高级扬声器与箱体建模软件
EnclosureShop提供扬声器及其箱体的高级仿真和建模。一般的建模程序只提供简单的低阶理想化近似值，但EnclosureShop提供了大量出色的功能，包括：真正的声学网络分析、箱体高阶衍射分析、先进的扬声器模型、支持多个扬声器/腔室/端口(倒相管/被动盆)以及自定义箱体结构建模。
也许EnclosureShop中最重要的增强功能之一是革命性的新衍射分析工具。可以详细检查箱体形状和扬声器/端口位置的影响。几乎任何箱体形状和扬声器布局都可以建模为各种辐射域。EnclosureShop提供了一个功能齐全的3D编辑器，可以可视化箱体形状，并提供扬声器、端口和箱体的精确定位。
EnclosureShop的开放式架构和强大的功能将大大缩短开发时间，同时极大的提高仿真结果的质量，并展示了为什么二十年前LEAP能成为全球专业扬声器设计师（电声工程师）的首选工具。
功能特点
•革命性的衍射分析
•非线性声学网络模拟器
•自定义箱体结构分析
•远场、近场声压分析
•腔室、端口声压分析
•位移、速度、加速度分析
•360度水平/垂直指向性模拟
•53个参数的扬声器模型
•无限或有限体积空间域
•传感器参数向导
•快速设计和逆向扬声器设计工具
•全、半、四分之一和八分之一空间域
•OpenGL 3D图形和3D对象支持
•可缩放箱体和扬声器3D对象
•简明的快速入门指南
•实用的应用手册
简介
EnclosureShop提供的高级功能将要求许多用户从新的角度查看箱体建模，并且比过去更详细。这对用户提出了更高的要求。例如，不再可能仅通过输入单个Vab值来模拟箱体。现在必须定义箱体的详细尺寸和形状，以及箱体上所有扬声器和端口的3D空间位置。
EnclosureShop配备了超高性能衍射分析工具。这种革命性的衍射分析工具提供了对外部箱体性能的详细和准确的模拟。由于数值衍射计算方法取得了长足的进步，所以计算速度提高了几个数量级，并实现了比较实用的高阶分析。所有分析都是在真实的3D空间中进行的，在箱体周围进行360°全场仿真。
EnclosureShop提供的逼真和高度详细的分析要求可使仿真中所有对象的3D可视化。因此，提供了一个专门的3D布局编辑器，可以轻松操作箱体上的各部件。为各种类型的部件提供了预构建的3D对象，以及许多非常适合箱体仿真的专门编辑功能。
本手册将定义和解释EnclosureShop用于模拟扬声器及其箱体的一些重要的建模技术。这里讨论的许多主题将不会描述详细的操作。所以，以下页面中提供的信息仅用于介绍一些高级功能。
应用软件
程序主界面如下图所示。EnclosureShop是一个大型Win32程序，包含200多个对话框、广泛的2D和3D图形、各种后处理实用程序和许多的数值分析。所以为该程序创建了80多个专门的Windows®自定义控件。所有仿真都是利用频域和时域分析进行的。许多数值浮点例程都是用80x87汇编语言编写的，并使用Intel® VTune™性能分析器进行了高度优化，以最大限度地提高FPU性能并缩短分析时间。所有计算均以双倍（64位）或扩展（80位）浮点精度执行。
图表
EnclosureShop提供了大量的图表，每个图表都包含许多仿真结果的曲线。对设计的分析可以产生20-200条曲线。还可以导入其他曲线，以便在图表上显示和打印。
网盘密码：
扬声器建模
传统的扬声器建模已经存在了70多年。这种建模使用一组简化的固定常数来描述扬声器。在许多情况下，复杂的参数被假设为可以忽略不计，或者具有固定的常数值，以允许使用简化的近似解。虽然这种方法在几十年前非常合适，并且满足方便手工计算的实际需要，但现代电脑计算能力的进步允许进行更详细和更高级的分析。
箱体周围所产生的衍射声压都源于扬声器的90度离轴响应。模拟离轴性能中的误差可能会在箱体周围的整个模拟场中产生误差。这对于箱体侧面和后部的响应尤其重要，因为这些地方的声音都仅来自衍射。因此，真实的衍射分析要求使用真实的模型来研究扬声器的指向性特征。
EnclosureShop的扬声器模型使用两个参数——振膜的形状和类型来确定其基本高频特性。它们直接控制扬声器的辐射阻抗、指向性和离轴响应。这些参数极大地影响了扬声器的衍射建模。
■振膜剖面图
如下图所示，扬声器的振膜有三种常见的类型可供选用。带式高音扬声器和其他特殊扬声器有时需要选用平面振膜，但锥形和球顶振膜更常见。
■振膜形状
为了以广义的方式模拟所有可能的结构变化的特生，开发了一种点声源阵列的方法。每个点声源体现了其自身的指向性特征。附加的传递函数应用于阵列单元，从而能够模拟各种指向性特征。
每个扬声器由一组按所需几何形状排列的点声源建模，如图所示。每个形状模型中使用了二三十个阵列单元。这些点声源由一组合适的传递函数驱动，如振膜形状和类型参数所示。
■扬声器参数
EnclosureShop中包含的扬声器建模功能比过去的传统方法要详细得多。事实上，EnclosureShop支持三种不同的扬声器模型：STD、TSL、LTD.。标准模型STD使用一组最少的传统参数。TSL模型是LEAP-4的延续，LEAP-5中的新LTD模型增加了许多参数，用于在大动态范围内进行高度精确的仿真。
■扬声器各模型性能比较
LTD模型是通过对数十种不同电动式扬声器的实际测量开发的。在各种环境和操作条件下，绘制了1000多条曲线来开发该模型。每个都是在夹在刚性夹具中的自由空气中测量的。锥盆上还连接了一个加速计，可以直接测量位移、速度和加速度。动态测量完成后，固定音圈以获得阻断阻抗数据。
扬声器的阻抗函数非常重要。它表征了电气和机械系统。流过扬声器的电流是其阻抗的直接函数，因为它是由恒压源功率放大器驱动的。由此产生的声学响应从根本上与音圈电流有关，并受振膜振动产生的动生阻抗的额外影响。
为了说明STD、TSL和LTD模型与实际扬声器之间的差异，对大量实际扬声器进行了测量和参数化，范围从18英寸低音扬声器到1英寸球顶高音扬声器。这些测试的完整结果涵盖了300个图表，可在官网上下载。下面将给出一组10英寸低音扬声器的比较示例。
下图显示了与实际扬声器性能相比，三个模型的结果。LTD模型与实际测量值之间的良好相关性证明了LTD模型的优秀能力。这六个图表示从22mW到225W的功率电平。即使在30Vrms的最高驱动电平下，该模型也能很好地反映实际的非线性特性。在这个功率电平下，温升不是静态的，而是在整个扫描过程中变化的，导致可变音圈加热。应当注意，该模型以极高的精度再现了整个大功率范围内谐振频率和损耗的变化。
箱体建模
传统的箱体建模依赖于将箱体部件表示为简单的集总常数。许多部件都以这种方式估算，以产生简化的分析并便于计算。然而，真实的声学元件总是与频率有关，在许多情况下，声压或体积速度也与频率有关。
EnclosureShop包含许多箱体部件的复杂模型，并执行真正的声学电路分析。采用专门电路模拟器处理电声系统分析的独特要求。
支持对标准和自定义箱体结构进行分析。多个腔室、端口和扬声器几乎可以以任何配置布局。箱体可以在各种空间域中进行仿真，包括自由场和封闭空间，也可能包括边界反射。
■标准结构模型
箱体的结构是指部件的数量及其布局方式。有四种类型的部件可以组成一个箱体：外壳、腔室、扬声器和端口。任何箱体都定义有一个外壳，但可能有多个腔室、扬声器和端口。EnclosureShop提供了十种预定义的箱体模型，还提供了创建自定义结构的功能。右图显示了标准模型。
■自定义结构模型
自定义箱体是使用“自定义多腔箱体”对话框设计的。该对话框允许腔室以任何布局方式放置，并与它们之间的任何扬声器或端口连接。
箱体结构以通用格式显示，对所有腔室、扬声器和端口进行编号，如下图所示。每个扬声器的极性可以通过在隔板上从一侧翻转到另一侧来控制。以类似的方式来定义特定端口调谐的腔室。
■腔室
箱体可能不包含腔室（在参考和平面障板箱体的情况下），可能包含单个腔室，也可能包含多个腔室。每个模型对话框都有一个定义腔室属性的部分。
腔室可以使用非反射集总参数模型或包括反射的传输线模型来表示。这里最重要的参数是Vab。为了便于计算腔室体积，总是会涉及形状。
腔室还可以包括其体积中被纤维填充材料占据的一部分。提供了介质类型、介质密度和填充体积百分比的参数表。该填充材料用于吸收内部声反射。
EnclosureShop提供具有自动体积计算功能的预定义腔室形状目录。用户可以为维度变量赋值。然后，程序将计算内部实际净体积，包括有限壁厚的补偿。
对箱体的分析会产生每个腔室的几条曲线，包括声压响应。根据用户的兴趣，可以启用/禁用每条曲线进行显示。下图显示了腔室声压曲线的示例。
图中显示了两对典型的轴向和腔室响应曲线，玻璃纤维填充率分别为50%和0%。腔室响应曲线总是比自由场曲线高得多，因为进入腔室的辐射是被限制在有限空间内的。
这些图显示了通过外部轴向响应来反映的内腔反射，并清楚地说明了内部填充阻尼材料的优点。
■端口（倒相管/被动盆）
一个箱体可能包含一个或多个端口，每个端口可能代表一个倒相管（风管）或无源辐射器（被动盆）。每个模型对话框都有一个部分，用于定义特定位置的端口属性。
单击谐振频率Fp字段后，将打开另一个对话框来定义端口的详细参数，如下图所示。根据倒相管或无源辐射器的不同，会出现不同的字段。
倒相管(风管)还可以填充纤维类材料，用于外部阻尼控制和吸收反射。这些与腔室填充参数相似。端口可以用集总参数或传输线模型来表示。
对箱体的分析会为其中的每个端口位置生成五条曲线。下图显示了近场端口声压SPL曲线。
端口性能分析还可以包括端口内驻波反射的影响。这由图中的两条近场端口曲线显示。
根据腔室和端口设计，这些反射可能会也可能不会出现在轴向上外部箱体的响应中。
外壳建模
对于大多数读者来说，外部箱体定义的概念可能是新的。外壳指定了箱体的外部形状和尺寸。此规格参数是衍射分析所必需的。
箱体的外壳可能与腔室相同，也可能不同。例如，请分析下图显示的两种箱体模型。高通密闭式模型只有一个腔室。该箱体的外壳由单个腔室简单定义。然而，带通密闭式模型有两个腔室。具有多个腔室的箱体需要单独选择外壳。
EnclosureShop提供了18种预定义外壳形状的目录，如下图图所示。这些形状的尺寸变量可以由用户指定值。因此，标准外壳可以缩放或改变纵横比，以提供几乎无限数量的不同外壳。
■导入自定义外壳
还可以为任何箱体的外壳导入3D定义。支持三种文件格式：OBJ、DXF和3DS。OBJ和DXF格式是文本，而3DS格式是二进制。OBJ格式由Alias/Wavefront（现为Silicon Graphics Inc SGI）创建，通常用于Maya程序。Maya是为数不多的为真正的多边形编辑和表示而设计的图形程序之一。
虽然可以使用许多3D CAD或图形程序来设计箱体外壳，但您可能会发现，很少有程序能够正确导出具有所需干净多边形结构的对象。大多数图形程序不允许以所需的精度编辑多边形。即使可以创建正确的多边形，许多多边形也不提供将对象整体导出的方法，并将强制进行镶嵌。
然而，通过使用任何文本编辑器，也可以相对容易地通过手动方式创建适当的OBJ文件。在许多情况下，这种方法可能是唯一或最好的选择。生成正确OBJ文件的示例如下所示。用于此外壳的OBJ文件只需要37行文本。在为实际箱体生成箱体外壳模型时，通常需要进行一些简化。对每一个细节进行建模并不重要。这只会使衍射分析复杂化并延长其时间。任何边或面的影响大致与其在箱体上的大小成正比。因此，小外壳的细节相对不重要。
曲面必须表示为一个或多个相连的平面。下图的例子显示了弯曲的侧面是由五个平坦的垂直条带组成的序列。
外壳顶部和底部周围的顶点节点被分配了编号，如上图所示。三个视图中的每一个都显示了坐标轴和原点。
布局编辑器
这款特殊的3D编辑器仅用于箱体设计，包含大量独特而复杂的功能。编辑器最重要的功能之一是执行衍射分析所需的特定布局和定位规则。它还满足了以有意义的方式精确定位对象的简单方法的需求。通过为所有所需的3D实体使用预构建对象，进一步促进了这种方法。
布局编辑器提供了在箱体面上移动声源（扬声器和端口）的功能。声源可以放置在任何面上。上图的蛋形箱体示例中显示了各种声源位置的几个示例。
扬声器和端口是辐射源。声源可以是内部的，也可以是外部的。内部声源的位置对于外部声场分析并不重要，但外部声源的位置却至关重要。外部声源必须放置在壳体的外表面上进行衍射分析。
布局编辑器界面的元素如下图所示。除了大的查看窗口外，编辑器还有自己的菜单、工具栏和状态栏。编辑器本身实际上是一个大型程序。主窗口显示箱体和空间域的场景。根据箱体模型对话框中的选择，将显示不同的空间域。场景视图基于相机位置，并包括透视图。菜单包含许多不同的功能，用于显示和编辑场景。工具栏包含许多相同的菜单项，但也包含菜单中不可用的其他功能。底部的状态栏提供了许多用于缩放、位置、旋转角度和消息的数值和编辑字段。
衍射分析
当声波射向坚硬物体的表面时，会发生反射。当声波射向物体的边缘时，会发生衍射。因此，反射与表面的面积有关，而衍射与表面的边缘有关。一个点声源向一个物体辐射，接收点位于空间中的另一个点时，在这个位置接收到的声压是三种不同类型声辐射的总和：直达声、反射声和衍射声。
物体表面产生的反射声波的影响相对容易计算。然而，衍射声波非常复杂。它取决于声源的角度、接收点的角度和边缘的立体角。对于实际音箱箱体，扬声器通常安装在腔壁上，在这种情况下，直达声波和反射声波都是相同的。射向箱体边缘的声波来自声源的90度离轴辐射。因此，必须以合适的精度表示扬声器的离轴响应。所有箱体衍射都源于90度离轴扬声器响应。
在一个简单的音箱上，不同衍射阶次的轴向响应是什么样子的？
如下图所示。可以看到，0阶衍射显示了响应中的主要误差。实际上，这正是无限障板响应。通过一阶衍射，响应开始成形，但在低频下仍存在几dB的误差。通过二阶衍射，响应变得更加准确。衍射阶次的进一步增加只会产生微小的改进。然而，不同的外壳设计可能需要更高阶的衍射分析。
下面的极坐标图（指向性）显示了使用四阶衍射和6kHz解析频率的响应。使用极坐标图来评估衍射分析是非常重要的。一次就获得了箱体周围所有角度的响应。可以用来详细检查外壳设计和扬声器/端口位置的显著影响。
仿真精度
这里的图表展示了各种仿真与测量值的比较。各种不同的图表和数据显示了仿真的细节。
系统要求
EnclosureShop是一个极其密集的数值分析型Windows应用程序。该程序包含数百种数值数学算法，其中一些算法非常庞大，对CPU的浮点性能提出了一定的要求。
EnclosureShop将使用您的处理器所提供的所有速度，并且可能想要更多。设计的复杂性将在很大程度上决定所需的CPU功率和内存量。对于高阶存储模块，要求至少大于2GB空间（例如自定义扬声器阵列箱体）。对于更典型的简单箱体，内存使用量在50-250MB之间。
EnclosureShop还广泛使用3D图形，包括OpenGL®3D显示模式。为了获得最佳效果，建议使用16位至32位色深，分辨率至少大于1024 x 768。强烈建议使用具有硬件加速功能的高品质现代3D显卡，最好是独立显卡。
LEAP_EnclosureShop 中文汉化文件（会员专享）
EnclosureShop汉化方法：
1.将汉化文件包下载后，进行解压缩；
2.将解压缩后的文件复制到LEAP软件的根目录文件夹，覆盖原文件；
3.完成汉化，启动LEAP_ENC.EXE查看效果。
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