幾何聲學(xué)軟件raynois的介紹：

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

RAYNOISE系統(tǒng)的基本原理：
　　RAYNOISE系統(tǒng)實質(zhì)上也可以認(rèn)為是一種音質(zhì)可聽化系統(tǒng)（關(guān)于“可聽化”，詳見參考文獻［1］）。它主要以幾何聲學(xué)為理論基礎(chǔ)。幾何聲學(xué)假定聲學(xué)環(huán)境中聲波以聲線的方式向四周傳播，聲線在與介質(zhì)或界面（如墻壁）碰撞后能量會損失一部分，這樣，在聲場中不同位置聲波的能量累積方式也有所不同。如果把一個聲學(xué)環(huán)境當(dāng)作線性系統(tǒng)，則只需知道該系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)就可由聲源特性獲得聲學(xué)環(huán)境中任意位置的聲學(xué)效果。因此，脈沖響應(yīng)的獲得是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。以往多采用模擬方法，即利用縮尺模型來獲得脈沖響應(yīng)。80年代后期以來，隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)正逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。數(shù)字技術(shù)的核心就是利用多媒體計算機進行建模，并編程計算脈沖響應(yīng)。該技術(shù)具有簡便、快速以及精度可以不斷改善的特點，這些是模擬技術(shù)所無法比擬的。計算脈沖響應(yīng)有兩種著名的方法：虛源法（Mirror Image Source Method，簡稱MISM）和聲線跟蹤法（Ray Tracing Method，簡稱RTM）。兩種方法各有利弊［1］。后來，又產(chǎn)生了一些將它們相結(jié)合的方法，如圓錐束法（Conical Beam Mehtod，簡稱CBM）和三棱錐束法（Triangular Beam Method，簡稱TBM）［1］。RAYNOISE將這兩種方法混合使用作為其計算聲場脈沖響應(yīng)的核心技術(shù)［2］。
       RAYNOISE系統(tǒng)的應(yīng)用：
　　RAYNOISE可以廣泛用于工業(yè)噪聲預(yù)測和控制、環(huán)境聲學(xué)、建筑聲學(xué)以及模擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計等領(lǐng)域，但設(shè)計者的初衷還是在房間聲學(xué)，即主要用于廳堂音質(zhì)的計算機模擬。進行廳堂音質(zhì)設(shè)計，首先要求準(zhǔn)確快速地建立廳堂的三維模型，因為它直接關(guān)系到計算機模擬的精度。RAYNOISE系統(tǒng)為計算機建模提供了友好的交互界面。用戶既可以直接輸入由AutoCAD或HYPERMESH等產(chǎn)生的三維模型，也可以由用戶選擇系統(tǒng)模型庫中的模型并完成模型的定義。 建模的主要步驟包括： （1）啟動RAYNOISE；（2）選擇模型；（3）輸入幾何尺寸；（4）定義各面的材料及性質(zhì)（包括吸聲系數(shù)等）；（5）定義聲源特性；（6）定義接收場；（7）其它說明或定義，如所考慮的聲線根數(shù)、反射級數(shù)等。 用戶可以利用鼠標(biāo)在屏幕上從各個不同角度來觀看所定義的模型及其內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)的特性（用顏色來區(qū)分）。然后就可以啟動計算了。通過對計算結(jié)果進行處理，可以獲得所關(guān)心的接收場中某點的聲壓級、A聲級、回聲圖、和頻率脈沖響應(yīng)函數(shù)等聲學(xué)參量。如果還想知道該點的聽音效果，可以先將脈沖響應(yīng)轉(zhuǎn)化為雙耳傳輸函數(shù)，并將其與事先在消聲室錄制好的干信號相卷積，便可以通過耳聽到該點的聽音效果。

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

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

四、“局部降噪”技術(shù)的前景

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

工業(yè)噪聲控制

•確定機器設(shè)備產(chǎn)生的廠房內(nèi)噪聲聲壓級

•計算機器設(shè)備輻射到相鄰房間或者廠房外面的噪聲

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

環(huán)境聲學(xué)應(yīng)用

•評價來自高速公路、廠房等的噪聲沖擊

•設(shè)計優(yōu)化的隔聲屏障和障礙物（位置、長度、高度、材料等等）

室內(nèi)聲學(xué)應(yīng)用

•評估混響時間

•評估和優(yōu)化公共建筑內(nèi)的語音清晰度（地鐵站、機場候機樓、大型商場等等）

•選擇理想的揚聲器安放位置

•噪聲掩蔽系統(tǒng)的合理安置（比如圖書館）

•最少化昂貴的吸聲材料耗費，降低成本

•開放區(qū)域的語音清晰度和私密性研究（銀行、開放式設(shè)計室等等）

•音樂廳聲學(xué)設(shè)計（清晰度、可達性、混響、等等）

•漫散屏設(shè)計和安置

•不同房間布局的聲學(xué)方案對比

各組成模塊的結(jié)構(gòu)框圖

分別按下述四個方面對各模塊逐一說明：

主要功能概覽

Graphical User Interface 圖形用戶界面

• 基于OSF/Motif或者MS-Windows的圖形界面

• 直觀的下拉菜單

• 帶菜單快捷鍵的工具條

• 可以定制的工具條

• 在線聯(lián)機幫助

Geometry Interfaces 幾何接口

• DXF格式, 包含層信息

• 支持絕大多數(shù)的CAE幾何文件格式

Input data 輸入數(shù)據(jù)

•幾何輸入支持組的定義和屬性編號

•點選、框選、自由選擇

•封閉 和/或 開放的幾何模型

•根據(jù)Harris’模型的空氣吸聲

•材料屬性支持1/3倍頻程或者頻率表格

•支持吸收系數(shù)、散射系數(shù)、透射系數(shù)

•包含材料數(shù)據(jù)庫

•點、線、面板聲源（附加到多邊形側(cè)面）

•支持聲源方向性圖輸入，橫向和縱向極坐標(biāo)表格

•支持相干/不相干聲源

•場點：點、線、面、圓、圓柱、球面、六面體

Analysis 分析求解

•高效的虛源法搜索引擎（圓錐束和三角束法）

•基于聲線跟蹤方法的多階擴散反射

•連續(xù)尾部修正

•聲源和虛源衍射

•相干聲源窄帶分析

•面板聲源方法模擬透射

•可調(diào)整計算參數(shù)，比如聲線數(shù)、反射次數(shù)、時間窗等等

•使用平均自由路徑迅速統(tǒng)計計算混響時間

•同時計算標(biāo)準(zhǔn)圖、頻響函數(shù)、回聲圖等等

•豐富的聲學(xué)結(jié)果序列:SPL（聲壓級）, STI（語音清晰度）, RT60（60ms混響時間）, 等等

Postprocessor 后處理

•模型材料和聲學(xué)結(jié)果的可視化表示

•圖形結(jié)果：云圖、等值線、變形場等等

•頻響函數(shù)結(jié)果：帶各種選項的XY曲線圖（計權(quán)dB，F(xiàn)FT變換等等）

•回聲圖結(jié)果，可在幾何模型上繪制聲線路徑圖

Auralization

•雙耳脈沖響應(yīng)

•消聲室錄制好的干信號相卷積輸出：WAV, AU, AIFF等格式

關(guān)于本軟件的其它說明：

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

RAYNOISE系統(tǒng)的基本原理

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

RAYNOISE系統(tǒng)的應(yīng)用

RAYNOISE可以廣泛用于工業(yè)噪聲預(yù)測和控制、環(huán)境聲學(xué)、建筑聲學(xué)以及模擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計等領(lǐng)域，但設(shè)計者的初衷還是在房間聲學(xué)，即主要用于廳堂音質(zhì)的計算機模擬。進行廳堂音質(zhì)設(shè)計，首先要求準(zhǔn)確快速地建立廳堂的三維模型，因為它直接關(guān)系到計算機模擬的精度。RAYNOISE系統(tǒng)為計算機建模提供了友好的交互界面。用戶既可以直接輸入由AutoCAD或HYPERMESH等產(chǎn)生的三維模型，也可以由用戶選擇系統(tǒng)模型庫中的模型并完成模型的定義。 建模的主要步驟包括： （1）啟動RAYNOISE；（2）選擇模型；（3）輸入幾何尺寸；（4）定義各面的材料及性質(zhì)（包括吸聲系數(shù)等）；（5）定義聲源特性；（6）定義接收場；（7）其它說明或定義，如所考慮的聲線根數(shù)、反射級數(shù)等。用戶可以利用鼠標(biāo)在屏幕上從各個不同角度來觀看所定義的模型及其內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)的特性（用顏色來區(qū)分）。然后就可以啟動計算了。通過對計算結(jié)果進行處理，可以獲得所關(guān)心的接收場中某點的聲壓級、A聲級、回聲圖、和頻率脈沖響應(yīng)函數(shù)等聲學(xué)參量。如果還想知道該點的聽音效果，可以先將脈沖響應(yīng)轉(zhuǎn)化為雙耳傳輸函數(shù)，并將其與事先在消聲室錄制好的干信號相卷積，便可以通過耳聽到該點的聽音效果。