Author: MilicaPavlovic

U trećoj fazi istraživanja se najpre se pristupilo modelovanju fakultetskog amfiteatra AH1A, a potom i akustičnih difuzora. Pri izradi panela, isprobano nekoliko algoritamskih varijacija za njihovo modelovanje u Grasshopperu (sa i bez ReMapa) kako bi se dobili što brži i bolji rezultati, ali i paneli koji su najlakši za fizičku izradu.

Primeri panela bez ReMap-a:

         

  

Primeri panela sa ReMap-om:

     

Kako različiti materijali drugačije reaguju i u većoj ili manjoj meri reflektuju zvučne talase, radi što preciznije analize prostora, naredni korak je dodavanje materijala svim lejerima (zidovi, plafon, pod, prozori, vrata i naravno paneli) osim lejera tačke (Points) koji predstavlja zvučni izvor i prijemnika zvuka koji nemaju geometriju, te nije potrebno dodati im materijal. Materijalizacija se izvršila upotrebom Pachyderma, koji istovremeno daje informacije o akustičkim karakteristikama datog materijala, gde je najbitniji koeficijent apsorbcije. Na slikama ispod prikazane su samo karakteristike panela i prozora, kao površina koje vrše najveći uticaj.

         

Potom sprovodimo algoritam isproban i objašnjen u prethodnoj fazi istraživanja, pri čemu koristimo jedan od Skyline panela modelovanih uz pomoć ReMapa (3. gore prikazan panel). Kao rezultat formiramo animaciju za datu prostoriju po sličnom principu kao i u prethodnoj fazi istraživanja.

 

Pomoću ovakvih vizuelizacija, možemo uočiti jasnu razliku koju čini upotreba akustičnih difuzora. Takođe, vidljivo je da se u prostoriji bez panela javlja više plavih čestica, te da se duže kreću u smeru napred-nazad, što nam nagoveštava da se javlja veliki eho u prostoru, dok je on znatno smanjen u prostoriji sa panelima.

Za finalnu analizu vrši se ispitivanje reverberacije (vreme trajanja zvuka) upotrebom Pachyderma.

Na slici ispod prikazana je uporedna analiza amfiteatra sa različitim brojem i modifikacijama postavljanja panela, kako bi se odredilo optimalno rešenje. Brojevi koji su dobijeni su izraženi u sekundama i to za svaki lejer (površinu koja utiče na rasipanje zvuka) posebno. Dalje se iz programa i redosleda lejera može (ukoliko je potrebno) proveriti koji lejer izaziva određeno vreme reverberacije od navedenih, čime se može delovati na modifikovanje karakteristika (npr. materijalizacije) specifičnog lejera koji prelazi ili ne ispunjava preporučene parametre.

Prvi zaključak koji se izvodi u procesu istraživanja vezan je za samo modelovanje akustičnih difuzora, pri čemu je uočeno da se bez upotrebe ReMap-a, tj. slike kao glavne reference, mogu izmodelovati najjednostavniji Skyline paneli koji bi pri tom uštedeli vreme izrade, s obzirom da bi se radili iz manje delova (podeljeni su po linijskim segmentima).

Finalno, na osnovu preporučene reverberacije za tipologiju auditorijuma i amfiteatara (koja iznosi od 1.5 – 2.5 sekunde) te gore sprovedene analize, zaključujemo i to da u prostoriji bez panela dolazi do prelaženja granice, dok se pri upotrebi samo zidnih panela javlja prekratka reverberacija. S toga bi za postizanje najboljih rezultata i maksimizaciju akustike bilo neophodno postaviti i zidne i plafonske – u ovom slučaju Skyline – panele.

Druga faza istraživanja podrazumeva isprobavanje načina funkcionisanja Grasshopper plugina Pachyderm pomoću kojeg će se sprovoditi uporedna analiza akustike jednostavne pravougaone prostorije sa akustičnim panelima i bez istih. Cilj je ustanoviti da li se datim programom mogu uočiti jasne razlike u rasipanju zvučnih talasa praznog prostora i istog takvog prostora ispunjenog panelima.

Nakon formiranja dve prostorije istih dimenzija, najpre je postavljena po jedna tačka (zvučni izvor) na istoj poziciji u obe prostorije, a potom su u jednoj od prostorija na sve zidove pozicionirani proizvoljni paneli (difuzori zvuka). Za potrebe ove faze, u SketchUp-u su izmodelovani najjednostavniji dvodimenzionalni, Skyline paneli koji vrše difuziju zvuka u oba pravca – horizontalnom i vertikalnom (slika ispod).

Potom je sprovedena algoritamska šema u Grasshopperu. Na slici ispod prikazan algoritam za jednu prostoriju koji je potom kopiran, pri čemu su se promenile samo glavne reference odnosno površine koje izazivaju rasipanje zvučnih talasa, a to su zidovi i paneli. U jednom segmentu izrade algoritma nastaje manji problem, gde se prilikom povezivanja ne uočava razlika u rasipanju talasa, međutim, daljim isprobavanjem i podešavanjem parametara koji utiču na animaciju se ubrzo rešio problem.

Jedan od prvih koraka je referenciranje (serije) Brep-ova za obe prostorije, odnosno površina od koje će se odbijati zvučni talasi, a to su zidovi i paneli (samo u levoj prostoriji).

*Svi referencirani lejeri selektovani su zelenom bojom.

 

Nakon toga sledi referenciranje postavljenog zvučnog izvora (govornika) preko Geodesic Source-a.

Potom pomoću Vector Star-a (Pufferfish plugin) postavljamo zvučne talase (u vidu sferno orijentisanih vektora) koje će govornik emitovati i usmeravamo ih ka najbližem zidu.

Konačno, podešavamo željeni broj odbijanja zvučnih talasa od površine, što će nam na kraju omogućiti vizuelni prikaz kretanja čestica.

Kao rezultat, dobila se simulacija rasipanja zvučnih talasa, sačuvana kao niz frejmova, koji su potom pomoću Photoshopa formirani u video zapis radi jasnije vizuelizacije rezultata.

 

Na prikazanim vizuelizacijama je veoma značajno razumeti gradijent, odnosno promenu boja čestica zvučnih talasa. Naime, kada simulacija počne, čestice su crvene (topli spektar), nakon čega se svojim kretanjem i rasipanjem od površine (zidove, plafon, prozore i naravno panele) polako počinju gubiti sve dok ne dođu do plave (hladni spektar). Što su akustični difuzori „agresivniji“, tj. bolji u hvatanju čestica i rasipanju istih unutar svojih zidova, to će se gradijent brže menjati, a samim tim i stvoriti bolju akustiku u prostoru.

Na osnovu ove analize, imamo dovoljno podataka na osnovu kojih možemo zaključiti da program funkcioniše, te će u narednoj fazi istraživanja akcenat biti na primeni isprobanog algoritma na primeru odabranog prostora auditorijuma. Nakon toga, za dati prostor će se uraditi i vreme reverberacije u cilju detaljnije analize i dobijanja merljivih rezultata.

– Oblast istraživanja: Akustika u amfiteatralnom prostoru.

– Tema istraživanja: Vizuelizacija i analiza uticaja akustičnih difuzora na smanjenje eha u velikim prostorima (auditorijumima).

– Stanje u oblasti: Trenutno u primeni postoje 1D i 2D difuzori – tzv. Šreder difuzori (Schroeder diffusors) za veštačko stvaranje optimalne i predvidive difuzne refleksije zvuka. Među dvodimenzionalnim (2D) difuzorima najčešće se upotrebljavaju Skyline, kvadratni (QRD), piramidalni, ali i druge forme panela. Kada su u pitanju softveri za vizuelizaciju i analizu akustike, poznati su Autodesk Ecotect Analysis, Odeon (SketchUp plugin), kao i nekoliko Grasshopper pluginova (Dolphin Acoustic, Snail i među novijima – Pachyderm).

https://www.slideserve.com/starr/prostorna-akustika

https://www.food4rhino.com/en/app/pachyderm-acoustical-simulation

– Problemi: Nedovoljno jednostavnih i jasnih softverskih analiza akustike u arhitekturi. Uglavnom su pronađeni primeri istraživanja akustike u sakralnim objektima, ali ne i u češćim primerima arhitekture – auditorijumima i amfiteatrima.

– Ciljevi istraživanja: Utvrđivanje optimalnog broja i postavke difuzornih panela koji bi poboljšali i maksimizirali akustične karakteristike prostora amfiteatra AH1A, Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu.

– Hipoteza: Upotrebom softvera dobićemo preciznu simulaciju rasipanja zvučnih talasa u odabranom prostoru i utvrditi da je moguće dostići preporučljivu reverberaciju zvuka primenom akustičnih difuzora.

– Kriterijumi: Odrediti dovoljan broj akustičnih difuzora koji će biti u okviru preporučene reverberacije zvuka za auditorijume i amfiteatre (od 1.5 do 2.5 sekunde).

– Metode: Algoritamsko modelovanje upotrebom Rhinoceros softvera, Grasshoppera i Pachyderm plugina.