Diffuus geluid is het best te omschrijven als een gelijkmatig uitgesmeerd geluid. Het geluid heeft geen specifieke richting meer en reflecties verliezen definitie. In tegenstelling tot absorptie blijft de energie bij diffuseren behouden. De galm die overblijft in de ruimte ervaren mensen over het algemeen als ‘levendig’, ‘ruimtelijk’ en ‘aangenaam’.
Wat is de diffusie van geluid?
Laten we beginnen met het begrip diffusie. Hiervoor maken we gebruik van de uitleg in de Van Dale.
dif·fu·sie (de; v; meervoud: diffusies)
- vermenging van twee ongelijksoortige stoffen
- (natuurkunde) verplaatsing van een opgeloste stof van een plaats met een hoge naar een plaats met een lage concentratie van die stof
De tweede definitie geeft een uitleg voor het natuurkundige begrip. Laten we de opgeloste stof vervangen voor het begrip geluid, dan lezen we het volgende:
Verplaatsing van geluid van een plaats met een hoge naar een plaats met een lage concentratie geluid.
Het is dus de bedoeling om geluid te sturen in een andere richting. Hieruit kunnen we concluderen dat het een reflecterend oppervlak moet zijn. Vervolgens moet het een richting zijn waar een lage concentratie is van die stof. Geluid heeft vooral richting in de midden en hogere frequenties, zeker in een afgesloten ruimte. Op een plek waar geluid heen en weer kaatst tussen twee constructiedelen (twee evenwijdige wanden, plafond en vloer etc.) concentreerd het geluid zich op een as tussen deze twee oppervlakten.
Voorbeeld; tussen twee evenwijdige wanden die 10 meter van elkaar verwijderd staan reist de reflectie circa 33x per seconde door het midden van de ruimte. Elke wand reflecteerd het geluid circa 16x per seconde. Als dat geen concentratie van energie is! Bij het diffuseren van geluid sturen we het geluid dus een andere kant op dan waar het vandaan komt. Diffusoren doen dit over het algemeen door de energie in alle directies evenredig te verdelen.
Hoe werkt de diffusie van geluid?
De meest eenvoudige vorm van geluidsdiffusie bereik je door een geluidreflectie op te breken in kleine stukjes en elk onderdeel een andere kant op te sturen. Dit kan door een reflecterend oppervlak te voorzien van reliëf.
De groene pijl geeft hier het invallende geluid weer, doordat het oppervlak ongelijk is zal het uitvallende geluid opgedeeld zijn en in allerlei richtingen verder reizen. De verschillende deeltjes doen er elk iets langer of korter over om via het oppervlak terug te reizen de ruimte in waardoor een verandering in de timing van deze reflecties plaatsvindt. Door het verschil in tijd ontstaan fase verschillen in de verschillende geluidgolven. Deze zorgen ervoor dat scherpe pieken (zoals bij percussie in muziek en medeklinkers in spraak) verder worden uitgesmeerd en definitie verliezen. Het resultaat is een homogene galm die je kan omschrijven als levendig, ruimtelijk en aangenaam.
Waarom diffuseren?
Een rechthoekige ruimte met harde afwerkingen (bv. beton en glas) kan vermoeiend zijn om lang in te verblijven. Het geluid blijft tussen tegenoverstaande oppervlakten kaatsen waardoor gesprekken worden versterkt en mensen steeds harder gaan praten. Fun fact: dit wordt ook wel het “cocktail party effect” genoemd. Met absorptie neem je deze overvloed aan energie weg uit de ruimte. Een ruimte waar te veel energie geabsorbeerd is klinkt erg droog en wordt omschreven als akoestisch dood. Op de plekken waar geen absorptie hangt kunnen hinderlijke reflecties en echo’s optreden. Het zijn deze fenomenen die je met diffusie kan oplossen. Je verplaatst energie van een plek met overvloed aan reflecties naar een plek met een lage concentratie aan reflecties. Hierdoor ontstaan reflecties in meerdere richtingen die per stuk minder energie bevatten.
De absorptie neemt energie weg uit de ruimte waardoor deze rustiger klinkt, de overgebleven echo’s en reflecties worden opgeheven door de diffusiepanelen zonder dat er te veel energie verloren gaat. Het resultaat is een ruimte die natuurlijk klinkt en het gehoor tot rust brengt. Het ontwerpen van een akoestisch aangename ruimte blijft een afweging tussen absorptie, reflectie en diffusie. Een mix van deze tools gebruik je om het gewenste verblijfsklimaat en geluidsbeleving te creëren.
Diffusiemethoden
Er zijn verschillende manieren om geluid te diffuseren. Een volle boekenkast of gebolde wand verstrooid het geluid. Wil je meer controle over de verstrooiing? Er zijn verschillende formules en methoden voor het ontwerpen van een diffusiepaneel. Bij deze methoden bereken je de onder- en bovengrens van de frequenties die je wilt beïnvloeden te berekenen en welke richting het geluid verstrooid wordt. Enkele voorbeelden van methoden zijn:
Quadratic Residue Diffuser (1D and 2D)
Primitive Root Diffuser (1D and 2D)
Type-II Luke Sequence Diffuser (1D and 2D)
Power Residue Diffuser (1D)
Maximum Length Sequence Diffuser (2D)
Huffman Sequence Diffuser (1D and 2D)
1D uitvoeringen diffuseren in één dimensie (als een pannenkoek), 2D in twee dimensies (halve bol). Een bekende methode is de Quadratic Residue Diffuser. In de 18e eeuw werd door Carl Friedrich Gauss het kwadratisch residu bedacht zonder toepassing in gedachte. Mafred Schroeder introduceerde in 1975 een diffusiepaneel die ontworpen is met sequenties van deze residu methode. Het residu geeft de verhouding van de dieptes aan voor de ‘sleuven’ in de panelen. Deze sleuven op verschillende dieptes hebben tot gevolg dat geluid op verschillende momenten weerkaatsen (afstand = tijd). Het resultaat zijn akoestische reflectoren met een trapsgewijs reliëf zoals in onderstaande afbeeldingen te zien is. Deze methode hebben wij gebruikt om onze KlankDiffusor KD Keys te ontwerpen die je in onderstaande afbeelding ziet weergegeven.
Een 2D diffusor heeft meestal diepte verschillen in twee dimensies. Doordat de hoogte in zowel de X- als de Y-as verschilt wordt met dit type een 2D-diffusie bereikt. Zie onderstaand voorbeeld. Deze diffusoren worden ook wel ‘skylinediffusors’ of ‘multifusors’ genoemd.
Leave a Reply