DIFFUSER - Met Stokken of Putten, welk ontwerp is het meest effectief ?

De bovenstaande grafiek komt uit de akoestische concept- en voorspellingssoftware die ik ontwikkel, de 3D-modellering wordt uitgevoerd met een Google SketchUp-implementatieplugin. Deze grafiek toont drie soorten sequenties van verspreiders: de eerste rij vertegenwoordigt de 1D putjesversie (links) en de stokjesversie (rechts) van een standaardsequentie op basis van het priemgetal 7. De tweede rij vertegenwoordigt de 2D-versie van de sequentie met als basis het priemgetal dat voortkomt uit de operatie 7x(7-1)+1=43, wat resulteert in een totaal van 42 cellen gevormd door 6 kolommen en 7 rijen. De derde rij vertegenwoordigt een vereenvoudigde versie van de sequentie om hetzelfde aantal kolommen en rijen te verkrijgen, namelijk 7x7, wat resulteert in 49 cellen. De derde kolom van de derde rij is leeg, omdat er geen officiële vereenvoudigde LSD-sequentie bestaat (Lüke Sequence Diffusor).

De meest beperkende uitdaging die ik heb genoemd in het vorige hoofdstuk heeft ongetwijfeld te maken met het feit dat ontwerpen op basis van putjes (cellen) complex zijn om te realiseren, omdat ze de constructie van wanden vereisen om de bodem van de putjes te herbergen.

Bovendien moeten de wanden zo dun mogelijk zijn om de amplitude van speculaire reflectie te beperken die ontstaat op de blootgestelde oppervlakken.

Daarom, hoewel het ontwerp van putjescellen ongetwijfeld theoretisch optimaal is, maakt het vervangen ervan door eenvoudige stokjes de constructie van de structuur aanzienlijk eenvoudiger en biedt het dus de mogelijkheid om het aantal "nepcellen" aanzienlijk te vermenigvuldigen.

In de praktijk, als we de markt in 2020 bekijken, is de beste verspreider met echte putjescellen samengesteld uit ongeveer vijftig putjes voor een structuur van 60 cm bij 60 cm. Terwijl voor dezelfde afmetingen de beste van de verspreiders met stokjes (gemaakt door uw dierbare redacteur) bestaat uit 900 "nepcellen".

Daarom, hoewel de theoretische efficiëntie (merk op "theoretisch") van tijdelijke verspreiding van een "nepcel" gemaakt door stokjes veel lager is dan die van een ontwerp met echte cellen omgeven door wanden om putjes te vormen, maakt het ontwerp met stokjes eenvoudigweg "omzeilen" van deze inferioriteit mogelijk door het aantal stokjes en dus "nepcellen" aanzienlijk te vermenigvuldigen.

In dit voorbeeld heeft het stokjesontwerp 18 keer meer "nepcellen" dan de verspreider met echte putjes. Bovendien, omdat de breedte en dikte van deze stokjes 4 keer kleiner zijn dan de breedte van de cellen van de verspreider met echte putjes (in dit voorbeeld), zorgt dit ervoor dat de stokjesverspreider over een veel breder frequentiebereik in de hoge tonen en op een tijdelijke manier veel gelijkmatiger werkt (lineaire energieafname).

Bovendien hebben ontwerpen met stokjes over het algemeen minder last van fasecorrelaties dan ontwerpen met putjes, die optreden wanneer twee of meer golven die door putjes zijn gereflecteerd, interfereren.

Deze vermindering van fasecorrelaties ten opzichte van putjesverspreiders wordt geïllustreerd door de "nepputjes" die ontstaan tussen meerdere stokjes. Omdat ze variëren in vorm en grootte in tegenstelling tot de putjescellen van hetzelfde ontwerp, zijn de teruggekaatste energielobben praktisch allemaal verschillend van elkaar en hebben ze dus minder kans om gecorreleerd te zijn.

De sequentie speelt echter een absoluut cruciale rol op dit punt. Omdat het veel eenvoudiger is om fasecorrelaties te voorspellen met een model met cellen van dezelfde vorm als die van putjesmodellen, is ten onrechte aangenomen dat ze net zo effectief zijn voor stokjesmodellen, zoals mijn BEM-simulaties duidelijk hebben aangetoond.

In deze "golfbak" simulatie (zichtbaar in de bovenstaande animatie), kan men het verstrooiingsfenomeen en de afnemende geluidsenergie waarnemen van een geluidsgolf met een invalshoek van 0° (recht) wanneer deze verschillende ontwerpen van diffusors tegenkomt.

De eerste kolom getiteld "RS" (Speculaire Reflectie) dient als referentiepunt door de speculaire reflectie te tonen die optreedt bij een massief object van dezelfde grootte, wat een vergelijking mogelijk maakt met de diffusors in de andere kolommen.

Uit deze voorbeelden blijkt dat de modellen op basis van stokjes een iets gelijkmatiger diffuus veld vertonen dan ontwerpen op basis van putjes. Dit suggereert dat het kamereffect (gekenmerkt door duidelijk waarneembare pieken en dalen op het luisterpunt) minder uitgesproken zal zijn bij stokjesdiffusors in vergelijking met putjesdiffusors.

Om dit verschil beter te waarderen, wordt aanbevolen de animatie te pauzeren en te observeren hoe de "egaliserende" werking leidt tot een iets vager "beeld".

In de bovenstaande simulatie wordt een geluidsgolf waargenomen die onder een hoek van 45° op de diffusor invalt.

Hoewel het "egaliserende" effect iets sterker is bij stokjesdiffusors, wat een voordeel oplevert, hebben ontwerpen op basis van stokjes meer moeite om de energie op te vangen die afkomstig is van de voorrand van de geluidsgolf die langs de diffusor schraapt (pauzeer op de elfde seconde).

De bovenstaande en onderstaande animaties zijn eigenlijk het resultaat van een segmentatie van de eerdere animaties, met als doel de energieopslagcapaciteit van de geluidsgolf te benadrukken wanneer deze de diffusor bereikt.

Wat dit aspect betreft, is het onbetwistbaar dat putjesdiffusors aanzienlijk meer energieopslagcapaciteit hebben dan stokjesontwerpen. In deze context vertonen putjesdiffusors een capaciteit die bijna 3 keer groter is dan die van stokjesontwerpen.

Daarom hebben putjesdiffusors aanzienlijk langere energieafname dan stokjesontwerpen. Daarom is het redelijk om aan te nemen dat om vergelijkbare resultaten te bereiken, de cellen (stokjes) van stokjesdiffusors ongeveer 3 keer smaller moeten zijn dan die van putjesontwerpen. Deze aanname hangt echter weer af van de sequentie, omdat voor de realisatie ervan het hoogteverschil tussen de stokjes voldoende groot moet zijn om een "nepputje" van de juiste diepte te genereren.

Niettemin kan men zich afvragen of het zinvol is om een langere energieafname te verkiezen boven een zachtere energieafname. Vooral gezien het feit dat de akoestische behandeling van luisterruimtes in de meeste gevallen gericht is op het verminderen van nagalmen en de invloed van speculaire reflecties. Vanuit dat perspectief lijken stokjesdiffusors duidelijk geschikter.

Ter conclusie, het is opmerkelijk dat ontwerpen op basis van stokjes reflecties opleveren die iets minder scherp (zachter) zijn dan die van ontwerpen op basis van putjes, wat een voordeel is.

Op het gebied van tijdsweergave overtreffen ontwerpen op basis van putjes hun tegenhangers ruimschoots, wat resulteert in een veel langere energieafname.

Niettemin kan men zich afvragen of het zinvol is om een langere energieafname te verkiezen boven een zachtere energieafname. Vooral gezien het feit dat de akoestische behandeling van luisterruimtes in de meeste gevallen gericht is op het verminderen van nagalmen en de invloed van speculaire reflecties. Vanuit dat perspectief lijken stokjesdiffusors meer geschikt.

Bovendien is het vermeldenswaard dat populaire sequenties zoals die van QRD en PRD niet intrinsiek geoptimaliseerd zijn voor ontwerpen op basis van stokjes. Daarom is het noodzakelijk om een specifieke sequentie te ontwerpen die het gladstrijken van energielobben benadrukt dat eigen is aan ontwerpen op basis van stokjes, met de nadruk op afwisseling tussen kleine en grote celhoogtes.

Stokjesontwerp heeft uiteindelijk alle voordelen die men wenst voor de behandeling van luisterruimtes, vooral omdat de realisatie ervan het aantal cellen gemakkelijk kan vermenigvuldigen in vergelijking met putjesontwerpen.