Benutzer:Kyalami/Großbaustelle-Diffusor

Diffusoren werden in der Raumakustik dazu eingesetzt, um den Nachhall eines Raumes zu gestalten, ebenso aber auch, um Flatterechos und stehende Wellen zu vermeiden. Der Einsatz von Diffusoren ist insbesondere dann angebracht, wenn eine möglichst gleichmäßige Nachhallzeit über den hörbaren Frequenzbereich (20Hz-20.000Hz) erzielt werden soll, und keine Absorption erwünscht ist.

Dieser Abschnitt behandelt nur ansatzweise Themen, die schon in anderen Wikis abgehandelt wurden, und soll dem allgemeinen Verständnis der Funktionsweise von Diffusoren in der Raumakustik dienen.

Als Reflexion wird im wesentlichen das "Zurückwerfen" von Schallwellen an einer (planen) Oberfläche bezeichnet. Zu beachten ist dabei, daß auf Grund verschiedenster physikalischer Phänomene (Dispersion, Dissipation, Diffusion, Absorption,...) keine vollständige Reflexion stattfindet, sondern immer nur Anteile der auf die Reflexionsfläche eintreffenden Schallwellen reflektiert werden. Grundsätzlich folgt die Reflexion von Schallwellen dem Gesetz: Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel. Dies ist jedoch weitestgehend abhängig von der Frequenz (oder auch: Wellenlänge). Es gilt: Je höher die Frequenz (und somit je kleiner die Wellenlänge), desto gerichteter (zwingender) erfolgt die Reflexion nach dem Grundsatz "Einfallswinkel = Ausfallswinkel"; je niedriger die Frequenz (und somit je größer die Wellenlänge), desto weniger findet eine "gerichtete" Reflexion statt (Dispersion). (siehe dazu Abbildung 1.1)

Unter Absorption (im Sinne von raumakustischen Konstruktionen) ist zu verstehen, daß wesentliche Anteile der eintreffenden Schallenergie durch die Eigenschaften der Oberfläche, auf die der Direktschall auftrifft, frequenzabhängig "aufgesogen"/absorpiert werden. Hierbei wird die Energie einzelner (durch das Schallereignis) in Schwingung versetzter Luftmoleküle in thermische Energie umgewandelt. Jene Anteile der Schallenergie, die nicht absorbiert werden, werden entsprechend reflektiert. (Siehe dazu Abbildung 1.2. Anmerkung: In Abbildung 1.2 ist die teilweise Reflexion von Schallwellen an einem "porösem Absorber" dargestellt. Poröse Absorber sind im Wesentlichen offenporige Materialien wie z.B. Stoff, Mineralwolle, Hanfwolle, Schafwolle, Schaumstoffe, etc., in denen die Schallenergie durch Reibung der Luftmoleküle an der Struktur des Materials in Wärmenergie umgewandelt wird.)

Als diffuse Reflexion wird jener Vorgang bezeichnet, der stattfindet, wenn Schallereignisse auf eine Fläche treffen, die nicht planeben ist. Gekrümmte oder in sonst einer Weise starkt strukturierte Oberflächen führen dazu, daß die einzelnen Schallwellenanteile (frequenzabhängig) an den einzelnen Teilabschnitten (Teilflächen) entsprechend dem Gesetz "Einfallswinkel = Ausfallswinkel" reflektiert werden. (Siehe dazu Abbildungen 1.3 und 1.4. Anmerkung: Als Beispiele wurden die diffuse Reflexion an einer gekrümmten Oberfläche [Abbildung 1.3] und die diffuse Reflexion an einem "Schröder-Diffusor" [Abbildung 1.4] gewählt.)

Als weiteres Phänomen bei der Betrachtung der diffusen Reflexion ist zu beachten, daß durch Laufzeitunterschiede (auch Phasenversatz) einzelne Schallanteile (frequenzabhängig) durch Interferenzen ausgelöscht bzw. reduziert werden können.

Reflexion / Dissipation / Dispersion / Diffusion / Abhängigkeit von der Wellenlänge~Frequenz

Manfred Schroeder entwickelte in den 1970er Jahren anhand von mathematischen Zahlenfolgen Diffusoren basierend auf der "Folge maximaler Länge" (oder auch Maximalfolge). Im folgenden Abschnitt werden diese Forschungsergebnisse dargestellt. Vorweggenommen sei jedoch, daß die weiteren Entwicklungen/Forschungsarbeiten zu praktikablen Ergebnissen führten, die nunmehr, seit langer Zeit, in der Raumakustik angewandt werden, um effiziente Diffusoren zu gestalten.

Auch "maximum-length-sequence-diffusors" basieren auf einer pseudozufälligen binären Zahlenfolge. Diese Diffusoren waren die ersten Diffusoren die Manfred Schroeder, aus gefalteten Blechen, entwickelte. Anhand dieser ersten Versuchsobjekte konnte M. Schroeder seine Theorien beweisen und auch wesentliche Erkentnis gewinnen über die Zusammenhänge zwischen Bautiefe und Breite der einzelnen Felder der Diffusoren im Hinblick auf die Auswirkungen auf die Diffusion einzelner Frequenzen.

Auch "quadratic-residue-diffusors" basieren auf dem Residuensatz. Das heißt daß die Folge der aneinandergereihten "Fächer" des Diffusors und auch deren Bautiefe aus einer stringenten mathematische Folge deriviert wird.

Die "primitive-root-diffusors" basieren auf der mathematischen Theorie der "Restklassengruppe von Primzahlen" und wurden in Zusammenarbeit mit RPG-Diffuors Inc. erarbeitet.

Mehrwegdiffusoren sind raumakustische Bauelemente die "gestaffelte" Diffusoren darstellen. Ähnlich einem Mehrweglautsprecher (bestehend z.B.: aus Basslautsprecher, Mitteltonlautsprecher, Hochtonlautsprecher) werden dabei in den einzelnen "Fächern" des Diffusors profilierte Oberflächen eingebracht die zu einer Diffusion höherer Frequenzen beitragen als durch die grundsätliche Bautiefe/Baubreite des entsprechenden Diffusors gewährleistet wäre. >>>Bildbeispiel!!!!

Je nach Bautiefe und Gesamtausmass eignen sich Diffusoren dazu Flatterechos / Stehende Wellen ]] zu eliminieren und entsprechende raumakustische Probleme in einzelnen Räumen zu vermeiden. Im Gegesatz zum Einsatz von Absorbern (Breibandabsorber , Membranabsorber) bleibt die Schallenergie weitestgehend erhalten (durch diffuse Reflexion) und führt zu einem längeren Nachhall als beim Einsatz von absorbierenden Elementen. Es wird zwar Schallenergie teilweise auch in thermische Eenergie umgewandelt und damit sinngemäß "vernichtet",allerdings nur zu einem vernachlässigbaren Anteil.

Bildbeispiele mit Erklärungen (ETC's und ETF's) >> Donau-Studio?

Midfusor / Michelhausen / Erwin Bader

Cremer/Müller; F.Alton Everest; RPG inc.?