Transcript Difuzori zvuka - Akademija umetnosti

Prostorna akustika
Difuzori zvuka
Dobar difuzor treba da obezbedi
prostorno i vremensko rasipanje
zvučne energije
Difuzija zvuka je veoma značajna u akustici jer sprečava
pojavu jakih refleksija koje višestruko smetaju.
Ona doprinosi utisku da zatvoreni prostor akustički izgleda
(“zvuči” ) većim nego što je u stvavnosti.
U akustičkoj obradi prostorija difuzija je izvanredna
alternativa apsorpciji zvuka; može se primeniti za smanjenje
refleksija uz jednovremeno zadržavanje “živosti” prostora
(ne menjanje ambijenta)
Tipovi refleksija
Zvučni talas i prepreka
• Kada zvučni talas pogodi neku prepreku deo energije se izgubi
(apsorbuje ili prođe kroz prepreku) a deo se raspe ili reflektuje.
• Kada se zvučna energija raspe samo u jednom pravcu, pri čemu su
upadni ugao i ugao refleksije isti, kažemo da se radi o spekularnoj
refleksiji.
• Kada se zvučna energija raspe uniformno u mnogo pravaca i pri tome je i
vremenski rasuta kažemo da se radi o difuznoj refleksiji.
• Kod spekularne refleksije najveći deo energije je skoncentrisan u kratkom
vremenskom intervalu dok je energija pri difuznoj refleksiji raspoređena u
dužem periodu vremena.
Poređenje efekata
apsorpcije,
refleksije i difuzije
Modifikacija ravne površine –
difuzne refleksije
Kako se ravna površina može modifikovati da rasipa zvuk u
raznim pravcima a ne samo u spekularnom pravcu?
Tako da menja fazu i amplitudu reflektovanih talasa
Promena faze: reflektujuća površina promenljive
dubine
Promena amplitude: reflektujuća površina sa
reflektujućim i apsorbujućim zonama
Promena faze reflektovanih talasa – uslov za difuzne
refleksije
Promena amplitude reflektovanih
talasa – uslov za difuzne refleksije
Difuzori zvuka kroz vreme
 U starijim palatama i koncertnim dvoranama korišćeni
su vajarski i reljefni radovi, različiti ornamenti i stubovi
koji su (sa znanjem i namerom autora, ili bez njih)
doprinosili pojačanom rasipanju zvuka i formiranju
difuznog zvučnog polja.
• Difuzno zvučno polje je razultat refleksije zvučnih talasa
od velikog broja veoma složenih površina.
• Ove površine, iako često prekrasnog izgleda, imaju
ograničeno, prostorno i frekvencijski, rasipanje zvuka, jer
nisu akustički proračunate ili optimizirane kako je to
danas moguće uraditi.
Potreba za
difuzijom zvuka
nije nova
Lepo i funkcionalno, iako nije
akustički kvantifikovano i
optimizirano kako je to danas
moguće
Mechanics Hall Worcester
Grosser Musikvereinssaal Wienna
• Mnoge dvorane i prostorije za muzička izvođenja imaju
velike ravne površine kod kojih nastaju više spekularne a
manje difuzne refleksije zvuka.
• uobičajeno je da se ove površine “razbiju” različitm
geometrijskim oblicima radi povećanja difuznosti dvorane.
Gevandhaus Leipzig
Royal Festival Hall London
Berlin Philharmonie Berlin
Krajem dvadesetog veka, imamo povećan interes,
pri gradnji koncertnih dvorana, soba za slušanje,
kontrolnih režija, studija, prostotija za vežbanje
muzike i td., za primenom površina koje efikasno
rasipaju zvuk.
Schroeder-ovi difuzori 1D – sala za muzičke probe
Schroeder-ovi difuzori 1D – soba za slušanje
Schroeder-ovi difuzori 1D –
soba za vežbanje
Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 1
Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 2
Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 3
RPG optimizirani 1D difuzori – višenamenska sala
(Ben Davis High School, Indianapolis USA)
RPG optimizirani 1D difuzori – sala za bioskop
(Sinerama Seatle USA)
RPG optimizirani 2D difuzori – višenamenska sala
(Whiteland High School, Clark Presant, USA)
Osnovni parametri difuzora
Osnovni parametri difuzora
 Karakteristika usmerenosti - oblik raspodele zvučne
energije na polukrugu ili polusferi koja obuhvata difuzor
(daje se za svaki frekvencijski opseg i upadni ugao)
 Koeficijent difuznosti d – mera uniformnosti
reflektovane zvučne energije - pokazuje sličnost između
polarne karakteristike rasute zvučne energije i uniformne
raspodele
 Koeficijent rasipanja s () – odnos rasute zvučne
energije u ne spekularnim pravcima i ukupne
reflektovane energije
Rasipanje idealnog 1D difuzora
Rasipanje idealnog 2D difuzora
Karakteristike usmerenosti dva realna difuzora
Koeficijent difuznosti realnog difuzora i ravne
plovršine iste veličine
Koeficijent rasipanja s ( )
Ertot 1  
Espec  1   1  s   1   spec 
Escatt Ertot  Espec  spec  
s


Ertot
Ertot
1
Koeficijent rasipanja realnog difuzora
s ( )
Schroeder – ovi difuzori
Princip konstrukcije difuzora
Periodično raspoređen niz proreza (useka ili brazda) jednake
širine W.
Dubine proreza su definisane slučajnim brojevima primenom
matematičkih redova.
As an example, here are the depths for the popular N7
panel.
Well position
Well position
squared
Well position
squared mod 7
0
0
0
1
1
1
2
4
4
3
9
2
4
16
2
5
25
4
6
36
1
Miniimalna ili donja granična frekvencija radnog
opsega difuzora
Pri definisanoj maksimalnoj dubini difuzora dn(max) = dmax imamo:
f min
smax
c


N 2  d max
N=7 smax/N = 4/7=0,57; N=13 smax/N = 12/13=0,92
Maksimalna ili gornja granična frekvencija
radnog opsega difuzora
f max
c

2W  T 
W – širina procepa (brazde) difuzora
T – debljina zida procepa koja se u praktičnoj realizaciji mora uzeti u
obzir (T je obično .....).
QRD 734 1D
N=7,
60 cm x 60 cm x 23 cm
“Flutter free” 1D
N=7
30 cm x 10 cm x 3 cm
N=7, 1D
20 cm x 40 cm x 30cm
Nivo rasipanja Schroder-ovog (levo) difuzora i
ravne površine (desno) iste veličine
Jednaka energija u difrakcionim petljama
Višepojasni difuzori
Princip: difuzor u
difuzoru, slično kao
višepojasni zvučnički
sistem
Višepojasni difuzori
60 cm x 60 cm x 23 cm
Dvodimenzionalni
Schroeder – ovi difuzori
6
5
4
3
S8
S7
2
S6
1
S5
0
S4
1
2
S3
3
4
S2
5
6
S1
7
8
2D
60 cm x 60 cm x 10 cm
2D
60 cm x 60 cm x 18 cm
ekspandirani polistiren
2D
60 cm x 60 cm x 10 cm
ekspandirani polistiren
Preporučeno rastojanje od
difuzora
Preporučuje se da slušalac treba da se nalazi najmanje tri
talasne dužine udaljen od površina koje rasipaju zvuk.
Difuzori u sobama za slušanje imaju donje granične
frekvencije u opsegu od oko 300 – 500 Hz, što znači da
radna udaljenost slušaoca od ovih površina treba da bude
3 m ili više.
Ravna
površina
Prostorni dijagrami rasipanja
pojedinih tipova difuzora
1 D difuzor
2 D difuzor
Optimizirane krive površine
kao difuzori