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| EASE4.0教程 |
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1.引言
EASE是the Enhanced Acoustic Simulator for Engineers的縮寫，意為增強的工程師聲學模擬軟件。作為優秀的商品化擴聲建聲設計軟件，EASE使建筑師,音響工程師,聲學顧問和建筑商可以預計建筑的聲學特性和擴聲系統（特別是揚聲器布置方案設計）特性。EASE最早是在1990年，ADA(Ahnert聲學設計公司)在Montreux舉行的88屆AES大會上介紹的。99年，該公司發布了ESAE3.0版。此后不久，JBL公司便決定停止開發他們自己的聲學設計軟件CADP2而轉向使用EASE。99年年末，ADA公司開始致力于EASE4.0的開發，并于2002年八月正式發布EASE4.0及相關的使用手冊和指南，這是EASE目前的最新版。本文主要介紹EASE軟件的基本結構，特點和使用，特別是EASE4.0的相對于3.0版所作的改進。
2. EASE4.0簡介石家莊音響公司m.fondu.cn
2.1 EASE4.0結構簡介
EASE4.0可以在Window98, Window2000, Window NT和Window XP的環境運行，不支持Window95,也不推薦WindowsME。軟件混合使用了聲線跟蹤法和聲像法，結合了前者模擬速度快而后者精度高的特點。由于EASE4.0在出售時封裝的不同，在主程序之外，會包括不同的計算模塊，這些計算模塊是ADA向別的公司或大學購買的。完整的計算模塊包括AURA, 房間聲學分析軟件（基于CAESAR算法）； EARS 4.0 雙耳試聽模塊4.0版，包含Vmax Transaural Stereo Imaging Software; EARS RT 4.0雙耳試聽模塊4.0版，包括Lake?Convolution and Vmax ? Transaural Stereo Imaging Software 。這些外掛的計算模塊和EASE 主程序中的各大計算模塊一起完成建聲擴聲設計的任務。
2.2 EASE4.0的新特點
EASE4.0繼承了EASE 3.0版的所有功能，讀入所有3.0中的揚聲器數據和工程數據（建筑的數據，形狀質地等等）自動轉換成新的格式。在此基礎上EASE4.0比3.0作了相當多改進。EASE4.0的新特點如下。
改進的用戶界面4.0的新外觀更加親切，圖標和菜單使用起來更便利。現在程序可以直接從一個模塊跳到另一個。無論是建立一個新工程，計算Mapping(繪制)還是聲線追蹤，都更簡便。4.0更傾向于以任務為導向，改變了以往的以數據為導向，這樣便于理解和使用。新的圖標直接指向各個功能，如計算直達聲，可以直接用鼠標選擇。還可以享受靈活的桌面，自己制定快捷鍵，直接進入各個子程序和模塊。更便利的模型導入和導出EASE 4.0中建筑模型的導入相對于EASE3.0更為簡單。
局部模型的對象定義使房間的建模更簡化。這個功能相當于AutoCAD中的生成塊，允許使用者選擇建筑模型中的任何項目包括線，面，邊緣，光，或揚聲器等等，把它們編成一組作為一個對象單獨存在。這個對象可以導入到模型里去，可以在三維空間里復制，旋轉，移動，也可以編輯和修正。這個功能大大節省了使用者的時間，縮短了25%-50%導入模型花費的時間。
增加了EASE Viewer（ EASE閱讀器）EASE4.0另外一個節省時間的飛躍是增加了EASE閱讀器，用戶可以保存和加載 EASEOpenGL 或Mapping文件。以前的EASE版本，mapping計算完之后要么打印，要么丟掉。如果再想看得話需要重新計算一遍，因為EASE沒有保存的選項。EASE4.0版改變了這種情況，允許將計算結果保存為EASEOpenGL 文件。載入這個文件可以顯示Mapping的計算結果，也可以隨時給mapping重新著色。OpenGL文件的使用使得Mapping中的所有的計算可以一次完成，然后保存、顯示而不用再次計算。EASE4.0也允許用戶將計算結果保存為文本或圖片格式。更完整的音箱數據EASE在它音箱數據庫里存儲了豐富的音箱參數，將音箱的幅度和相位分別畫在一個每格5度的球中，頻率為100到10KHz的1/3倍頻程。更精密的音箱數據包括每格1度和1/24倍頻程。
除此之外，EASE的聲源還包括人聲（男聲和女聲），并且提供管弦樂器和樂隊的方向性。EASE的早期版本不考慮音箱相位的不同。 EASE4.0升級了原有的音箱數據，一旦制造商提供了相位信息，可以直接添加到EASE的音箱數據庫。用戶也可以添加和修改音箱的相位信息。這使計算音箱組合的數據結果比以前更為精確。如果音箱數據來自EASE3.0，EASE4.0的計算則基于音箱頻率響應的最小相位行為。
EASE3.0中有一項擴展功能，在計算音箱組合的時候，EASE3.0的音箱合成濾波器允許用戶設定一個數以確定音箱組合中各個音箱的相對電平。新的濾波器允許在計算音箱或音箱組合的完全響應時使用相位/延時數據。這不僅使現有的模擬更接近實際情況，而且使用戶設計新的音箱成為可能。例如設計需要相位信息的DSP處理器音箱或控制音箱。添加的相位信息和相位球使模擬利用相位變化控制音箱陣列方向性的新的復雜陣列也成為可能。
EASE4.0也為音箱陣列提供了數據庫。用戶也可以在balloon程序下計算自定義自己的數據庫。目前EASE的音箱數據庫內包括的品牌如下：
A.C.E., Altec, APL, Apogee, Atlas, Bag End, B.E.S.T, Beyer ，Cannon, Celestion, Cervin Vega, Community，d & b, D.A.S., Dynacord, EAW, EVI，Fourjay, Frazier, Galaxy, H-Design, Icela，JBL, K & F, Klipsch, MacPherson., Meyer，Nexo, OAP, PAS, Philips, Quam, Ramsa，RCF, Renkus-Heinz, Sammi, Sound Sphere，Tannoy, TOA, Turbosound, University, Yamaha, Yorkville更完整的工程數據EASE4.0支持長文件名（255個字節）；EASE 4.0的材料數據庫支持長文件名，支持對所有材料的完整描述；在工程數據檢查程序中提供更詳細的信息；提供所用能得到的音箱制造商電話和地址。Mapping程序了添加了反射能量 EASE4.0中的standard mapping和render mapping函數也有所增強。
用戶可以自己規定一個時間作為早期反射聲的界限，EASE4.0會在standard mapping和render mapping中計算這個反射聲。EASE4.0中的局部聲線跟蹤法允許用戶在任意一個位置發出一條聲線，用來計算局部衰變時間。EASE3.0中所有的mapping都是在單個頻率下計算的。EASE4.0則可以選擇一次計算所有頻率（倍頻程可以選擇）下的所有參數，當然也可以選擇一次只計算所有頻率下的一個參數，或單個頻率下的一個或某些參數等等。探針模塊Probe的進步Probe探針模塊是聲線跟蹤ray tracing模塊的定點聲線跟蹤ray tracing impacts下的一個程序，用來計算房間某一點的脈沖相應等參數。EASE4.0中的Probe也有增強，可以計算調制轉移函數MTF (Modulated Transfer Function) 和快速語言傳輸指數 RaSTI (Rapid Speech Transmission Index)。EASE3.0中的RaSTI是由輔音清晰度損失Alcons計算而來的，而EASE 4.0則根據 RaSTI公式計算所有相關頻率下的值。probe可以計算房間脈沖響應的整個序列尾部或者ETC（能量時間曲線），對房間響應的描述更符合實際情況，并使局部衰減的計算也成為可能。實際上局部衰減時間即EASE2.1中的局部觀眾席混響時間。以上這些改進都將使EARS試聽模塊和ETC計算更加精確。增加了燈光，紋理和Vision子程序 EASE4.0中添加了3個附件，分別為EASE Vision著色引擎，紋理編輯器和燈光編輯器。加上了紋理，燈光，顏色，陰影后的建筑看上去會更加真實。
EASE Vision模塊是一個建筑著色引擎，EASE 4.0賦予建筑物的陰影更多的細節和更細膩的顏色，使建筑模型看上去更真實，雖然還沒有達到照片質量，但是已經比較接近。紋理編輯器和燈光編輯器提高了模型的真實感。燈光編輯器為模型加入了照明細節。可以通過鼠標來選擇燈源的位置，方向，顏色和強度。紋理編輯器使用戶可以輸入位圖格式的紋理，比如磚塊，地毯甚至是窗戶。這些紋理不僅可以模擬墻上的散射光，也可以模擬反射光（鏡面），透射光（玻璃），金屬光澤,自發光體（如監視器）等。新的計算模塊AURAAhnert博士和Feistel博士開始開發用于電聲顧問工作的聲學分析軟件（即后來的EASE1.0）時，只考慮了直達聲。后來他們加上了反射聲，引入了可聽化模塊Auralization。為了使Auralization聽起來自然，EASE需要計算1到4秒長的脈沖寬度。即使使用較快的計算機計算一個簡單的房間，也需要很長時間。所以，進一步計算后期反射聲是不現實的。所以，在開始可聽化模擬程序之前，EASE用一段統計估計而不是計算的數據加到計算出來的脈沖相應的前面一部分上，得到房間的脈沖響應。模擬的結果很理想，但如上面解釋過的，花費的時間很長，而且后期反射聲是近似結果。
為了解決這個問題，EASE4.0加入了AURA模塊，即Analysis Utility for Room Acoustics,房間聲學分析軟件當Ahnert博士和S.Feistel博士和ADA的其他開發者致力于研制EASE的時候，有幾家歐洲大學也在開發專門的建筑聲學軟件。Odeon (Denmark), CATT(Sweden), Caesar (Germany) 和 Ramstete (Italy) 即為其中的佼佼者。由于加入了擴散聲的計算，這些軟件就可以計算所有ISO3382歐洲聲學標準要求的房間聲學測量參數，被推薦用于房間聲學環境的完整描述。在增加了AURA后，EASE不再僅是一個擴聲系統設計軟件，同時也向聲學設計軟件邁進了一大步。這使EASE發展的趨勢發生了變化， AURA 模塊原型是德國Aachen大學開發的Caesar。最初作為一個學院派軟件，Caesar限制了自身的商業化用途。例如，Caesar只有一個全指向性的聲源。在AURA中，ADA公司為Caesar的音箱庫添加了大量商業音箱、音箱陣列和音箱組合。 與EASE中Probe的結合更增進了發展，這也是原來的Caesar中沒有的。但是最重要的是，AURA可以由脈沖相應計算所有的STI，這比在3.0或者更早版本中用Alcons來估計RASTI要來的進步多了。AURA計算房間聲學參數能達到格外精度，可以計算的項目包括：直達聲（Direct SPL），聲壓級（Total SPL），早期延遲時間(EDT)，RT,T10,T20,T30,清晰度（Definition）,重心時間（CenterTime）,LF,LFC,聲強，演講回聲（Echo Speech）和音樂回聲（Echo Music）。以前EASE允許使用者計算的聲學參數包括直達聲（Direct SPL）, 總聲壓級（Total SPL），輔音清晰度損失（Alcons）,快速語言傳輸指數（RaSTI）等，這些參數盡管包含了大量信息，但是如要完整地描述一個房間的聲學性能，設計者也需要考察如早期延遲時間(EDT), 回聲（Echo）, T-10, T-20和T-30等等參數，AURA妥善的解決了這個問題。AURA中的聲線跟蹤技術以一種新的運算法則推進了EASE的發展。
質點損失運算法則（The particle loss algorithm）這一選項（另外一個是能量損失energy loss algorithm）使計算接近快了20倍，在Mapping計算中結果非常理想。但是energy loss法則的結果精確性更高。AURA利用聲線跟蹤法計入了擴散的作用。EASE3.0不考慮壁面是光滑還是粗躁的。事實情況是，在現實中總有一定的散射發生。EASE4.0根據Lambert法則計入這種影響。但是EASE4.0中只有AURA模塊中考慮擴散影響。改進的聲線跟蹤模塊 （RAY TRANING） RAY TRANING是以聲線法分析聲場的方法。EASE3.0中反射聲最高階數是19階，EASE 4.0版取消了這個限制。
EARS模塊的增強EARS和EARS RT都是雙耳可聽化程序, 這些外掛的計算模塊區別在于運算法則不同。EARS和EARS RT是反映人耳的聽覺特性的計算模塊。EARS中的測試信號的產生是“離線”的，這是因為Binaural Auralization文件通常都很大，所以它們都被保存下來以備使用。而EAR RT通過LAKE卷積濾波器產生連續的可聽信號并且立即播放，信號的長度不受限制，也不被保存。EASE4.0里的EARS和EARS RT可聽化模塊也有所增強。EASE 3.0中的EARS模塊不會自動調節各個聲源間的聲壓，EASE 4.0取消了這些限制。4.0在房間不同的位置維持相同的聲壓關系。EASE4.0在聽眾名單中添加了Kemar人工頭，允許計算所需的雙耳計算參數。在EASE 3.0版中就有頭相關傳遞函數HRTF，但是這個函數不能以圖形表示。4.0取消了這些限制，使用近似音箱數據的球形顯示HRTF 球的幅度和相位。
3. EASE在電聲建聲設計中的應用
首先建立代預測廳堂的三維模型，可以在EASE中直接建模，更好的方法是利用AutoCAD等通用軟件建立模型，然后輸出為DXF文件，導入EASE中。
為了保證可以計算，EASE需要所建廳堂是沒有“洞”的，EASE提供了檢查“洞”的程序 。補完洞后，為各個面選擇材料，選擇音箱，布置音箱位置延時等等，然后進行計算和模擬，可以根據計算結果不斷調整上述選擇，直到得到滿意的結果為止。由于聲場的復雜性和某些因素的不可預測性，沒有模擬可以百分白的精確，但自90年以來，EASE的預測被證明是有效而可靠的。） EASE軟件在建筑聲學、建筑擴聲設計中有廣泛的應用。我們應用EASE對揚子江藥業大型會議廳工程進行了三維仿真計算。
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