La sensitività e la percezione del suono nei modelli di simulazione della room acoustics

CATT-Acoustic software plays a key role in the evaluation of the Room Acoustics. It is based on the theory of acoustic geometry to calculate the main indicators of the sound field; it provides results through maps, graphics and text files. Today it is widely distributed and used. The main purpose of this work is a sensitivity analysis of the software and the change in perception of the sound through one of the most important parameters of enclosed spaces acoustic: the reverberation time. In the present work, was evaluated the sensitivity of the software to changes with reference to different inputs: the diffuse reflection coefficient, the absorption coefficient of the materials, the level of discretization of the geometric model (through various simulations related in numerous case studies). The work was divided into three sections. The first part concerns state of the art of Room Acoustics. Have been examined theories to solve the acoustic field and its main indicators, prediction methods, the CAD model with a description of the software used for the analysis. The second part deals with the sensitivity of the software with constant and uniform inputs with frequency and reference surfaces. It was conducted a preliminary study on the effect of air absorption and the importance of the edges diffuse reflection in the modeling of enclosed spaces. In addition, has been analyzed the sensitivity of the software though constant inputs to surfaces excluding those related to seats, know in the literature. The third and last part, has been analyzed the sensitivity of the software with inputs that refer to reality project (to each surface and at each frequency has been assigned an absorption coefficient according to the material that characterizes it). Each part proposes an evaluation of the behavioral trends of reverberation time observed in various simulations and an analysis of the variation in perception of sound by the listener. It has been studied the level of discretization of the geometrical model in CAD for the analysis of the outputs by varying the diffuse reflection, the geometry and volume. Have been defined a new evaluation index of the degree of discretization, the index of discretization, ID, and a new factor to determine the importance of the sound reflecting surfaces of enclosed spaces, reflection diffuse factor, FRD. It proposes a method for the determination of the diffuse reflection coefficients at the design stage depending on the type of surface and its radius of curvature. It has also been defined a form factor and has been rated the performance of the output of the reverberation time according to it and to the volume of the enclosed space.

Il software CATT-Acoustic svolge un ruolo fondamentale nella valutazione dell’acustica degli ambienti confinati. Esso si basa sulla teoria della geometria acustica per il calcolo predittivo degli indicatori principali del campo sonoro; fornisce i risultati attraverso mappe, grafici e file di testo. Ad oggi è largamente diffuso ed utilizzato. Il lavoro svolto ha come obiettivo l’analisi della sensitività del software e la variazione di percezione del suono attraverso uno dei parametri più importanti nella valutazione dell’acustica degli ambienti confinati: il tempo di riverbero. Nel presente lavoro di tesi è stata valutata la sensitività del software alla variazione dei vari input: del coefficiente di riflessione diffusa, del coefficiente di assorbimento dei materiali, del livello di discretizzazione del modello geometrico (attraverso svariate simulazioni riferite a numerosi casi studio). Il lavoro è stato diviso in tre parti. La prima parte riguarda lo stato dell’arte della Room Acoustics. Sono state approfondite le teorie per la risoluzione del campo acustico e i suoi principali indicatori, i metodi di previsione, il modello CAD con una descrizione del software utilizzato per le analisi. La seconda parte si occupa della sensitività del software con input costanti e omogenei per frequenza e superfici di riferimento. È stato svolto uno studio preliminare sull’effetto dell’assorbimento dell’aria e sull’importanza della riflessione diffusa ai bordi nella modellazione di un ambiente confinato. Inoltre, è stata analizzata la sensitività del software attraverso input costanti alle superfici a meno di quelli riferiti alle sedute, noti dalla letteratura. La terza, ed ultima parte, analizza la sensitività del software con input che si rifanno alla realtà progettuale (ad ogni superficie e ad ogni frequenza è stato assegnato un coefficiente di assorbimento al variare del materiale che la caratterizza). Ogni parte propone una valutazione del trend comportamentale del tempo di riverbero riscontrato nelle varie simulazioni ed un’analisi della variazione di percezione del suono da parte dell’ascoltatore. È stato svolto, inoltre, un approfondimento sul livello di discretizzazione del modello geometrico in CAD per l’analisi degli output al variare della riflessione diffusa, della geometria e del volume. Sono stati definiti un nuovo indice di valutazione del grado di discretizzazione, l’indice di discretizzazione ID, e un nuovo fattore per determinare l’importanza delle superfici fonoriflettenti di un ambiente confinato, il fattore di riflessione diffusa, FRD. È stato proposto un metodo per la determinazione dei coefficienti di riflessione diffusa in fase di progettazione in funzione del tipo di superficie e del suo raggio di curvatura. Inoltre è stato definito un fattore forma ed è stato valutato l’andamento degli output del tempo di riverbero in base ad esso e al volume.