
De início, a opção pelo método de traçado de raios se apresentou como natural, por sua sim-
plicidade e eficiência. Ao considerar a possibilidade de agregar o método das fontes virtuais,
verificou-se que haveria um incremento significativo do custo computacional e, consequente-
mente, de tempo de cálculo e a opção de hibridização entre esses dois métodos foi abandonada.
Em seguida, convencidos da importância de simular a difusão em salas [34], passou-se a estudar
a melhor forma de levar em conta o fenômeno de espalhamento. Chegou-se, então, ao método
da radiosidade basicamente, o mesmo utilizado classicamente em problemas de condução
de calor [35] que foi implementado com sucesso a partir de matrizes de transição, como
mencionado. O que se observa é que, efetivamente, as respostas impulsivas obtidas ficam como
que mais “preenchidas” dando uma impressão mais realística, principalmente nas aurilizações.
Contudo, ainda restava uma questão importante para ser resolvida. O cálculo das RIRs, utilizando
o método híbrido acima descrito, é executado em tempos de cálculo considerados como razoáveis,
variando, naturalmente, com a complexidade geométrica da sala. Mas o cálculo das BRIRs
que são obtidas após a propagação na sala ter sido simulada, fazendo-se a convolução entre
as HRIRs e os raios acústicos que chegam a cada receptor —, mostrou-se bastante demorado,
principalmente se um número significativo de receptores biauriculares na sala. Investigou-se,
então, a possibilidade de modelar o banco de dados das HRIRs por meio de inteligência artificial,
o que resultou na Versão 7 do programa RAIOS, com a significativa redução do tempo de cálculo
das BRIRs, como mencionado.
3. Em que etapa de evolução o software se encontra? E quais os planos futuros?
Como objeto de pesquisa em acústica de salas, o programa de simulação RAIOS constitui um
desafio permanente. Tendo sido desenvolvido inicialmente no âmbito do PEM, COPPE, UFRJ e,
posteriormente, no LIDAV, Instituto Politécnico, UERJ, atualmente é desenvolvido no Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFSM. Todavia, como toda a programação é feita na
linguagem C++, necessidade de haver estudantes de mestrado ou doutorado que dominem a
linguagem além de, naturalmente, terem boas noções de acústica de salas. Por essa razão, o
desenvolvimento tem sido feito, por assim dizer, “aos soluços”.
Atualmente, temos dado atenção a duas vertentes de desenvolvimento do programa. A primeira
diz respeito ao estudo dos fenômenos de baixa frequência. Abaixo da frequência de corte de uma
sala, os métodos de acústica geométrica [8] sabidamente não funcionam bem, o que é crucial em
salas de pequeno porte. Atualmente, em cooperação com o Prof. Eric Brandão, da UFSM, venho
desenvolvendo uma metodologia para realizar simulação em baixa frequência via método dos
elementos de contorno (BEM), que tem apresentado bons resultados, levando a uma dissertação
de mestrado [36] e duas publicações internacionais [11,37]. O próximo passo, nessa vertente, é
incorporar o modelo modal desenvolvido ao código computacional RAIOS, possivelmente
gerando uma Versão 8 do programa. A segunda vertente diz respeito à utilização de técnicas de
inteligência artificial para produzir aurilização dinâmica, ou seja, para gerar aurilização com o
receptor biauricular em movimento no interior de uma sala. Essa pesquisa está atualmente em
desenvolvimento a partir de uma colaboração internacional envolvendo a UFSM e a Escuela
Politécnica Nacional, Equador, onde um doutorando em Engenharia da Computação está sendo
coorientado por mim e pelo Prof. José F. L. Naranjo. Um primeiro resultado parcial foi publicado
no final do ano passado [38].
As discrepâncias ainda encontradas após quatro intercomparações internacionais (RRs) entre os
valores simulados pelos diversos programas e os dados medidos parecem indicar que, por um
lado, os algoritmos ainda necessitam de aperfeiçoamentos e, por outro, ainda muita incerteza
nos dados de entrada nos programas (basicamente, coeficientes de absorção e de espalhamento),
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principalmente em baixa frequência, e que as técnicas de medição in loco desses coeficientes
também necessitam ser melhor investigadas.
4. O software é comercial? É aberto ou aberto para pesquisa?
Quais são os desafios para atrair usuários?
Quando o programa RAIOS estava ainda em sua Versão 6, a empresa GROM Acústica &
Vibrações mostrou-se interessada em comercializar o software. A razão principal, creio eu, foi
o fato de o programa possuir uma excelente interface gráfica e uma lógica de operação muito
simples e ser bastante estável, além, naturalmente, de ter apresentado excelentes resultados
comparativos no RR3, como mencionado. A GROM, portanto, é o distribuidor exclusivo
do software RAIOS. A ideia básica foi poder oferecer à comunidade dos acústicos do Brasil
um programa intuitivo, de fácil utilização, boa estabilidade, confiável e, principalmente, de
baixo custo. Para se ter uma ideia comparativa, o custo de comercialização de uma licença do
RAIOS 7, é cerca de 12% do preço de uma licença de um software correspondente (Auditorium)
do fabricante mais famoso, no câmbio atual.
O programa sempre foi aberto para os estudantes da universidade onde este pesquisador está
atuando. Assim foi na UFRJ e na UERJ e, atualmente, o programa está disponível para uso
dos alunos da Graduação em Engenharia Acústica (EAC) e dos mestrandos e doutorandos do
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFSM, onde atuo. Diversos desses alunos
vêm utilizando o programa em suas pesquisas acadêmicas, o que fornece um importante retorno
para seu contínuo desenvolvimento.
Além disso, o programa RAIOS 7 possui um demo disponível para qualquer interessado que o
solicite (ver página do pesquisador em https://ratenenbaum.wixsite.com/acustica). Esse demo
possui todas as funcionalidades do programa RAIOS 7 com a única restrição de que pode
rodar as (muitas) salas nele incluídas, inclusive salas dos RR3 e RR4. Isso permite que o usuário
se habitue aos comandos do programa e, efetivamente, aprenda a utilizá-lo.
2.3 Funcionalidades do RAIOS
As funcionalidades do programa RAIOS 7 são inúmeras e seria impraticável apresentá-las todas aqui.
Para bem compreendê-las e melhor dominá-as, minha sugestão ao interessado é testar diretamente o
programa, utilizando para tal o seu demo. Todavia, tentaremos apresentar aqui um apanhado geral das
principais ferramentas disponíveis no programa e suas funcionalidades. A Figura 3 apresenta a tela
padrão do RAIOS 7 ao ser aberto no computador. Vê-se uma linha superior com a Barra de Menus e
logo abaixo uma Barra de Ferramentas, utilizada na edição de modificações da sala. A janela central,
em cinza mais escuro, é onde a sala a ser simulada é visualizada, mostrando o logo do programa ao
centro. À direita, tem-se o campo de entrada de dados, descrito mais adiante, onde são inseridos os
dados de fontes sonoras, receptores, superfícies de contorno e condições atmosféricas.
A Figura 4 mostra a Barra de Menus do programa. Esta contém os menus: File, onde salas podem
ser abertas, fechadas ou salvas e resultados de simulação podem ser importados ou exportados; Edit,
onde superfícies, fontes sonoras e receptores podem ser inseridos ou modificados; View, em que se
pode escolher os tamanhos e disposição das janelas do programa; Materials, onde se pode acessar uma
ampla lista de materiais de contorno, importar ou exportar materiais e editar valores de coeficientes de
absorção ou espalhamento; Monaural, onde os resultados monauriculares de simulação são acessados;
Binaural, com o qual se acessa o módulo de geração das respostas impulsivas biauriculares e o de
produção de aurilizações; Tools, onde se acessa o útil editor de sinais e os resultados dos parâmetros
biauriculares; e, finalmente, Help, que acesso ao Manual do Usuário embarcado.
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Figura 3: Tela padrão de abertura do programa RAIOS 7.
Figura 4: Barra de Menus do programa RAIOS 7.
O menu Materials está detalhado na Figura 5. A opção List of materials abre uma janela onde uma
listagem com mais de mil materiais de acabamento de superfícies está disponível, com seus respectivos
coeficientes de absorção e espalhamento, para seleção. A opção Import materials permite importar um
material pré-editado. A opção Export materials permite exportar para a área de trabalho um material
não constante da listagem de materiais e editar seus coeficientes de absorção e espalhamento.
A Figura 6 ilustra com algum detalhamento as opções do menu Monoaural results. A opção RIR plot
abre a resposta impulsiva monoauricular para o par fonte-receptor selecionado. São visualizáveis, a
RIR global (especular, difusa ou híbrida) ou filtrada por bandas de oitava (63–16 kHz). O botão Listen
permite ouvir a RIR. A opção Decay curves abre a visualização das curvas de decaimento para o par
fonte-receptor selecionado. As curvas de decaimento são também visualizadas em valores global e
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por bandas de oitava, selecionáveis. Finalmente, a opção Acoustic quality parameters abre uma tabela
com 14 parâmetros de qualidade acústica (
T20
,
T30
, EDT,
C80
,
D50
, entre outros), sempre em valores
globais e por bandas de oitava. Os parâmetros podem ser visualizados também em forma gráfica, como
ilustrado na figura, que mostra o gráfico de T30 nas nove bandas.
Figura 5: Detalhe do menu Materials.
Figura 6: Detalhe do menu Monoaural results.
A Figura 7 apresenta, resumidamente, as opções que se abrem no menu Binaural results, em particular
na opção Generating BRIRs. O módulo de geração de BRIRs oferece diversas alternativas. Primeira-
mente, carregam-se os raios acústicos previamente calculados para o par fonte-receptor selecionado.
Marcando-se a opção Load and view the rays, abre-se a janela indicada na sub-figura superior direita,
que indica a direção de chegada dos raios acústicos (especulares e difusos) que atingem o receptor.
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O número de raios é indicado no quadro Number of rays. Em seguida, seleciona-se a orientação da
cabeça sobre o torso (usualmente, essa rotação é nula e nada precisa ser alterado no quadro HATO [
]).
Várias orientações podem ser selecionadas nesse quadro, lembrando que o tempo de cálculo será
proporcional ao número de orientações indicadas. O quadro Output apresenta as opções de saída,
indicando o arquivo e o nome do arquivo onde a BRIR será gravada, o tipo de arquivo de saída (.txt
e/ou .wav), seu comprimento e tipo de cálculo.
Figura 7: Detalhe do menu Binaural results.
Figura 8: Detalhe do menu Auralization.
O botão Run início ao cálculo da(s) BRIR(s) e o andamento é indicado nas barras de evolução
inferiores. Finalizado o cálculo, o botão Plot é habilitado e pode-se visualizar os gráficos da BRIR
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(orelha esquerda em vermelho e direita em azul, na Figura 7) e ouví-la, preferencialmente com uso de
fones, premindo-se o botão Listen.
A Figura 8 ilustra a opção Auralization, dentro do menu Binaural results. A figura é auto-explicativa.
Seleciona-se a BRIR e o sinal anecoico a serem utilizados, e roda-se sua convolução, obtendo-se a
aurilização. A barra de evolução inferior atualiza o andamento do processo e o quadro Output indica
onde é gravado o resultado.
Figura 9: Detalhe do menu Tools.
Figura 10: Dentro do menu File importando uma sala em .dxf.
A Figura 9 mostra, no menu Tools, alguns recursos da opção Signal editor que, como indicado, permite:
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amplificar; atenuar; cortar; inserir; apagar parte; e mixar diversos canais. A mixagem é extremamente
útil, por exemplo, para avaliar subjetivamente o efeito simultâneo de várias fontes sonoras no interior
de uma sala (ver exemplo sonoro na página do pesquisador).
A Figura 10 ilustra sumariamente o procedimento de importação de uma sala em arquivo .dxf para
tornar-se um arquivo .prt (de PRojeTo), proprietário do RAIOS 7. No Menu File, seleciona-se a opção
Open, em seguida a opção DXF e, finalmente, escolhe-se um dos arquivos .dxf disponíveis. Isso abrirá
a janela DXF import manager, em que uma série de opções podem ser selecionadas. Na Figura 10, a
Sala 11 do RR4 (a maior e mais complexa do certame) está sendo importada.
E como se faz para executar a simulação de uma sala no programa RAIOS 7? Bem, isso é feito na
aba Running data dentro da janela Data entry, ilustrada na Figura 3. Nessa aba, introduzem-se os
parâmetros necessários para a simulação (número de raios, decaimento etc.). Em seguida, aperta-se o
botão Preview que faz uma prévia da simulação (com cerca de mil raios) para verificar se algum
erro grosseiro na sala (um plano invertido, por exemplo). No Preview é também executado o cálculo
do volume e da área da superfície da sala, bem como os tempos de reverberação segundo as fórmulas
estatísticas de Sabine, Eyring ou Fitzroy. Bem, agora é o momento de realizar a simulação numérica da
sala completa, ou seja, utilizando-se o método híbrido do programa RAIOS 7. Aperta-se o botão Run e
cinco etapas de simulação vão aparecendo na tela, sequencialmente, tal como ilustrado na Figura 11:
1. checagem da sala; 2. alocação de memória; 3. cálculo das reflexões especulares; 4. cálculo das
reflexões difusas; e 5. cálculo das respostas impulsivas. Ao final da simulação, o tempo total de cálculo
é apresentado.
Figura 11: As diversas etapas da simulação.
Um brevíssimo apanhado geral de como opera o código computacional RAIOS 7 e suas principais
funcionalidades foram aqui apresentadas. Contudo, como mencionado anteriormente, um sem-
número de detalhes que o dia a dia da utilização do programa permitirá apreciar. Reitero, portanto, a
sugestão de em havendo real interesse do gentil leitor no programa solicitar o demo na página do
pesquisador, usando-o exaustivamente. Quem sabe você se apaixona pelo RAIOS 7?
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3. BRASS
OBrazilian Room Acoustic Simulator (BRASS) é um programa totalmente desenvolvido na UFRJ
pelo Prof. Julio Torres, desde 2014. O BRASS surgiu da necessidade de criar uma ferramenta capaz
de produzir respostas impulsivas pelo método do traçado de raios, que fosse independente de uma
interface gráfica de programação, para testes de métodos e de implementações.
Atualmente, o BRASS 2.0 é distribuído em duas versões: com e sem interface gráfica. O programa
participou da intercomparação internacional mais recente de simulação acústica, o Round Robin 4,
obtendo resultados muito próximos aos dos demais simuladores inclusive dos comerciais, que
estão em desenvolvimento mais de 20 anos e com diferenças pouco significativas entre os valores
obtidos por simulação e por medição.
O BRASS ainda não está sendo comercializado, mas pode ser utilizado gratuitamente por pesquisadores
de universidades públicas e privadas, sob demanda. No site www.lisa.poli.ufrj.br/brass é possível
baixar a versão de demonstração, que possui apenas restrições na quantidade máxima de planos,
fontes e receptores simultâneos, juntamente com o manual de utilização. Maiores detalhes sobre a
implementação podem ser obtidos em Torres et al. [39,40].
3.1 Prof. Julio Torres (pequena biografia)
Mestre e doutor em Engenharia Elétrica pela COPPE/UFRJ nos anos 1998 e 2004, respectivamente,
ingressou como docente na UFRJ em 2004 e atualmente é Professor Titular, lotado na Escola Politécnica.
É também docente do corpo permanente dos Programas de Engenharia Elétrica da COPPE/UFRJ e de
Engenharia Urbana da Escola Politécnica. Em 2014, realizou estágio de pós-doutorado no tema de
simulação acústica, no Instituto de Acústica Técnica da Universidade RWTH-Aachen, quando iniciou
o desenvolvimento do BRASS. Atua nas áreas de acústica, processamento de sinais, desenho e CAD e
desenvolve projetos em acústica e sonorização de ambientes, além de coordenar pesquisa em sistemas
de realidade virtual acústica, com enfoque em processamento digital de sinais, audibilização, simulação
acústica de salas, de ambientes urbanos e da poluição sonora.
3.2 Entrevista com o criador do BRASS
Nesta seção temos uma pequena entrevista com perguntas e respostas com o professor Julio Torres.
1. Como foi a motivação para começar o projeto e o nascimento do programa?
Em experiência prévia no desenvolvimento de módulos de outro simulador, verificou-se que o
uso de ambientes para construção de janelas, com botões, caixas de texto e gráficos, por exemplo,
dificultava a atualização dos modelos internos, além de criar dependência de licenças e até
descontinuidade das interfaces, obrigando muitas vezes a remodelagem do programa, pois partes
das variáveis eram componentes dos sistemas de janelas, como, por exemplo, o conteúdo de
uma caixa de texto ser o valor de um coeficiente de absorção. Assim, optou-se por desenvolver
um simulador cuja entrada e saída de dados e resultados se dessem somente por arquivos em
formato texto.
O principal motivador para a criação do BRASS foi desvincular o núcleo central, que implementa
o(s) método(s) de simulação, da interface de entrada de dados e de apresentação de resultados.
Esse tipo de abordagem de programação permite que, com a mesma interface de apresentação
de resultados, diversos métodos possam ser desenvolvidos, testados e sobrepostos, pois os
principais “produtos” da simulação são, em geral, respostas impulsivas, das quais se obtém
os parâmetros acústicos e a audibilização. Por outro lado, com o mesmo núcleo de simulação,
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diversas interfaces podem ser desenvolvidas, acompanhando a evolução das ferramentas de
visualização e de processamento de áudio.
O BRASS foi inicialmente desenvolvido sem interface gráfica, de forma que os dados de
entrada e de saída são armazenados em arquivos de texto, com uma estrutura em tópicos bastante
simples. Dessa forma, qualquer desenvolvedor pode elaborar uma interface em Pyhton ou Matlab,
por exemplo, que armazene os dados necessários à simulação em um arquivo com o formato
específico do BRASS, executar separadamente o núcleo principal de simulação (através de
bibliotecas de link dinâmico ou do próprio executável) e, em seguida, apresentar graficamente
os resultados que o BRASS gera, também em formato texto. Isso traz bastante versatilidade ao
software que pode sempre ser atualizado de forma independente, seja no método ou na interface.
Outro aspecto que motivou a adoção de um núcleo separado da interface foi evitar a (re)criação
de módulo de edição de superfícies. Como todos os métodos acústicos requerem uma mode-
lagem geométrica das superfícies, não faz sentido desenvolver ou “competir” com programas
extremamente avançados de modelagem 3D existentes no mercado.
Após disponibilizar a versão sem interface para pesquisadores, houve a necessidade de criação
de uma interface gráfica “mínima” para atender aos usuários que não estão familiarizados
com ambientes de programação. Desenvolveu-se então a versão com interface gráfica, que tem
evoluído constantemente em função das demandas dos alunos que vêm utilizando o simulador e
dos problemas e dificuldades apontados.
2. Como foi a decisão sobre os métodos empregados?
Dentre os diversos métodos, o BRASS utiliza somente o traçado de raios, como mostrado na
Figura 12. A opção por esse método deu-se pela facilidade de execução do método e pela
possibilidade de aproveitamento do “lançamento” dos raios para outros métodos que podem
ser executados em paralelo ou a posteriori, tais como o de radiosidade, o método de difusão
e de espalhamento proposto por Dalenback [41] ou mesmo um método modal que estamos
desenvolvendo. Métodos de imagens possuem uma limitação muito severa de uso de memória, o
que limita a estimativa da parte reverberante das respostas das salas.
Simulação acústica
Geométrica
Determinística MEF MEC FDTD
DWM
ou ou
Método de
Elementos
Finitos
Método de
Elementos de
Contorno
Finite-Difference
Time-Domain
Digital
Waveguide
Mesh
Finite
Element
Method
Boundary
Element
Method
FEM BEM
Estocástica
Radiosidade
Traçado de raios
Ray tracing
Fontes virtuais
(ou fonte-imagem)
Image-source
Traçado de feixes
(ou pirâmides)
Beam tracing
Radiosity
Baseada em onda
BRASS
Figura 12: Método utilizado no BRASS.
3. Em que etapa de evolução o software se encontra? E quais os planos futuros?
Atualmente, o programa possui um pacote de instalação com dois executáveis: uma versão
puramente em linha de comando (prompt do Windows) e outra com uma interface de usuário
(GUI), desenvolvida, principalmente, para atender a uma demanda dos alunos do curso de
arquitetura que têm utilizado o BRASS em suas pesquisas. Porém, mesmo na versão por linha de
comando, a visualização do modelo é possível, em que uma opção para apresentar o modelo.
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Está em desenvolvimento uma interface web que permitirá aos projetistas acessarem um site,
com um login/senha, fazer a transferência de um arquivo de CAD, em formato DXF, com seu
projeto, incluindo superfícies, fontes e receptores. Na interface serão vinculadas propriedades
acústicas, tais como absorção, difusão ou direcionalidade no caso de fontes e receptores. O
núcleo de propagação será então executado no próprio servidor da UFRJ e os dados estarão
posteriormente disponíveis para o cliente do site, sejam tabelas ou arquivos de áudio.
4. O software é comercial? É aberto ou aberto para pesquisa?
Quais são os desafios para atrair usuários?
Osoftware completo atualmente está disponível gratuitamente, em formato de DLLs ou execu-
tável, apenas para pesquisadores. Existe uma versão de demonstração para usuários em geral.
A versão demonstrativa possui restrições quanto ao número máximo de planos de um modelo,
número de fontes e receptores simultâneos. Não creio que o problema seja atrair os clientes,
mas sim criar uma estrutura de manutenção e desenvolvimento do software que garanta uma
excelente “usabilidade”, capaz de prever problemas nos modelos que os usuários elaboram e que
possam causar resultados não previstos ou bugs. Acredito que um programa de custo médio ou
por assinatura e de fácil manuseio seja o caminho para que arquitetos, engenheiros e entusiastas
busquem cada vez mais esse tipo de simulador.
3.3 Funcionalidades do BRASS
As etapas comumente seguidas para se obter a simulação acústica de um recinto, na maioria dos
simuladores, consistem em: (1) elaborar o modelo geométrico; (2) importar o modelo e associar
propriedades acústicas aos elementos geométricos; (3) definir os parâmetros do(s) método(s) e (4)
analisar e apresentar os resultados. Todas as configurações do projeto são armazenadas em um único
arquivo em formato texto, que pode ser alterado com um editor de texto simples. A Figura 13 apresenta
a tela principal da versão com interface gráfica. No lado esquerdo tem-se as abas de controle e de
configuração, enquanto, à direita, tem-se as abas de apresentação de resultados e de visualização do
modelo. No BRASS não é possível editar as superfícies do modelo geométrico. É possível somente
Figura 13: Tela principal do BRASS.
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alterar a camada à qual pertence o plano ou o material associado às camadas. Toda a edição na
geometria deve ser realizada em software de CAD capaz de exportar o modelo em formato DXF. O
BRASS importa planos, receptores e fontes do arquivo DXF, conforme as camadas e os tipos de objetos.
A Figura 14 apresenta a tela de importação, após a seleção do arquivo DXF. Na parte central são
apresentadas todas as camadas contidas no arquivo DXF e a opção do usuário para separar os elementos
das camadas em fontes, receptores e planos. Somente objetos CAD do tipo POINT são reconhecidos
como fontes e receptores, demais objetos são ignorados nessa importação. Os objetos reconhecidos
pelo BRASS para importar superfícies planas são: 3DPOLYLINE, 3DFACE e 3DPOLYFACEMESH,
o que flexibiliza a modelagem. É possível fazer a importação para um projeto existente, ou seja, que
inclua elementos ou criar um novo projeto.
Figura 14: Tela de importação do BRASS.
Caso o usuário não tenha familiaridade com programas de CAD e deseje fazer simulações de salas
com geometrias simplificadas, o BRASS possui um módulo de criação de salas, conforme mostrado
na Figura 15, que é acessado no menu superior “Rooms -> Standard Rooms”. Variando as dimensões
indicadas, é possível criar diversas combinações de formas. Ao definir o modelo geométrico, os planos
são criados e separados em três grupos de layers, apenas para facilitar a posterior organização dos
materiais.
Como alternativa à construção do modelo geométrico de forma visual, também é possível entrar com
as informações dos planos em formato de texto. Essa opção é útil para pesquisadores e para testes que
requerem muitas repetições e/ou criação de muitos modelos, que variem, por exemplo, o comprimento
da sala ou que desejem avaliar diferentes opções de materiais, posições de fontes etc. Dessa forma, a
entrada de dados dos planos pode ser feita por programação em qualquer linguagem capaz de gerar
arquivos texto.
Após a etapa de importação, o usuário pode criar ou alterar camadas e materiais, editando as respectivas
tabelas, conforme mostrado na Figura 16. O usuário define então o coeficiente de absorção por banda
de oitava e um coeficiente de espalhamento global (aplicado a todas as bandas) para cada material e o
associa a uma ou mais camadas. É importante que o projetista, na fase de elaboração do modelo,
separe as superfícies de acordo com seu propósito ou material, para facilitar a posterior associação dos
materiais. Na parte da direita é possível visualizar individualmente os planos para conferir detalhes do
modelo.
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Figura 15: Tela de criação de salas.
Figura 16: Área de configuração dos planos, camadas e materiais.
Nas abas de fontes e receptores, o usuário pode inserir camadas, que funcionam como “tipos”. Para
cada camada é associada uma direcionalidade. A lógica é a mesma para fontes e receptores. É possível,
por exemplo, criar uma camada ou tipo de fonte “caixa acústica modelo X” e associar um arquivo no
formato OpenDAFF [42] com a medição acústica da referida caixa. Alternativamente, pode-se criar
um receptor do tipo “microfone” e associar a ele um padrão onidirecional de captação. No BRASS
estão disponíveis os seguintes padrões de direcionalidade: onidirecional, cardióide, supercardióide,
hipercardióide e “figura em oito”. Primeiro é necessário criar, no mínimo, uma camada de receptores e
de fontes, para então inserí-los. Cada fonte ou receptor pertencerá a uma respectiva camada. No projeto
de um cinema, por exemplo, é possível criar uma camada de fontes do tipo “caixas surround e inserir
diversas dessas fontes, que possuem o mesmo padrão de direcionalidade. Caso o projetista deseje
alterar o modelo de caixa acústica a ser usado, basta alterá-lo na camada, que todas as fontes dessa
camada ficarão automaticamente associadas ao novo padrão de direcionalidade. O posicionamento dos
elementos é feito ajustando os valores nas tabelas. Ainda não é possível selecionar com mouse e mover
os objetos no modelo geométrico.
Definidos os principais componentes do modelo acústico (planos, fontes e receptores) é necessário
configurar os parâmetros da simulação. Além de temperatura, umidade e pressão, pode-se definir a
taxa de amostragem, o tempo de duração das respostas ao impulso, o número de raios das fontes, o
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número máximo de reflexões e a energia mínima relativa de um raio para continuar propagando. São
os chamados “critérios de parada” do algoritmo de traçado de raios. A versão atual do BRASS (2.0)
executa somente o traçado de raios, incluindo espalhamento, ou seja, a cada reflexão de um raio,
parte de sua energia é transmitida diretamente para os receptores “visíveis” de acordo com o fator de
espalhamento da superfície. Para executar essa parte de difusão do som, é necessário marcar a opção
Diffuse Processing”, que aumenta consideravelmente o tempo de simulação. Existe também a opção
de simular a cauda reverberante em vez de obtê-la puramente pelo traçado de raios. Nesse caso, é
feita uma estimativa do decaimento utilizando
10%
do número de raios de cada fonte e a cauda é
preenchida com um ruído filtrado por bandas. Nesse modo, todos os raios da fonte são lançados, mas
somente
10%
deles seguem refletindo até que algum critério de parada seja atendido. A propagação dos
demais
90%
é interrompida quando a distância percorrida pelo raio é superior àquela em que o receptor
tem probabilidade de capturar apenas um ou nenhum raio. Isso ocorre nos primeiros milisegundos
após o som direto e depende do número de raios lançados pela fonte e do raio de ação do receptor.
Durante a simulação, os dados sobre cada raio que atinge o(s) receptor(es) são armazenados em
arquivos texto e ficam disponíveis para o usuário. Para cada raio são armazenados: a direção em
que este atingiu o receptor, a energia por banda de oitava, o número de reflexões e a direção na qual
foi lançado pela fonte. Assim, pesquisadores podem analisar e visualizar os resultados conforme a
necessidade. opção para armazenar todos os raios refletidos (não somente aqueles capturados
pelos receptores), permitindo calcular a resposta ao impulso em qualquer posição da sala, desde que a
posição da fonte não seja modificada. Essa bordagem permite armazenar “o campo de raios” e realizar
o processamento necessário para movimentar e/ou rotacionar os receptores pelo ambiente. Esse módulo
de movimentação e audibilização ainda não está implementado, porém os dados ficam disponíveis para
os que desejarem desenvolver.
Por último, é possível habilitar ou desabilitar o processo de audibilização, com fontes e receptores
estáticos. Caso seja ativado, as respostas ao impulso de cada par fonte-receptor serão convoluídas
com arquivos de áudio em formato exclusivamente WAV. Ficam disponíveis novos arquivos de áudio
para cada par e também o somatório das fontes para cada receptor, considerando as potências das
fontes. Contudo, cabe ressaltar que se os arquivos de áudio, preferencialmente anecoicos, possuírem
níveis diferentes, isso alterará a energia total (potência da fonte + energia do sinal), podendo levar a
percepções erradas entre as potências das fontes combinadas. Conforme o tipo de arquivo ou padrão
de direcionalidade de cada receptor, os arquivos de áudio são gerados com o mesmo número de
canais. Assim, se a direcionalidade de um receptor for definida por meio de medições de funções
de transferência relativas à cabeça, por exemplo, o áudio para esse receptor será gerado em 2 canais.
No caso de um microfone, o áudio será monoauricular. Da mesma forma, um arranjo de microfones
pode ser simulado, gerando tantos canais quantos microfones forem configurados no arquivo de
direcionalidade (DAFF).
Como resultados, além das informações sobre o traçado de raios, são produzidas tabelas em formato
texto para cada par fonte-receptor, contendo os principais parâmetros de qualidade acústica:
T60
,
T30
,
T20
,
C80
,
D50
, EDT, Tempo central, Nível de pressão sonora (NPS) por bandas (global e ponderado em
A) e o NPS do som direto. Na janela de visualização podem ser apresentadas as respostas ao impulso
em escala linear, em Pascal, ou em escala logarítmica, as curvas de decaimento e o módulo da resposta
em frequência de cada par fonte-receptor.
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4. Trem
O Trem é um algoritmo baseado em traçado de raios clássico (veja a Figura 17 (a)), com algumas
melhorias. Ele integra as linguagens Python e C++. A parte em Python é usada como interface com os
dados de entrada e saída. A parte em C++ é responsável pela computação mais pesada do método de
traçado de raios. Além disso, a linguagem Python pode ser usada para construir uma interface 3D com
osoftware Blender. A Figura 17 (b) apresenta uma animação de traçado de partículas (3D billiard)
como exemplo1 exportar esse tipo de animação ainda não é uma funcionalidade padrão do Trem.
Simulação acústica
Geométrica
Determinística MEF MEC FDTD
DWM
ou ou
Método de
Elementos
Finitos
Método de
Elementos de
Contorno
Finite-Difference
Time-Domain
Digital
Waveguide
Mesh
Finite
Element
Method
Boundary
Element
Method
FEM BEM
Estocástica
Radiosidade
Traçado de raios
Ray tracing
Fontes virtuais
(ou fonte-imagem)
Image-source
Traçado de feixes
(ou pirâmides)
Beam tracing
Radiosity
Baseada em onda
Trem
(a) (b)
Figura 17: (a) Método utilizado no Trem; e (b) Exemplo de traçado de partículas (3D billiard).
4.1 Prof. Eric Brandão (pequena biografia)
Graduou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (Unifei, Itajubá, MG). Cursou
o mestrado e doutorado na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) na área de vibrações e
acústica. Atualmente é professor do curso de graduação em Engenharia Acústica (EAC) e do Programa
de Pós-Graduação em Eng. Civil (PPGEC) da UFSM. As disciplinas lecionadas são acústica de salas,
processamento de sinais e eletroacústica. Sua pesquisa é dedicada a duas linhas principais: a medição
in-situ das características de absorção e espalhamento de materiais acústicos e a acústica computacional.
Na medição in-situ da absorção e espalhamento sonoros várias técnicas podem ser usadas, incluindo os
arranjos de sensores, técnicas de regularização e aprendizado de máquina. Na acústica computacional,
o trabalho de pesquisa foca no desenvolvimento de plataformas open-source para a simulação em
acústica de salas.
4.2 Entrevista com o criador do Trem
Nesta seção temos uma pequena entrevista com perguntas e respostas com o professor Eric Brandão.
1Utilize o Acrobat PDF Reader para poder ver a animação clicando no botão de play abaixo dela.
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1. Como foi a motivação para começar o projeto e o nascimento do programa?
Houve motivações de diferentes naturezas. Primeiramente, a ideia era compreender a fundo
e dominar as técnicas de simulação em acústica geométrica, tão utilizadas em acústica de
salas. Também identifiquei que havia uma necessidade de aprofundamento nas linguagens de
programação Python, Matlab e C++, particularmente na combinação entre elas. Outra motivação
é que a implementação de um código de simulação permite a criação de metodologias de
pesquisa mais abrangentes, que não seriam possíveis com software comerciais, que eles têm
uma interface fechada. Por fim, posso dizer que também houve uma motivação econômica, no
sentido de tornar a Engenharia Acústica da UFSM (e outros grupos parceiros) tão independentes
quanto possível das licenças comerciais, que podem ter um custo elevado.
2. Como foi a decisão sobre os métodos empregados?
O projeto se iniciou em 2018 usando a linguagem Matlab, que era a que eu mais dominava
na época. Como esta é uma linguagem interpretada, ficou claro que seria um software muito
lento dessa forma. Assim, decidi fazer uma combinação, usando Matlab para a interface de
entrada e saída de dados, e a linguagem C++ para a parte computacional mais pesada (observe
a Figura 18). Ao fim de 2019, apresentei o projeto a um colega do ramo da engenharia de
software (Gonçalo Morgado [14]), que sugeriu a migração do projeto para uma linguagem que
pudesse ser totalmente open-source e integrada ao Blender
2
(um software também open-source
para modelagem 3D). A partir daí, migramos para a utilização de Python e C++ com diversas
melhorias de processamento em relação à versão anterior (veja a Figura 19).
3. Em que etapa de evolução o software se encontra? E quais os planos futuros?
Pode-se dizer que o software é composto de dois projetos independentes. O primeiro é o motor
de cálculos, o qual descrevi nas perguntas anteriores. Este é inteiramente baseado em traçado
de raios, com algumas melhorias discutidas na referência [14]. O segundo projeto é a interface
de usuário, implementada por meio de um pacote que pode ser instalado no Blender. Ainda
temos muitas limitações em relação aos comerciais e esperamos melhorar o projeto no futuro. A
interface com usuário requer um tipo de atenção específica da ergonomia de software. para o
motor de cálculos, pretendemos implementar um modelo híbrido (fontes virtuais e traçado de
raios), a renderização de respostas mono e biauriculares, a inclusão de direcionalidade das fontes
etc. Na Engenharia Acústica, também temos conduzido pesquisa na implementação de métodos
de simulação mais apropriados às baixas frequências e uma integração com acústica geométrica
também poderá ocorrer no futuro.
4. O software é comercial? É aberto ou aberto para pesquisa?
Quais são os desafios para atrair usuários?
Osoftware é livre e o código fonte pode ser obtido no link:https://github.com/gmagno/ra. Seria
muito apreciado de minha parte ouvir os comentários dos usuários e saber que pesquisas vêm
sendo desenvolvidas com a ferramenta. Acredito que existam vários desafios aos usuários, no
entanto. Temos um investimento severamente limitado e isso faz com que não tenhamos um
instalador pra gerenciar os diversos pacotes que usamos. Além disso, nossa documentação ainda
é limitada, mas estamos trabalhando pra melhorar isso.
2https://www.blender.org.
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Figura 18: Figuras geradas na saída de dados da versão Matlab e C++.
Figura 19: Figuras geradas pela interface do Blender na versão Python e C++.
4.3 Funcionalidades do Trem
As principais funcionalidades podem ser encontradas na referência [14] em detalhes, mas posso citar
algumas de forma breve:
O código é livre, o que implica que você pode fazer várias coisas com ele que não pode fazer em
um software que apenas te expõe a interface com o usuário.
O código tem diversas funções e classes para facilitar a vida do pesquisador. Você não precisa
conhecer C++ profundamente para tirar vantagem do código em si, que as funções e classes
implementadas em C++ também recebem um código responsável por expô-las à linguagem
Python.
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ASTICA E VIBRAÇ ÕE S
no. 53, dezembro 2021 239
News & Reviews
A computação do traçado geométrico dos raios é desacoplada da computação da energia atingindo
cada receptor na sala. Isso implica que, se você troca um material de absorção, pode apenas
rodar a parte do código que calcula a energia, o que é bem mais rápido que calcular o traçado
geométrico dos raios.
O item anterior permite cálculos de incerteza em simulações de acústica geométrica usando o
método de Monte Carlo, algo que descrevemos brevemente na referência [14].
5. Considerações finais
Este artigo, em forma de encarte da A&V 53, buscou apresentar de forma abreviada o histórico e
contexto de técnicas de simulação para acústica de salas, bem como, a auralização que acompanha tal
evolução. Ademais, um dos propósitos foi aclarar o protagonismo de desenvolvimentos brasileiros,
fundamentados em pesquisas dentro das universidades.
Com isso, apresentou-se de forma pormenorizada os programas RAIOS, BRASS e Trem, desenvolvidos
respectivamente pelos professores Roberto A. Tenenbaum, Julio Torres e Eric Brandão todos de
universidades brasileiras, comprovando capacidade e sucesso, reafirmados por suas publicações na
área.
Incentivamos o/a leitor(a) a testar os programas e, eventualmente, tecer cooperações de trabalho e
pesquisa com os desenvolvedores.
Referências
1. SPANDÖCK, F. Akustische modellversuche. Annalen der Physik, v. 412, n. 4, p. 345–360, jul. 1934. doi: 10.1002/andp.19344120402.
2. KROKSTAD, A.; STROM, S.; SØRSDAL, S. Calculating the acoustical room response by the use of a ray tracing technique. Journal of Sound and
Vibration, v. 8, n. 1, p. 118–125, 1968. ISSN 0022-460X. doi: 10.1016/0022-460X(68)90198-3.
3. FONSECA, William D’Andrea. Software para simulação de acústica de salas. Disciplina EAC1032 - Auralização (2021). Universidade Federal de
Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS.
4. ALLEN, Jont B.; BERKLEY, David A. Image method for efficiently simulating small-room acoustics. The Journal of the Acoustical Society of
America, v. 65, n. 4, p. 943–950, 1979. doi: 10.1121/1.382599.
5. BORISH, Jeffrey. Extension of the image model to arbitrary polyhedra. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 75, n. 6, p. 1827–1836,
1984. doi: 10.1121/1.390983.
6. VORLÄNDER, Michael. Simulation of the transient and steady-state sound propagation in rooms using a new combined ray-tracing/image-source
algorithm. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 86, n. 1, p. 172–178, 1989. doi: 10.1121/1.398336.
7. LEWERS, T. A combined beam tracing and radiatn exchange computer model of room acoustics. Applied Acoustics, v. 38, n. 2, p. 161–178, 1993.
ISSN 0003-682X. doi: 10.1016/0003-682X(93)90049-C.
8. SAVIOJA, Lauri; SVENSSON, U. Peter. Overview of geometrical room acoustic modeling techniques. The Journal of the Acoustical Society of
America, v. 138, n. 2, p. 708–730, 2015. doi: 10.1121/1.4926438.
9. BALLESTEROS, Marcos L. Simulação numérica de acústica de salas. (Dissertação de mestrado) Universidade Federal do Rio de
Janeiro - PEM/COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, 1991. Disponível em: https://w1files.solucaoatrio.net.br/atrio/ufrj-pem_upl//THESIS/1660/
pemufrj1991mscmarcosdelimaballesteros_20150825122313512.pdf.
10. GOMES, Marcio H. A.; BERTOLI, S. R.; DEDECCA, Joao Gorenstein. Implementação de métodos para a simulação acústica e auralização de salas.
Acústica e Vibrações, v. 23, n. 38, p. 12–24, maio 2007.
11. SOARES, Murilo Cardoso; BRANDÃO, Eric; TENENBAUM, Roberto Aizik; MAREZE, Paulo Henrique. Low-frequency room acoustical si-
mulation of a small room with BEM and complex-valued surface impedances. Applied Acoustics, v. 188, p. 108570, 2022. ISSN 0003-682X. doi:
10.1016/j.apacoust.2021.108570.
12. SCHMID, Aloísio Leoni. Tecnologia nacional em simulação acústica para ver e ouvir ambientes futuros. Engenharia e Construção, v. 28, p. 31–34,
maio 2006.
13. MOURA, Henrique Gomes de. Simulação da propagação de ondas acústicas através de uma malha de guia digital de ondas. Dissertação (Disser-
tação de mestrado) Universidade Federal de Uberlândia, 2005. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14998.
14. BRANDÃO, Eric; MORGADO, Gonçalo; FONSECA, William D’Andrea. A ray tracing engine integrated with Blender and with uncertainty
estimation: Description and initial results. Building Acoustics, SAGE Publications Sage UK: London, England, v. 28, n. 2, p. 99–118, 2020. doi:
10.1177/1351010X20964758.
15. ISO 3382-1:2019 Acoustics Measurement of room acoustics parameters Part 1: Performance spaces. Geneva, 2009. Disponível em: https:
//www.iso.org/standard/40979.html#:~:text=ISO3382-1:2009specifies, andpresentingthetestreport.
16. ISO 3382-2:2008 Acoustics Measurement of room acoustics parameters Part 2: Reverberation times in ordinary room. Geneva, 2008. Disponível
em: https://www.iso.org/standard/36201.html.
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News & Reviews
17. ISO 3382-3:2012 Acoustics Measurement of room acoustics parameters Part 3: Open plan offices. Geneva, 2012. Disponível em: https://www.
iso.org/standard/46520.html.
18. CAMILO, Thiago S. Método híbrido para simulação de acústica de salas: combinação dos métodos de traçado de raios e transição de energia.
Dissertação (Dissertação de mestrado) Universidade Federal do Rio de Janeiro - PEM/COPPE/UFRJ, 2003.
19. TENENBAUM, R. A.; CAMILO, T. S.; TORRES, J. C. B.; GERGES, S. N. Y. Hybrid method for numerical simulation of room acoustics: Part 1
theoretical and numerical aspects. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 29, n. 2, p. 211–221, set. 2007. ISSN
1806-3691. doi: 10.1590/S1678-58782007000200012.
20. ALARCÃO, Diogo; COELHO, José Luis Bento; TENENBAUM, Roberto A. On modeling of room acoustics by a sound energy transition approach.
In: EUROPEAN ACOUSTICS ASSOCIATION. Proceedings of EAA Symposium on Architectural Acoustics. Madrid, 2000. p. 1–7.
21. BORK, Ingolf. Report on the 3rd round robin on room acoustical computer simulations Part I: Measurements. Acta Acustica united with Acus-
tica, v. 91, n. 4, p. 740–752, 2005. ISSN 1610-1928. Disponível em: https://www.ingentaconnect.com/contentone/dav/aaua/2005/00000091/00000004/
art00015.
22. BORK, Ingolf. Report on the 3rd round robin on room acoustical computer simulations Part II: Calculations. Acta Acustica united with Acus-
tica, v. 91, n. 4, p. 753–763, 2005. ISSN 1610-1928. Disponível em: https://www.ingentaconnect.com/contentone/dav/aaua/2005/00000091/00000004/
art00016.
23. TENENBAUM, Roberto A.; CAMILO, Thiago S.; TORRES, Julio Cesar B.; STUTZ, Leonardo T. Hybrid method for numerical simulation of room
acoustics: Part 2 Validation of the computational code RAIOS 3. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 29, n. 2,
p. 222–231, set. 2007. ISSN 1806-3691. doi: 10.1590/S1678-58782007000200013.
24. NARANJO, José F. L. Aperfeiçoamentos no código computacional RAIOS incluindo aurilização. Dissertação (Dissertação de mestrado) Univer-
sidade do Estado do Rio de Janeiro - PPGMC/IPRJ/UERJ, Nova Friburgo, RJ, 2010. Disponível em: https://www.bdtd.uerj.br:8443/handle/1/13844.
25. TORRES, Júlio C. B. Sistema de auralização eficiente utilizando transformadas wavelet. Tese (Tese de doutorado) Universidade Federal do Rio
de Janeiro - PEE/COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, 2004. Disponível em: http://www.pee.ufrj.br/index.php/pt/producao-academica/teses- de-doutorado/
2004/2004037002-2004037002/file.
26. NARANJO, José F. L. Inteligência computacional aplicada na geração de respostas impulsivas biauriculares e em aurilização de salas. Tese (Tese
de doutorado) Universidade do Estado do Rio de Janeiro - PPGMC/IPRJ/UERJ, Nova Friburgo, RJ, 2014. Disponível em: http://www.bdtd.uerj.br/
handle/1/13684.
27. TAMINATO, F. O. Redes neurais artificiais aplicadas à modelagem de HRIRs/HRTFs para gerar aurilização. Tese (Tese de doutorado) Univer-
sidade do Estado do Rio de Janeiro - PPGMC/IPRJ/UERJ, Nova Friburgo, RJ, 2018. Disponível em: https://www.bdtd.uerj.br:8443/handle/1/13714.
28. TENENBAUM, Roberto A.; TAMINATO, Filipe O.; MELO, Viviane S. G. Room acoustics modeling using a hybrid method with fast auralization
with artificial neural network techniques. In: OCHMANN, Martin; VORLÄNDER, Michael; FELS, Janina (Ed.). Proceedings of the 23rd International
Congress on Acoustics. Aachen: [s.n.], 2019. p. 1–8. doi: 10.18154/RWTH-CONV-238784.
29. TENENBAUM, Roberto A.; TAMINATO, Filipe O.; MELO, Viviane S. G. Fast auralization using radial basis functions type of artificial neural
network techniques. Applied Acoustics, v. 157, p. 1–8, 2020. ISSN 0003-682X. doi: 10.1016/j.apacoust.2019.07.041.
30. ASPÖCK, Lukas; BRINKMANN, Fabian; ACKERMANN, David; WEINZIERL, Stefan; VORLÄNDER, Michael. BRAS - Benchmark for Room
Acoustical Simulation. 2020. Online. doi: 10.14279/depositonce-6726.3, acesso em dezembro de 2021.
31. BRINKMANN, Fabian; ASPÖCK, Lukas; ACKERMANN, David; LEPA, Steffen; VORLÄNDER, Michael; WEINZIERL, Stefan. A round robin on
room acoustical simulation and auralization. The Journal of the Acoustical Society of America, v.145, n. 4, p. 2746–2760, 2019. doi: 10.1121/1.5096178.
32. MELO, Viviane S. G.; TENENBAUM, Roberto A.; SANTOS, Edna S. de O.; SAMPAIO, Gabriel B. R. Validação de programa de simula-
ção acústica de salas via intercomparação internacional e aferição de inteligibilidade. Acústica e Vibrações, v. 36, n. 53, p. 109–123, 2021. doi:
10.55753/aev.v36e53.29.
33. BRANDÃO, Eric; SANTOS, Edna S. O.; MELO, Viviane S. G.; TENENBAUM, Roberto A.; MAREZE, Paulo H. On the performance investigation
of distinct algorithms for room acoustics simulation. Applied Acoustics, v. 187, p. 108484, 2022. ISSN 0003-682X. doi: 10.1016/j.apacoust.2021.108484.
34. DALENBÄCK, Bengt-Inge; KLEINER, Mendel; SVENSSON, Peter. A macroscopic view of the diffuse reflection. Journal of The Audio Enginee-
ring Society, v. 42, n. 10, p. 973–987, 1994. Disponível em: https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=6927.
35. ÖZI ¸SIK, M. Necati. Boundary Value Problems of Heat Conduction. Dover Publications, 1989. (Dover Books on Engineering). ISBN 978-
0486659909. Disponível em: https://books.google.com.br/books?id=CSwbAQAAIAAJ.
36. SOARES, Murilo C. Ferramenta de código aberto para simulação em acústica de salas na região de baixa frequência. Dissertação (Dissertação de
mestrado) Universidade Federal de Santa Maria, PPGEC, Santa Maria, RS, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/handle/1/22615.
37. SOARES, Murilo C.; BRANDÃO, Eric; TENENBAUM, Roberto A.; ALVIM, Luiz A. T. F. A study case applying a method to retrieve complex
surface impedances from statistical absorption coefficients aiming room acoustics simulation using Boundary Element Method. In: INCE. INTER-NOISE
and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings. Institute of Noise Control Engineering, 2020. v. 261, n. 5, p. 1698–1709. ISSN 0736-2935.
Disponível em: https://www.ingentaconnect.com/content/ince/incecp/2020/00000261/00000005/art00085.
38. SANAGUANO, Daniel A.; LUCIO-NARANJO, Jose F.; TENENBAUM, Roberto A. A conceptual model for real-time binaural-room impulse res-
ponses generation using anns in virtual environments: State of the art. In: 2020 International Conference on Computational Science and Computational
Intelligence (CSCI). Las Vegas, NV, USA: IEEE, 2020. p. 572–578. doi: 10.1109/CSCI51800.2020.00102.
39. TORRES, Julio C. B. BRASS - Brazilian Room Acoustic Simulator. In: SOBRAC. XXVIII Encontro da Sociedade Brasileira de Acústica. Porto
Alegre: Galoá, 2018. ISSN 2238-6726. doi: 10.17648/sobrac-87152.
40. TORRES, Julio Cesar B.; ASPÖCK, Lukas; VORLÄNDER, Michael. Comparative study of two geometrical acoustic simulation models. Journal
of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 6, p. 300, May 2018. ISSN 1806-3691. doi: 10.1007/s40430-018-1226-1.
41. COX, Trevor John; DALENBÄCK, Bengt-Inge; D’ANTONIO, Peter; EMBRECHTS, Jean Jacques; JEON, Jin Yong; MOMMERTZ, Eckard;
VORLÄNDER, Michael. A tutorial on scattering and diffusion coefficients for room acoustic surfaces. Acta Acustica United With Acustica, v. 92,
n. 1, p. 1–15(15), 2006. ISSN 1610-1928. Disponível em: https://www.ingentaconnect.com/contentone/dav/aaua/2006/00000092/00000001/art00002.
42. OpenDAFF. An open source file format for directional audio content. 2021. Online. Acesso em dezembro de 2021. Disponível em: https://www.
opendaff.org.
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Article
Full-text available
A new hybrid simulation method for room acoustics is presented. It is grounded on two well known numerical simulation techniques for room acoustics. The hybrid method takes geometric acoustics for granted and uses an improved version of the classical ray-tracing technique for computing the specular reflections and a slightly modified energy transition method for simulating the diffuse reflections. The impulse responses (IRs) are. then computed by superposition of the specular and diffuse ones. The reverberant part of the. IRs gains a much more realistic aspect than the one obtained from either ones method alone. Both the ray-tracing technique and the energy transition method are reviewed and some improved features are discussed. The sound source and the receiver modeling are presented, including a new method for simulating the. head related transfer functions (HRTFs), and based on the wavelet technique, which provides a shorter time computation of the binaural impulse responses for auralization purposes. In a companion paper, entitled Hybrid method for numerical simulation of room acoustics: Part 2 - Validation of the. computational code RAIOS 3, a validation of the method in an international intercomparison with other softwares and measurements data is presented, showing the efficiency and the, accuracy of the proposed hybrid method over non-hybrid ones.
Article
Full-text available
There is a need to be able to quantify how sound is reflected from a surface, in terms of how it is spatially dispersed. In recent years, diffusion and scattering coefficients have been developed to enable room acoustic prediction models to be more accurate, and designers to evaluate the worth of diffusing surfaces. Two coefficients have been, or are about to be, enshrined in standards. With two coefficients being standardised, there is great potential for confusion. This paper is intended to bring together authors from different areas to explain where the coefficients should and should not be applied. In addition, this tutorial paper will revisit the rationale behind the coefficients and contrast the coefficient definitions and performance.
Article
This study examines practical aspects of room acoustics simulation using the Boundary Element Method (BEM). The Complex Room 2 of the benchmark for room acoustical simulation is used and the influence of sound source and material modeling is addressed. A 3-way dodecahedron with relatively large dimensions and a comparatively small studio monitor are modelled in BEM as monopoles. The effects of the localization and the measured sensitivity vs. frequency of such sound sources are addressed by comparing point-wise magnitude and phase spectra for experiment and simulation. Concerning the material characterization BEM needs the surface impedance, whereas this kind of input data is more difficult to find than the absorption coefficient. Thus, two retrieval methods are tested to synthesize surface impedance from absorption data. The first is a direct inversion and yields a real-valued surface impedance. The second is a constrained optimization yielding a complex-valued surface impedance. Both retrieval methods are compared for the original Complex Room 2, which is lightly dampened and in a simulated test scenario where a highly absorbent material is applied to the room’s ceiling.
Article
There are intractable problems with computer models of enclosed spaces using geometric acoustic assumptions. A new beam tracing method for finding image-receiver paths using triangular section beams is suggested where the source of these beams is omnidirectional and the beams do not overlap. A method of radiant exchange is proposed that produces a diffuse reverberant tail for an impulse response. There is no sharp division between the two models, rather the two overlap and the emphasis changes from the specular to the diffuse model.
Article
A new method for the calculation of room acoustical impulse responses is described, which is based on two well‐known computer algorithms, the ray‐tracing and the image‐source models. With the new method, the procedure of sieving the ‘‘visible’’ image sources out of the enormous quantity of possible sources is carried out by examination of the histories of sound particles. From the obtained list of visible image sources, the impulse response of the enclosure is easily constructed. The new method combines the advantages of the ray‐tracing process, namely, the relatively slow increase of computation time with the length of the impulse response, with the accuracy inherent to the image‐source model, which is even sufficient to calculate the Fourier transform, i.e., the steady‐state transmission function of the room, or to convolve the impulse response with sound signals.
Article
In this paper, the image model is extended to arbitrary polyhedra with any number of sides. This generalization makes it possible to model real concert halls much more accurately. The image positions computed by the method can be reduced to the directional impulse response in order to create audible simulations of the concert hall. Also, the image model can provide insight into the fundamental acoustical properties of different concert hall geometries. For example, the extended image model demonstrates that rectangular halls have an advantage over fan‐shaped halls with regard to spatial impression. We also show why the image model has fundamental advantages over another popular modeling technique, ray tracing.
Article
In the second part of this report the calculated room acoustical parameters (ISO3382) submitted by a number of users and developers are compared with the measured data of Part I. In three phases the recording studio of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig had to be modelled with an increasing number of geometrical details. The first phase with a simple model consisting of seven walls served to check the reliability of the software used and revealed for some participants some significant deviations from the expected values obtainable by applying Sabine's formula. For phase 2 and 3 the results of six programs are discussed here, some of them represented as mean values for a number of users applying the same programs. Most programs show good coincidence with the measured data, keeping track also of local variations of sources and receivers and the specified change of the curtain positions. Wave effects leading to sound fields of low modal density in the 125 Hz octave band are the reasons for higher calculation errors, because phase is not considered in the participating simulation programs. The accuracy of the absorption data, especially for the most absorbing surfaces, is crucial and determines the calculated decay times to a high degree. The increase of details in phase 3 for two diffusing areas was shown to have only little influence on the data obtained.
Article
In the third Round Robin on Room Acoustical Computer Simulation the music recording studio of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig served as simulation object. This first part of the report presents measurement results for the room acoustical parameters according to ISO 3382 which will serve as a basis in the evaluation of the computer simulations to be discussed in the subsequent second part. The report also describes absorption coefficient measurements on a special wooden structure used both as low frequency absorber and as diffusor. Above-average scatters in the measurements of the lateral fraction LF/LFC revealed asymmetries of the directional characteristics of the figure-of-eight microphones used. Strong local deviations of individual parameters in the 125 Hz octave can definitely be attributed to spatial fluctuations of sound pressure which in this octave band show a strong influence on all parameters due to the small volume of the room of 400 m3. A standing wave between ceiling and floor, which could not be discovered by the standard measurements, leads to clearly perceptible resonance effects and a local increase in the decay time as against the spatial mean value from 0.85 s to 1.45 s.
Article
The distribution of early reflected sound over the audience areas in concert halls is investigated, especially with respect to the shape of halls. The study is based on geometrical acoustics, using a ray tracing technique. The sound intensity is calculated by digital computer, and a graphical representation obtained. Test results for a rectangular and a fanshaped hall are given.