DIFUSOR - Con Varillas o Pozos, ¿ cuál diseño es el más eficaz ?

DIFUSOR - Palos o Pozos, ¿cuál es más eficaz ?
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DIFUSOR - Palos o Pozos, ¿cuál es más eficaz ?

En lo que respecta a los difusores, los "expertos" generalmente están de acuerdo en preferir los diseños con pozos en lugar de los de varillas. Sin embargo, mis investigaciones me han llevado a la conclusión de que, dependiendo del tipo de secuencia y las limitaciones de implementación, los diseños de varillas a menudo ofrecen mejores resultados cuando el número de celdas es sustancial. Después de seleccionar los difusores (generados al azar utilizando el "Mersenne Twister") que muestran características superiores a los modelos QRD, PRD, LSD y PWRD, de acuerdo con las predicciones de mi analizador utilizando el método de "fuerza bruta", me propuse examinar las similitudes en sus diseños para identificar los elementos necesarios para una difusión óptima.

Entrevista en Video

Objetivo del Estudio

En lo que respecta a los difusores, los "expertos" generalmente están de acuerdo en preferir los diseños con pozos en lugar de los de varillas. Sin embargo, mis investigaciones me llevaron a la conclusión de que, según el tipo de secuencia y las limitaciones de implementación, los diseños con varillas a menudo ofrecen mejores resultados cuando el número de celdas es alto.

Después de seleccionar los difusores (generados aleatoriamente a través del "Mersenne Twister") que demostraron características superiores a los modelos QRD, PRD, LSD y PWRD, de acuerdo con las predicciones de mi analizador utilizando el método de "fuerza bruta", emprendí el estudio de las similitudes en su diseño para identificar los elementos necesarios para una difusión óptima.

Inicialmente, abordé esta tarea estudiando los difusores compuestos por celdas reales de pozos, para luego compararlos con sus equivalentes compuestos por "pseudoceldas" de varillas. Contra todo pronóstico, los diez mejores difusores que utilizaban celdas reales de pozos fueron excluidos de los veinte primeros lugares cuando se basaron en "pseudoceldas" de varillas.

En este contexto, el objetivo de esta presentación no es detallar los numerosos análisis brutos de mi estudio, sino demostrar de manera pedagógica los factores que considero determinantes en el diseño del difusor óptimo.

El Problema de los Diseños de Pozos

QRD PRD LSD 1D 2D Diffuseur best Diffusor

El gráfico de arriba proviene del software de conceptualización y predicción acústica que desarrollo, la modelización 3D se realiza mediante un complemento de implementación en Google SketchUp. Representa tres tipos de secuencias de difusores, la primera fila representa la versión 1D en Pozos (a la izquierda) y en varillas (a la derecha) de una secuencia típica basada en el número primo 7. La segunda fila representa la versión 2D de la secuencia utilizando como base el número primo resultante de la operación 7x(7-1)+1=43, lo que da un total de 42 celdas formadas por 6 columnas y 7 filas. La tercera fila representa una versión simplificada de la secuencia para obtener el mismo número de columnas y filas, aquí 7x7, es decir, 49 celdas. La tercera fila de la columna de extrema derecha está vacía porque no existe una secuencia "oficial" simplificada de LSD (Lüke Sequence Diffusor).

La problemática más restrictiva que mencioné en el capítulo anterior sin duda se refiere al hecho de que los diseños basados en pozos (celdas) son complicados de realizar, ya que requieren la construcción de paredes para albergar un fondo de pozo.

Además, es importante tener en cuenta que las paredes deben ser lo más delgadas posible para limitar la amplitud de la reflexión especular que se produce en las superficies expuestas.

Por lo tanto, aunque el diseño de celdas de pozos es teóricamente óptimo, reemplazarlos por simples varillas simplifica en gran medida la construcción de la estructura y ofrece la oportunidad de multiplicar considerablemente el número de "pseudoceldas".

Análisis de los Difusores en el Mercado

diffuseur qrd 2D a puit diffusor well

3 difusores 2D de pozos y secuencia QRD simplificada y modificada.
A la izquierda, en 7 columnas y 7 filas https://www.thomann.de/fr/the_t.akustik_pro_series_cg_diffusor.htm
En el medio, en 7 columnas y 7 filas https://hofa-akustik.de/en/modules/diffusor
A la derecha, en 8 columnas y 8 filas http://www.rpgeurope.com/products/product/omniffusor.html

diffuseur puits vs batons cells vs sticks diffusor

2 difusores de 60cm por 60cm. El difusor de la izquierda es un QRD 2D simplificado en 7 columnas y 7 filas para 49 celdas, el difusor de la derecha proviene de una secuencia prototipo PSD versión 1 de Andy Mac Door en 30 columnas y 30 filas para 900 celdas.

Concretamente, si observamos el mercado en 2020, el mejor difusor con celdas reales está compuesto por unas cincuenta celdas para una estructura de 60cm por 60cm. Mientras que, para esas mismas dimensiones, el mejor de los difusores de varillas (creado por su querido redactor) está compuesto por 900 "pseudoceldas".

Por lo tanto, aunque la eficiencia teórica (tenga en cuenta "teórica") de la difusión en un plano temporal de una "pseudocelda" creada por varillas es mucho menor que un diseño con celdas reales rodeadas de paredes para formar pozos, el diseño con varillas simplemente "sortea" esta inferioridad al multiplicar considerablemente el número de varillas y, por lo tanto, de "pseudoceldas".

En este ejemplo, el diseño con varillas tiene 18 veces más "pseudoceldas" que el difusor con celdas reales. Además, el ancho y el grosor de estas varillas son cuatro veces más pequeños que el ancho de las celdas del difusor con celdas reales (de este ejemplo), lo que hace que el difusor con varillas actúe en un rango de frecuencias mucho más amplio en las frecuencias altas y de manera mucho más homogénea en el plano temporal (decaimiento energético lineal).

Además, los diseños con varillas generalmente tienen la ventaja de sufrir menos correlaciones de fase cuando dos o más ondas reflejadas por los pozos interfieren.

Esta reducción de las correlaciones de fase en comparación con los difusores de pozos se manifiesta a través de las "pseudopozos" que se forman entre varias varillas. Dado que tienen formas y tamaños diferentes a diferencia del difusor de pozos que tiene exactamente las mismas formas, los lóbulos de energía reflejada son prácticamente todos diferentes entre sí y, por lo tanto, tienen menos "probabilidad" de estar correlacionados.

Sin embargo, la secuencia juega un papel absolutamente primordial en este punto. Y dado que es mucho más fácil prever las correlaciones de fase con un modelo con celdas de la misma forma, como los modelos de pozos, es evidente que las mejores secuencias de difusores han sido desarrolladas y simuladas con este modelo teórico, lo que insinúa erróneamente que son igual de eficaces para los modelos con varillas, como mis simulaciones BEM han demostrado perfectamente.

Comparación Teórica Pozos vs. Varillas

En esta simulación tipo "tanque de ondas" (visible en la animación anterior), se puede observar el fenómeno de dispersión y de decaimiento energético de una onda sonora incidente a 0° (directa) cuando se encuentra con diferentes diseños de difusores.

La primera columna titulada "RS" (Reflexión Especular) sirve como punto de referencia al mostrar la reflexión especular que ocurre con un objeto masivo del mismo tamaño, permitiendo así una comparación con los difusores de las otras columnas.

A partir de estos ejemplos, se observa que los modelos basados en varillas presentan un campo de difusión ligeramente más uniforme que los diseños basados en pozos. Esto sugiere que el efecto de peine (caracterizado por crestas y valles perceptibles en el punto de escucha) será menos pronunciado con los difusores de varillas en comparación con los difusores de pozos.

Para apreciar mejor esta diferencia, se recomienda pausar la animación y observar cómo el "alisado" se traduce en una "imagen" ligeramente más difusa.

En la simulación mostrada arriba, se observa una onda sonora incidente a un ángulo de 45° con respecto al difusor.

Aunque el fenómeno de "alisado" es ligeramente más pronunciado con los difusores de varillas, lo que representa una ventaja, los diseños basados en varillas encuentran más dificultades para capturar la energía proveniente del frente de la onda sonora que roza el difusor (pausar en el undécimo segundo).



Las animaciones presentadas arriba y abajo son en realidad segmentos de las animaciones anteriores, con el propósito de resaltar la capacidad de almacenamiento de energía de la onda sonora cuando alcanza el difusor.

En cuanto a este aspecto, es innegable que los difusores de pozos tienen una capacidad mucho mayor que los diseños basados en varillas. En este contexto, los difusores de pozos muestran una capacidad casi 3 veces mayor que los diseños basados en varillas.

Por lo tanto, los difusores de pozos inducen un decaimiento de energía notablemente más largo que los diseños basados en varillas. Por lo tanto, es razonable suponer que, para obtener resultados similares, las celdas (varillas) de los difusores basados en varillas deben ser aproximadamente 3 veces más estrechas que las de los diseños basados en pozos. Sin embargo, esta suposición depende nuevamente de la secuencia, ya que para realizarla, la diferencia de altura entre las varillas debe ser lo suficientemente grande como para generar un "pseudopozo" con la profundidad adecuada.

Sin embargo, se puede cuestionar la pertinencia de optar por un decaimiento más prolongado sacrificando un decaimiento más suave. Especialmente teniendo en cuenta que el tratamiento acústico de los espacios dedicados generalmente implica la reducción de la reverberación y la influencia de las reflexiones especulares. Desde este punto de vista, es evidente que los difusores basados en varillas parecen más adecuados.




Conclusión, el diseño basado en varillas es el mejor

En conclusión, es notable que los diseños basados en varillas generan reflexiones ligeramente menos nítidas (más suaves) que las derivadas de los diseños basados en pozos, lo que constituye una ventaja.

Desde el punto de vista temporal, los diseños basados en pozos superan con creces a sus contrapartes, lo que se traduce en un decaimiento de energía mucho más largo.

Sin embargo, se puede cuestionar la pertinencia de optar por un decaimiento más prolongado sacrificando un decaimiento más suave. Especialmente teniendo en cuenta que el tratamiento acústico de los espacios dedicados a la escucha generalmente implica la reducción de la reverberación y la influencia de las reflexiones especulares. Desde este punto de vista, es evidente que los difusores basados en varillas parecen más adecuados.

Además, es importante destacar que las secuencias populares como las de los QRD y los PRD no están intrínsecamente optimizadas para los diseños basados en varillas. Por lo tanto, es necesario diseñar una secuencia dedicada que resalte el potencial de suavizado de los lóbulos de energía inherente a los diseños basados en varillas, favoreciendo la alternancia entre alturas pequeñas y grandes de las celdas.

En última instancia, el diseño basado en varillas tiene todas las ventajas deseadas para el tratamiento de las salas dedicadas a la escucha, especialmente porque su implementación permite multiplicar fácilmente el número de celdas en comparación con los diseños basados en pozos.