Original title:
Modelování zvukového pole ozvučovacího systému
Translated title:
Simulation of sound field for public address sound system.
Authors:
Štěpáník, Jiří ; Schimmel, Jiří (referee) ; Skvaril, Šimon (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2025
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Abstract:
[cze][eng]
Tato práce zkoumá problematiku ozvučovacích PA systému a možnosti simulovat jejich akustický tlak v prostoru. Cílem bylo prostudovat metody modelování zvukového pole více reproduktorů pomocí analytických, numerických a geometrických metod a následně pomocí nich v práci realizovat simulace pomocí těchto metod v prostředí MATLAB pro soustavy zvukových zdrojů. Na tyto zdroje měly být aplikovány směrové charakteristiky reálných reprosoustav. Funkčnost simulací měla být následně ověřena měřením reprosoustav ve volném a uzavřeném prostoru. Nejprve jsou uvedeny základní teoretické principy fungování reproduktorů a reprosoustav a následně byl měřením analyzován jedno konkrétní PA systém. Z měření byly získány směrové charakteristiky jednotlivých reprosoustav tohoto systému, které následně slouží jako vstupní data k implementaci simulace šíření zvuku z PA v prostoru. Realizace simulací se skládá z teoretického popisu, návrhu a následného řešení pomocí funkcí v prostředí MATLAB, kde byla vytvořena i uživatelská aplikace pro snadné ovládání těchto funkcí a vizualizaci výstupních dat simulací. K simulacím se používá analytická metoda, geometrická metoda na principu zrcadlových zdrojů a numerická metoda na principech FDTD (Finite Difference Time Domain) pomocí volně dostupného MATLAB toolboxu k-Wave. V závěrečné části práce byla provedena ověřovací měření ve volném a uzavřeném prostoru, která slouží k porovnání reálných dat s výstupy jednotlivých simulací. Tato ověřovací měření jsou následně v práci vyhodnocena. Jsou uvedeny problémy spojené s volbou prostoru pro měření a náročností procesu. V neposlední řadě jsou také zmíněny vylepšení takových měření, ať už realizované či teoretické poznatky k nim. Úplný závěr práce je pak věnován celkovému zhodnocení průběhu práce, dosažených cílů a návrhů jakými způsoby by šlo výsledky práce zdokonalit.
This work examines the issue of PA sound systems and the possibilities of simulating their acoustic pressure in space. The aim was to study the methods of modeling the sound field of multiple loudspeakers using analytical, numerical and geometric methods and then to use them in the work to implement simulations using these methods in the MATLAB environment for sound source systems. The directional characteristics of real loudspeakers were to be applied to these sources. The functionality of the simulations was to be subsequently verified by measuring loudspeakers in free and closed spaces. First, the basic theoretical principles of loudspeaker and loudspeaker operation are presented and then one specific PA system was analyzed by measurement. The directional characteristics of the individual loudspeakers of this system were obtained from the measurements, which subsequently serve as input data for implementing the simulation of sound propagation from a PA in space. The implementation of the simulations consists of a theoretical description, design and subsequent solution using functions in the MATLAB environment, where a user application was also created for easy control of these functions and visualization of the output data of the simulations. The simulations use an analytical method, a geometric method based on the mirror source principle, and a numerical method based on the FDTD (Finite Difference Time Domain) principle using the freely available MATLAB toolbox k-Wave. In the final part of the work, verification measurements were performed in free and closed space, which serve to compare real data with the outputs of individual simulations. These verification measurements are subsequently evaluated in the work. Problems associated with the choice of space for measurement and the complexity of the process are presented. Last but not least, improvements to such measurements are also mentioned, whether implemented or theoretically discussed. The complete conclusion of the work is then devoted to an overall evaluation of the work progress, achieved goals, and suggestions for ways to improve the results of the work.
Keywords:
FDTD loudspeaker measurement simulation sound; FDTD měření reprosoustava simulace zvuk
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/252323
guest ::
