Акустические рассеиватели (диффузоры)

Нужно понимать - для чего именно используются акустические диффузоры Шрёдера. Главное их предназначение - это ослабление интенсивных/ранних отражений и формирование в комнате диффузного звукового поля. Самом собой, диффузоры также эффективно устраняют и "флаттер", но это решение, с моей точки зрения, нерационально, поскольку стоимость и определённая сложность изготовления таких конструкций не соответствует решению данной задачи - её можно решить гораздо более простыми и более бюджетными средствами.
Собственно, отсюда и варианты размещения диффузоров.
Обычно основной, самый глубокий диффузор монтируется по центру тыловой стены. Его задача - формирование диффузного звукового поля и ослабление ранних отражений от тыловой стены. Субъективно, это выражается "в ощущении отсутствия стены за спиной", как будто бы там существует свободное пространство и характер звучания становится несколько "спокойнее", не таким резким.
Опять же, в случае "голой" фронтальной стены и если диффузор достаточно широкий, он также параллельно купирует продольный "флаттер" в плоскости АС. Вроде бы всё здорово, однако, в случаях, когда точка прослушивания располагается практически вплотную к тыловой стене, это традиционное решение должным образом работать не будет, поскольку корректная работа акустического диффузора предполагает наличие минимального расстояния от ТП до его поверхности не менее 0,6-0,8 м.
Второй по популярности вариант размещения диффузоров - это площадки первых отражений на боковых стенах. Как правило, здесь используются относительно неглубокие конструкции. Их основное назначение - ослабление первых отражений с целью улучшения основных характеристик звуковой сцены. Субъективно, это выражается "в ощущении присутствия в более широком помещении", то есть, с закрытыми глазами виртуально "боковые стены, как бы отсутствуют или сильно раздвинуты".
Опять же, при достаточно большом размере устройств и их близком расположении к плоскости АС, они также купируют поперечный "флаттер" в плоскости АС. Однако и здесь не всё так однозначно, поскольку сохраняя "телесность" КИЗ и придавая "дополнительную объёмность" звучанию, диффузоры могут несколько "смазывать" звуковую сцену, ухудшая локализацию КИЗ и в некоторых случаях делая звучание чрезмерно резким.
Заметьте! Я не говорю, что это "хорошо" или "плохо", просто выводы о том, какой вариант акустической обработки в площадках первых отражений на боковых стенах применить - широкополосный поглотитель или акустический диффузор/рассеиватель каждый должен делать сам для себя индивидуально.
Достаточно часто акустические диффузоры и/или рассеиватели монтируют на боковых стенах примерно в плоскости точки прослушивания. Такое решение улучшает диффузность звукового поля.
Один из нечасто используемых вариантов - монтаж диффузоров на фронтальной стене. Здесь, в общем-то, справедливы пояснения, приведённые, относительно размещения данных устройств в площадках первых отражений на боковых стенах. Субъективно, кому что больше нравится - дополнительная объёмность звучания или точность локализации КИЗ и их естественный размер...
Также достаточно редко встречается вариант размещения акустических диффузоров и/или рассеивателей на потолке в площадках первых отражений. Обычно для этого используются мелкие и относительно лёгкие конструкции. Назначение - ослабление интенсивных отражений от поверхности потолка и, в меньшей степени, формирование диффузного звукового поля (поскольку эти устройства в силу небольшой глубины, имеют достаточно высокую проектную частоту).
При всём этом не стоит забывать о том, что акустические диффузоры и/или рассеиватели практически не обладают функцией СЧ и тем более НЧ поглощения, поэтому их применение рационально только в комбинации с широкополосными и НЧ поглотителями. Проще говоря, диффузоры и рассеиватели практически не корректируют время реверберации в помещении, в то время, как в большинстве комнат имеют место более или менее выраженные акустические проблемы в СЧ и НЧ диапазонах.

Просто приведу один из моих постов на другом форуме в профильной "ветке".
К звукорассеивающим конструкциям можно отнести простые звуковые рассеиватели и акустические диффузоры. Сразу оговорюсь - это чисто ВЧ/СЧ устройства, не имеющие отношения к области низких частот. Причём, чем глубже конструкция или выше рельеф, тем более низкие частоты устройство способно рассеять.
Данный факт определяет требования к материалам, из которых изготавливаются эти устройства, а именно, материал должен быть твёрдый, гладкий с глянцевой поверхностью. Само собой, конструкция не должна иметь выраженных собственных резонансов, то есть, быть достаточно жёсткой. Обычно для этих целей используют: ДСП, МДФ, фанеру, реже древесину, акрил, пластик, стекло и т.п. Суть - материал должен максимально эффективно отражать высокие и средние частоты.
Простые рассеиватели или рельефные поверхности различного вида. Самый простой вариант - полуцилиндр. Так же это могут быть, скажем, полу-сфера или различные виды пирамид. Более сложный вариант представляет собой панель, с размещёнными на ней в случайном порядке или более или менее упорядоченно массива из более мелких рассеивающих элементов. В общем случае, простые рассеиватели имеют случайную диаграмму рассеивания и при всё ещё "вменяемых" размерах работают лишь в ВЧ диапазоне.
Акустические диффузоры. Наиболее распространены типы диффузоров - диффузор Шрёдера и SkyLine. Их конструкция, в отличие от простых рассеивателей, строго подчиняется определённым математическим алгоритмам, что позволяет при относительно понятных габаритах захватывать уже и значительную часть СЧ диапазона. По сути, это звуковые дифракционные решётки, состоящие из чередующихся фракталов разной глубины. Помимо этого, данные устройства имеют правильную диаграмму рассеивания в одной или двух плоскостях, а также менее чувствительны к изменению угла падания отражений на их поверхность, то есть, функция диффузора при этом сохраняется.
Главное отличие от широкополосных поглотителей - рассеиватели и диффузоры практически не поглощают акустическую энергию интенсивных отражений, а просто перераспределяют её в пространстве комнаты. Благодаря этому, "переглушить" акустическую среду в комнате практически невозможно. И, как следствие, рассеиватели и диффузоры, в отличие от широкополосных поглотителей практически не оказывают влияния на тональный баланс, то есть, они не увеличивают время реверберации, а просто не сокращают его.
Основное назначение - ослабление интенсивных/ранних отражений, формирование диффузного звукового поля и купирование "флаттера"/"порхающего эхо".
Собственно, отсюда и варианты размещения. Самый распространённый вариант - по центру тыловой стены позади головы слушателя (беспроигрышный вариант). Второй по популярности вариант - в площадках первых отражений на боковых стенах (на любителя). Третий - по центру фронтальной стены (достаточно неоднозначный вариант). Ну, и в площадках первых отражений на потолке, но тут нужно обязательно учитывать массу конструкции со всеми вытекающими.
Очень важный момент! Не рекомендуется располагать рассеиватели/диффузоры в непосредственной близости от АС или точки прослушивания - позиция должна быть удалённой.
При всём вышесказанном, не стоить идеализировать данные устройства, поскольку в любой среднестатистической небольшой комнате непременно имеют место выраженные акустические дефекты в НЧ диапазоне, такие, как комнатные резонансы и граничные эффекты, а также, как правило, заведомо высокое время затухания реверберации в СЧ диапазоне. Это я к тому, что в подавляющем числе случаев лучший акустический эффект достигается в результате комбинированного использования рассеивателей/диффузоров и звукопоглотителей различного типа.
Таким образом, акустические рассеиватели и диффузоры - это не "панацея от всех напастей", а один из основных инструментов по оптимизации акустической среды.

Нужно понимать, что физически, простой рассеиватель и диффузор - это разные конструкции, хотя и работают по одному и тому же принципу - отражение.
Простые рассеиватели (полуцилиндрический дефлектор, рельефные поверхности различной конфигурации) имеют случайную структуру поверхности и работают со звуковыми волнами, длина которых соизмерима с глубиной этого самого рельефа, то есть, исключительно на ВЧ (при высоком рельефе - на ВСЧ). Естественно, у рельефных поверхностей диаграмма рассеивания имеет случайный характер. Эти устройства практически не обладают сопутствующим СЧ поглощением.
Конструкция же диффузора чётко соответствует определённому математическому алгоритму - по типу дифракционной решётки, только звуковой... Благодаря этому, диффузор работает даже с частотами, длины волн которых значительно превышают его габариты. Диаграмма рассеивания более или менее сформированная/правильной формы (зависит от порядка диффузора - чем выше порядок, тем меньше лепестков). Рабочий диапазон, как правило, примерно от 4000 Гц. вверху и далее вниз по диапазону. Помимо основной функции, также обладают слабым СЧ поглощением.
И вот здесь, с моей точки зрения, есть два важных момента. Первый - это то, что ВЧ рассеивание (выше примерно 4000 Гц.), вопреки общепринятому мнению, таки имеет значение. И, второй - помимо рассеивания/диффузии, диффузоры обладают ещё и небольшим СЧ поглощением, причём, чем уже и глубже щели (чем выше порядок диффузора Шрёдера), тем СЧ поглощение более выражено.
Так вот, как мне кажется, именно по первой причине простые рассеиватели таки достаточно широко востребованы. А, по второй (конечно же, с учётом их основных преимуществ), диффузоры вне конкуренции, поскольку, в любом случае, без СЧ поглощения никуда...
Но это всё - теория. В реальной жизни многое зависит от типа используемых АС (узкая или широкая диаграмма направленности), от характера акустической среды в конкретной комнате ("живая", "мёртвая" и т.д.), ну, и от варианта размещения АС/ТП с учётом физических расстояний и углов распространения звуковых волн... То есть, без натурных экспериментов точно предсказать результат, да ещё с учётом субъективной стороны вопроса...
Просто нужно иметь в виду тот факт, что при использовании простых рассеивателей, мы уменьшаем площадь широкополосного поглощения в пользу ВЧ отражения/рассеивания, со всеми вытекающими. В случае же использования акустических диффузоров, да ещё достаточно глубоких, "в работу захватывается" и практически весь СЧ диапазон, но, за исключением, ВЧ диапазона...

И рассеиватели, и диффузоры работают на принципе отражения (с минимальным поглощением).
Принцип работы рассеивателя: звуковые волны с длиной волны больше высоты элементов рельефа распространяются, просто не замечая устройства. Звуковые волны с соизмеримой с высотой элементов рельефа длиной волны рассеиваются в разных направлениях. Звуковые волны с длиной волны меньше высоты элементов рельефа распространяются по принципу "угол падения равен углу отражения".
   
Рассеивание, грубо, это как одна мощная направленная узкая струя разбивается, скажем, насадкой для душа на множество разнонаправленных, но уже гораздо менее мощных струек. То есть, энергия струи никуда не исчезла, а просто перераспределилась в большем пространстве. Это справедливо и в отношении звуковых волн. Кстати, факт сохранения/перераспределения энергии в случае с диффузорами противопоставляется принципу работы широкополосных звукопоглотителей, когда часть энергии отражаемых звуковых волн поглощается.
Таким образом, с одной стороны, происходит ослабление интенсивности отражений (правда, в гораздо меньшей степени, чем в случае использования широкополосных звукопоглотителей). А с другой, масса хаотических разнонаправленных переотражений с разными малыми амплитудами, разной временной задержкой и разным спектром формируют в пространстве комнаты диффузное звуковое поле. Проще говоря, ситуацию, когда мы не слышим каких-то отдельных интенсивных отражений, искажающих характер оригинального звучания, а звук от АС распространяется в равномерной нейтральной акустической среде. При этом, использование рассеивателей/диффузоров не влияет на значения общего времени реверберации в помещении! (Опять же, в отличие от звукопоглотителей).
Акустический рассеиватель - простая, случайной или упорядоченной конфигурации, рельефная поверхность. Самый простой вариант - полуцилиндр. Это исключительно ВЧ устройство по причине описанной выше. Поэтому, с моей точки зрения, если уж использовать рассеиватель, то с высотой рельефа не менее 15 см.
Акустический диффузор - это сложное устройство, конфигурация которого, в отличие от простого рассеивателя, строго подчиняется определённому математическому алгоритму. Результат - эффективная работа даже на частотах, длины волн которых гораздо больше размеров самого устройства. Помимо этого, диаграмма рассеивания диффузора имеет более или менее правильную форму в виде полуцилиндра или полусферы. Два основных типа - диффузоры Шрёдера и SkyLine.
Обычно размещают в зонах площадок первых отражений на тыловой стене, реже - в площадках первых отражений на боковых стенах и фронтальной стене. Ещё реже - в площадках первых отражений на потолке.
Субъективные ощущения отличаются в зависимости от варианта размещения устройства. Например, в случае традиционного размещения на тыловой стене возникает впечатление "отсутствия стены позади", ощущение "свободного пространства". На характер звуковой сцены это практически не влияет, субъективно - звучание более "свободное"/"лёгкое" (смотри концепцию LEDE). При размещении диффузоров на фронтальной и боковых стенах влияние на характеристики звуковой сцены, естественно, реально ощутимо. При наличии соответствующих условий, это делает звучание естественным, "прозрачным" и масштабным. За счёт качества ВЧ характеристики звуковой сцены впечатляющие. Однако, в то же время, данная конфигурация в неподходящих условиях, наоборот, может ухудшать характеристики звуковой сцены и делать звучание "грязным"...
   
Лично мне очень нравится вариант с размещением небольшого диффузора в центральной области фронтальной стены.
Да! Ну, и, конечно же, рассеиватели и диффузоры купируют "флаттер", но этот акустический дефект достаточно легко нивелируется гораздо более дешёвыми решениями. Субъективно же, "флаттер" очень сильно портит и характер звучания, делая его "крикливым"/"визгливым", и значительно ухудшает характеристики звуковой сцены. Поэтому иногда просто случайно установив рассеиватель или диффузор в "нужном" месте, это производит просто потрясающий эффект

Простой акустический рассеиватель - это исключительно ВЧ рассеивающее устройство. Его нижнюю частоту нетрудно рассчитать просто разделив скорость звука в м./с. на высоту рельефа рассеивателя также в м.! То есть, если, скажем, высота рельефа 5 см., то 340:0,05=6800 Гц. Суть, данный рассеиватель будет рассеивать частоты не ниже указанной частоты.
Исходя из этого, логично сделать простой вывод: если обтянуть такое устройство даже лёгкой тканью - рассеиватель потеряет свою функцию и превратится в ВЧ/ВСЧ звукопоглотитель. Справедливости ради, констатирую, что субъективно какой-то положительный эффект таки будет, поскольку даже такое ущербное акустическое решение лучше, чем просто "голая" стена...
В то же время, на тыловой стене рекомендуется использовать не ВЧ рассеиватели, а акустические диффузоры с нижней границей рабочего частотного диапазона, как правило, порядка 400-600 Гц. Вообще, эта частота рассчитывается и зависит от объёма комнаты - суть, чем больше комната, тем ниже должна быть проектная частота диффузора.
Почему именно так? На тыловой стене диффузор обычно размещают в зоне площадок первых отражений, а как известно, "негативное" влияние первых отражений в виде "гребенчатой фильтрации" начинается уже с частот порядка 250 Гц.
Опять же, из сказанного выше следует, что не рационально "растягивать" диффузор в ширину на всю ширину комнаты (хотя это вовсе не является догмой) - вполне достаточно использовать диффузор только в зоне площадок первых отражений, то есть, скажем, шириной от 60 до 120 см.
Но и это ещё не всё. Если точка прослушивания находится в непосредственной близости от тыловой стены, скажем, на расстоянии менее метра, то использование диффузора на тыловой стене нецелесообразно - логичнее использовать широкополосный звукопоглотитель.
Исходя из реальных условий, выводы делайте сами

Здравствуйте. Вы выше писала частоту диффузора нужно выбирать "частота Шрёдера х 4". Я нашёл в интернет программу QRDude, она рассчитывает диффузоры и их рабочую частоту. Программа рассчитывает максимальную, минимальную и частоту на которую он рассчитан. Вопрос такой, это должна быть минимальная частота в 4 раза больше частоты Шрёдера или частота на которую рассчитан диффузор (711 или 1422, частоты с рисунка)?

Приветствую.
Главный расчётный параметр - это "Проектная частота" - вот он и выбирается примерно в районе "частота Шрёдера х 4". На самом деле, проектная частота диффузора может быть и выше этого значения, а вот ниже, очевидно, особого смысла нет (хотя, принципиально, тоже возможно).
QRDude - очень хорошая программа. Также отличная программа есть и на сайте Андрея Смирнова (к сожалению, его уже нет с нами). На этой странице собраны все его акустические калькуляторы - там же есть и два варианта (в зависимости от задачи) калькулятора расчёта параметров одномерного диффузора Шрёдера: https://acoustic.ua/recommendations/567#6
Обратите внимание, что в калькуляторе Андрея Смирнова для одной и той же проектной частоты значения нижней и верхней границы рабочего диапазона устройства получаются выше значений, полученных для той же проектной частоты на калькуляторе QRDude. То есть, расчётный рабочий диапазон, полученный на калькуляторе QRDude сдвинут ниже по спектру, относительно результатов расчётов на калькуляторе Смирнова. Иными словами, калькулятор Смирнова предусматривает более строгие требования к характеристикам устройства.
И ещё! В QRDude вы забыли указать тип устройства - "1D" или "2D". Опять же, чем меньше порядок диффузора, тем меньше его глубина. А значение проектной частоты обычно находится в интервале 500-700 Гц. Если же комната совсем маленькая, то может быть и ещё выше, но, думаю, в заведомо маленьких комнатах целесообразность использования акустических диффузоров весьма сомнительна...