В отличие от звукоотражающих и поглощающих материалов, которые только перенаправляют звуковые волны или снижают интенсивность отражений, акустические диффузоры создают пространственную и временную дисперсию звуковой энергии. Сдвигая в пространстве и задерживая во времени ранние отражения от ограждающих поверхностей, диффузоры могут заставить маленькую звукозаписывающую студию звучать, как большое полноценное помещение, а слушатель, находящийся в музыкальной комнате небольшого объема, может пережить ощущения, аналогичные посещению старинного концертного зала или классического театра.
К концу прошлого столетия во всем мире резко возрос интерес к применению в концертных залах звукорассеивающих поверхностей. Безусловно, это стимулировало их применение в комнатах для критического прослушивания и в студийных контрольных комнатах.
Катализатором процесса широкого применения акустических диффузоров послужили идеи и разработки профессора физики Гёттингенского университета (Германия) Манфреда Шрёдера (Manfred Schroeder), опубликовавшего в 1975 году свою фундаментальную работу на тему рассеянных отражений от поверхностей, построенных на принципе математической последовательности максимальной длины (MLS).
В 1970-х гг. Манфред Шрёдер со своими коллегами изучил более 20 известных европейских концертных залов. Выяснилось, что слушатели воспринимают звук в вытянутых в длину залах лучше, чем в широких. Шрёдер связал это с другим своим наблюдением, что зрителю приятнее слушать слегка отличающиеся друг от друга сигналы, поступающие в левое и правое ухо, чем абсолютно идентичные.
В широких залах ранние отражения поступают к слушателю от потолка. Эти отражения формируют очень похожие для левого и правого уха сигналы. В более узких и длинных залах первые отраженные сигналы поступают к слушателю от боковых стен и достаточно сильно отличаются друг от друга.
Возможно поэтому, многие современные концертные залы имеют неудовлетворительные акустические характеристики. Залы предпочитают делать более широкими, чтобы разместить больше посадочных мест, а для современных систем кондиционирования предпочтительнее низкие потолки. Для улучшения акустики таких залов, отражения от потолка должны были быть перенаправлены к стенам.
После проведения целого ряда исследований Манфред Шрёдер предложил для решения данной проблемы оригинальную звукорассеивающую конструкцию, названную впоследствии диффузором Шредера.
.jpg)
Фактически, диффузор Шрёдера представляет собой фазовую дифракционную решетку, которая рассеивает падающую на нее звуковую энергию в широком диапазоне частот, даже при большой величине угла падения.
Диффузор Шрёдера состоит из серии ячеек различной глубины, но одинаковой ширины, выполненных в корпусе из дерева, MDF или других листовых материалов. Разрез типовой конструкции диффузора (p=7) изображен на рисунке слева. Перегородки, разделяющие соседние ячейки, выполняются из жесткого материала и имеют толщину значительно меньшую по сравнению с шириной ячеек.
Конструкция диффузора основана на математической последовательности квадратичных вычетов (QRD) из теории чисел, исследованной А. М. Лежандром и С. Ф. Гауссом.
На проектной частоте диффузор обладает максимальной эффективностью рассеяния звуковой энергии.
Нижняя граница рабочего диапазона диффузора flow зависит от размера самой глубокой ячейки и имеет значение приблизительно на половину октавы ниже проектной частоты диффузора fo.
Верхняя граница рабочего диапазона fhigh зависит от ширины ячеек и не превышает значения fhigh=с/(2*W).
Перегородки, разделяющие соседние ячейки, должны быть выполнены из тонкого и жесткого материала. На практике толщина этих перегородок имеет конечную толщину t и поэтому в расчетах необходимо вместо ширины ячейки W применять сумму значений (W + t).
Диаграмма рассеяния звуковой энергии одномерного диффузора Шрёдера имеет форму полуцилиндра. Эта диаграмма зависит от угла падения звуковой энергии и подчиняется закону зеркального отражения. На рисунке слева изображены полярные характеристики рассеивания звуковой энергии диффузором Шрёдера (слева) и плоской отражающей поверностью при нормальном падении звуковой энергии.
Фундаментальные теоретические работы Манфреда Шрёдера дают возможность инженерам-акустикам проектировать и применять на практике эффективные звукорассеивающие конструкции с заданными акустическими характеристиками.
В качестве иллюстрации можно привести пример единственной в Европе раздвижной конструкции диффузора Шредера, смонтированной в референсной комнате прослушивания салона по продаже Hi-End техники "Мюзик Холл" (Киев).
Оригинал текста (с формулами) находится здесь: http://acoustic.ua/recommendations/587
