影院聲學模擬軟件CARA
一、房間基礎（新房間設計向導）
New Room Design'可以方便地進行一個新文章的基本設置，有四項：房間平面圖模板、尺寸、墻面材料和揚聲器配置。
首先要選擇一種房間平面模板，可以是簡單的矩形，也可以是其它的，如 L 形。
在第二頁，你要定義房間的基本尺寸，按 F10 可以輸入非公制單位如英尺等。如何要做傾斜天花板，輸入房間的最大尺寸。
注意：房間的高度在向導關閉后就不能再修改。
第三頁，選擇基本材料。地板、墻、天花板的材料決定聲學特性(吸聲系數)。
“Grid points level”定義網格水平面高度，推薦與聽音耳朵齊平。默認 100cm 是假設聽音者坐在沙發上。
最后一頁，選擇你的揚聲器配置?？梢赃x擇立體聲、四聲道等環繞聲配置。
CARA 2.1 PLUS 包含10種數字環繞配置，可以適應未來的發展需要。
二、修改房間平面結構
如果房間模板中沒有你的房間類型，你可以選擇最相近的模板，然后對平面結構進行修改。從 Draw 菜單中選Floor Plan。
選擇一個角落點或點擊墻內沿插入一個角落點。
使用 'Guidelines' 輔助線可以精確地度量你的房間平面。
單擊四周的標盡可以添加和刪除輔助線。在 View 菜單可以找到更多方便房間設計的工具。
他們是：
'Snap to Floor Plan' 吸附到平面結構
'Snap to Object Points' 吸附到對象點
'Use Guide Lines' 吸附到輔助線
'Use Grid' 吸附到網格
三、插入家具
從 Edit 菜單選擇 Load Group 就可以從 CARA 的家具數據庫中選擇家具放入你的房間設計。另外，你也可以自定義家具。家具都是幾個 3D 對象組合而成，并會保存數據庫中，可以用于其它的房間設計中。
在房間設計中，3D 對象（家具）可以任意扭曲和移動。3D 對象不僅用來模擬家具，還可以用于更多的應用場合，如內部的墻壁、門框、窗臺、托梁、傾斜的天花板、平臺等。但是，你要考慮如自動位置優化等的計算時間，會隨房間內反射或吸收面的數量增加而增加。因此不必考慮全部的家具。家具的放置靠近揚聲器或聽音者音染的影響最大。同樣大家具也比小家具影響大。
另外，新版 CARA 2.1 PLUS 的功能 'Acoustic Ambiance（聲學環境）'評估你房間的聲學特性并提出一些改進意見。
因此，房間設計中有2個建議：
新建一個詳細的房間設計，確保包括所有的家具和材料表面。詳細信息都在聲學環境（Acoustic Ambiance）分析中。
新建一個最簡的房間設計，只有主要家具。通過計算確定聲場和揚聲器和聽音位的優化，計算時間短但精度差些。
四、材料表面
房間墻壁和 3D 對象的材質可以從材料數據庫中選擇。材料的吸聲系數影響混響時間，進而影響聲學環境的評估。
你也可以定義墻內的特定矩形區域（材料表面），模擬門、窗、窗簾、地毯。通常它們的吸聲系數不同于各自的墻面。
材料表面和墻壁是二維的，因而不會增加計算時間，但 3D 對象是三維，如家具，會顯著增加計算時間，因為 3D 對象增加了房間內的吸聲和反射面。
使用輔助線可精確地確定材料表面的尺寸。
五、材料的選擇
房間墻壁和3D對象表面的材料從材料數據庫中選擇。材料數據中指定的吸聲系數會在對話框中用頻率響應圖顯示出來。
'Description' 里有所選材料的說明。
彩色區域顯示材料紋理，用在 3D 視圖和地板、天花板、墻壁的 2D 視圖中。
'Material Groups'說明材料分在哪一類中。
六、聲學環境
房間的聲學環境主要是通過混響時間體現出來，或聲源停止后到聲學場強度(能量密度)衰減60dB所經歷的時間。這個時間與房間的大小和房間內墻壁、家具對聲波的吸收密切相關。吸收強混響時間就知，吸收弱混響時間就長。
長混響時間：回聲非常強的房間
長的混響時間發生在大的、空曠的房間，如教堂，以及反射強烈的房間，如貼瓷磚的浴室。許多人形容這些房間的環境“活”，或“回聲”。這些房間中語言清晰度較低，聲音尖銳，拍掌會導致顫動回聲。這些回聲可能在房間不同的位置表現得更明顯。
短混響時間：擠或乏味的房間
短的混響時間發生在有許多聲音阻尼的房間。這使人感覺房間比實際的小。會使大多數人感覺房間環境“擠”或“乏味”。圖書館就是一個例子（注：應該是書庫）。人是根據混響時間來判斷房間的大小的。
混響時間會導致聲染色
通常的房間吸收高頻比低頻多，導致低頻混響時間比中頻或高頻的長得多。對話框中細紅線是一個感覺比較理想的房間的例子。綠線顯示理想的混響時間在頻譜上的上、下限?；祉憰r間偏離了這個范圍，人們就會感覺聲音不自然或有強的聲染色。
CARA 有助于你改善你房間環境
CARA 會幫你判斷混響時間在頻率上與理想范圍的偏移量。這些計算考慮了房間的結構也考慮了家具和材料的使用。這些計算與揚聲器系統無關。
經過計算，CARA 描述房間的聲學環境，并提出改進意見。通常是添加或移走家具，或改變房間表面的材料。
七、揚聲器和聽音位置
房間設計的最后一步是確定聽音位和從揚聲器庫中選擇揚聲器并放在實際位置。如果你先放置聽音位，主揚聲器的朝向會自動調整。
調整圍繞著揚聲器的位置區域（矩形），以及吸音位的位置區域。'Positioning Region'（位置區域） 可以通過矩形框來調整大小。你可以指定特殊形狀的位置區域，如 L 型或兩個單獨的矩形區域。當進行自動位置優化的進修，揚聲器和聽音位可以在這些區域內部移動，尋找最佳擺位。
用鼠標右鍵點擊揚聲器或聽音位，允許你調整位置區域到地板的距離和垂直高度。設計全部完成后，你就可以從 CARACAD 模塊的工具欄中點 CARACALC 開始房間的聲學計算了。
八、3D 房間的 3D 視圖
在'3D View'模塊你可以在你設計的虛擬房間中走動，檢查你的設計。
這在許多情況下都是非常有用的，根據平面圖來想象 3D 效果較困難。特別是你設計了一個復雜的房間結構如傾斜的天花板、老虎窗等。
一、位置優化
在運轉位置優化前，你必須從 Options 選項菜單中挪用 Parameter 參數設備。如，調劑最大反射次數 “Maximum Reflection Order”為4到5。
別的你可以利用一些位置優化的對稱約束條件。這些觸及到你的主揚聲器設置。你可以要求兩揚聲器間隔前或側墻相稱，這要從菜單 Options / Variational Ranges 當挑選。
在優化的進程，在主窗口中揚聲器和聽聲位的位置在每次優化完成后城市發生變化。同時假如預先顯現 SPL 頻次響應曲線（菜單 Results / Positional Optimization），也會更新。
計較跟蹤器(Calculation Tracer)顯現一步一步的優化進程。
你也可以隨時中斷計較，從 Calculations 菜單當選 Break。保存當前優化成果。
偶然需重新啟動優化，如調劑肇端位置、位置地區、最大反射次數今后。
二、可聽化 (Auralization)
操縱聲卡和耳機，你可以完成虛擬房間的聽音測試，如比力揚聲器在分歧位置的不同。
房間瞬態響應
可聽化計較從 Calculation 菜單起頭，在 'Transient Room Response' (TRR)中顯現成果。TRR 使 CARA 能肯定房間中聲染色對音樂重現的影響。
可聽化計較用牢固的頻次步長，0.1 ... 2.5 Hz。頻次基點總數最高為 500,000 個。相比力而言，CARA 的計較，例如特別計較、聲場計較，利用牢固頻次步長，在118頻次基點會有比力大的顆粒點(對數刻度)。
TRR 可以顯現和保存，便于進一步計較。經過菜單 Results/Auralization: RIA.
可聽化，聽音測試：
可聽化聽音測試比力原始音樂與房間中揚聲器的再現音樂。要建立揚聲器的音樂再現，原始音樂信號必須與房間瞬態響應夾雜。原始音樂信號和再現信號都要用聲音文件保存到硬盤上。然后利用 ETS Multi Media Player 來實現聽音測試。
原始音樂信號片斷是聽音測試必須的，挑選你最喜好的或你以為很好的片斷。音樂片斷應能供給很是寬的頻譜（低頻、中頻和高頻），而且全部音樂片斷中較平衡。例如：Jazz、POP 或搖滾音樂。
CARA CD-ROM 包括多種音樂樣本。
你也能夠用 ETS Multi Media Player 來比力多揚聲器的再現。與原始音樂樣本停止同一房間的分歧變化對照，如分歧的揚聲器位置。保存處置過的聲音文件，然后在播放器中停止比力。
補充說明：
房間瞬態響應 (TRR) 是在聽音位聲壓級隨時候的變化。從揚聲器發出單一的狄拉克（或增量）脈沖，丈量在聽音位的原始聲音和從墻壁、天花板、地板、家具的一次和屢次反射的聲音。
實在的狄拉克脈沖需要的帶寬不適用于揚聲器。CARA 經過在計較中挑選揚聲器范例來斟酌電-聲轉換。
CARA 的 TRR 計較基于在聽音位的分解聲壓頻次響應的傅里葉逆變更。
TRR 對話框顯現正和負的聲壓振幅，這些振幅平方的成果顯現在混響對話框中，可與特別計較中的高分辨力版本停止比力。
三、聲場計較
除了自動位置優化，在 CARA 中聲場計較是最常用、最重要的功用了。
首先，從 Options 菜單中挪用 Parameter，如調劑最大反射次數(Maximum Reflection Order)為4-5，為下一步的聲場計較，你假如不在意多花些計較時候，可以增加這個值。
聲場計較'Sound Field Calculations'肯定房間聲學的全數數據，在聽音者耳朵水平面上有 1,000 -3,000 個均勻散布的網格點。這些觸及到聲壓頻次響應、位置、說話清楚度，也包括房間中聲波的時候相關性。
聲場計較的成果基于揚聲器確當前位置。
按照這些成果，綜合斟酌聲染色(頻次響應的線性)、位置 (聲像)和說話清楚度，你可以找到最好的聽音位置。
假如揚聲器位置穩定，這可以取代位置優化 'Positional Optimization'。
四、計較參數 (Calculating Parameters)
此對話框答應你編輯計較參數。假如你沒法肯定你的調劑能否合適，點 'Standard'利用默許值，默許的設備合適大大都情況。
最大反射次數 Maximum Reflection Order 與計較精度有關，但也影響計較時候 'Calculating Times'。
假如你的房間包括很多的多面體，計較時候會大大增加。在這類情況下，你可以減小 'Maximum Reflection Order' 或刪除一些多面體（如刪除一些家具）。
啟用 complex 的墻阻抗 (Wall Impedances) 會增加計較精度和計較時候。默許墻阻抗是 real。
長的計較時候帶來較高的計較精度，這是根基法例。
可聽化參數最大長度 (Maximum Length) 和取樣率 (Sampling Rate) 界說房間瞬態響應的計較。TRR 是可聽化(聽音測試)的根本。TRR 包括了房間中房間聲學對音樂再現影響的全數信息。
計較時候 'Calculating Times' 對話框顯現可見房間多面體和全數房間多面體的數目。多面體數目取決于現實的房間設想，在起頭初次房間聲學計較前由 CARACALC 模塊決議。聲波只能在可見墻壁(多面體)上反射(和部分被吸收)。
別的，所需計較時候的預算也取決于最大反射次數'Maximum Reflection Order'。
計較時候只觸及到一個揚聲器和一個聽音位。全數計較時候是揚聲器數和聽音位數目的倍數。
對于矩形房間(無家具)的計較時候很是短 (最多1000次)，由于一切的反射聲波都可以在現實聲學計較前肯定和跟蹤。
五、計較跟蹤器
跟蹤器顯現當前聲學計較的狀態信息。進度條顯現觸及一個揚聲器和一個聽音位的時候花費。
在聲場計較時代，聽音位置 'Listening Positions' 數顯現還沒有被計較的數目?？梢噪S時停止計較，但計較成果會被刪除。
自動位置優化時代，顯現比來一次嘗試時的嘗試數 'Trials'、優化數 'Optima'，以及起頭偏移 'Start Deviation'、當前最好位置的優化偏移 'Optimum Deviation' 和當前偏移 'Current Deviation'。
位置優化也可以隨時停止，這類情況下，當前優化位置和響應的聲學成果可以被保存到硬盤。
六、比力: CARA 和實測
上圖顯現 CARA 計較的聲壓頻次響應(紅色)與實測成果(綠色)的比力。
聽音室巨細 (L/W/H) 8.06/5.87/2.62 m。在前面角落放有發泡橡膠吸聲器。前面是一個深 60cm的帶門書柜。左側墻還有一個約8平方米的書架。
二路測試揚聲器放置 90cm高腳架，距話筒3米，距前墻1.6米，距左側墻1.8米。
頻次響利用最大反射次數12計較。
比力顯現 CARA 計較和實測有很是好的婚配度。我們不曉得其他的聲學仿真軟件能否有這么高質量的婚配。能夠是其他軟件大多沒有斟酌復雜聲壓振幅的相位部分。此外，揚聲器模塊也能夠不非常切確。
例如，CARA 從 5 到 40,960Hz(間隔1/9倍頻程) 利用4000個復雜頻次響應 (圍繞揚聲器 1000個偏向，4種分歧的間隔)來模擬揚聲器的聲音輻射。
