19、户外声音传播模拟与听觉化及建筑空气声绝缘模拟与听觉化

户外声音传播模拟与听觉化及建筑空气声绝缘模拟与听觉化

1. 户外声音传播模拟与听觉化概述

射线追踪、镜像源以及其他能得出传播路径能量和延迟的数值方法，都可用于确定虚拟场景中声音的物理行为。模拟的目的是预测环境中从声源到接收器的传播路径，这一过程完全基于数字输入数据，与室内场景的情况基本相同。不过，室内和室外模拟面临的主要挑战有所不同。室外场景需要考虑大量相关传播路径，包括衍射；室外声源（如街道、铁路和航空交通）数量可能比室内声学场景多很多，且声源通常是移动的；此外，大气并非均匀且时不变的。

2. 衍射模型的实现

• 衍射现象 ：衍射是声音传播中常见的重要波现象。当有限物体位于声源和接收者附近时，就会出现衍射。在城市环境中，声波的衍射起着重要作用，例如，远处街道峡谷中能听到但在接收位置看不到的紧急车辆、飞机、直升机、汽车、卡车和铁路车辆发出的声音，其能量部分甚至全部由衍射决定。
• 模拟挑战与解决方法 ：在虚拟环境的模拟和听觉化中，常用几何方法进行模拟，但模拟基于波现象的声音衍射会增加计算量。因此，需要对声音衍射计算进行近似处理。将衍射模型近似值集成到射线追踪的方法已得到发展和验证。对于户外噪声实时听觉化应用，扩展镜像源模型更具前景，可通过路径搜索算法和表示边缘频率相关衍射的滤波器来实现。
• 简化问题步骤 ：
  1. 根据场景几何形状找出主要传播路径，只关注相关可听贡献，以减少计算量。
  2. 高效实现和处理已找到的声音传播路径，识别基本衍射对象（如单个有限楔形体），并将