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Cómo elegir un Difusor

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Cómo elegir un Difusor

Mensaje  STAFF el 2nd Agosto 2015, 12:03 pm

Cómo elegir un difusor

Los difusores acústicos son materiales caros, muy variados y muy distintos entre ellos. Antes de decidirnos a instalar difusores deberíamos saber si los necesitamos, cuántos y dónde.

Lo más correcto es medir la sala, identificar las superficies en las que debe difundirse y saber qué hacen los difusores para elegir el más adecuado a cada caso.

DIFUSORES CILÍNDRICOS ¿DIFUNDEN?

A priori puede pensarse que la difusión consiste en que la reflexión del sonido se refleje en todas las direcciones y en parte eso es lo que hace un difusor, pero las superficies cilíndricas no alteran la fase de la onda reflejada y no deberían llamarse difusores sino dispersores.

Robert Walker de la BBC explica en [1] que tanto los policilíndricos como las estructuras con secuencias cíclicas que introducen se reflexiones repetitivas pueden provocar coloraciones audibles. De hecho Cox en [2] simula mediante el Método de los Elementos Frontera la dispersión de un prisma triangular y puede comprobarse que no es adecuada.

DIFUSORES DE SCHROEDER

Se han diseñado difusores basados en diferentes secuencias matemáticas como las MLS o las PRD pero sobre todo los QRD. En [3] se comenta que los QRD muestran una dispersión más uniforme que las secuencias pseudoaleatorias.

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skyline-patentRPG Skyline, el difusor por excelencia

¿Pero cómo funcionan los difusores de este tipo? Una forma de explicarlo es pensando que las ondas se reflejan en las superficies que encuentran. Como este tipo de difusores se basa en superficies con diferentes profundidades, esas reflexiones sufrirán distinto retardo temporal y con ello los frentes de ondas no estarán alineados, sino que habrá giros de fase y con ello lóbulos de directividad mejor o peor distribuidos en un espectro menor o mayor.



Explicarlo de esta manera ayuda a comprender que estos difusores no solo difunden en frecuencia sino en el tiempo, podríamos decir que en principio llega la misma energía pero en pequeños paquetes que interfieren menos con el sonido directo así que nos permitirían mantener un mismo tiempo de reverberación mejorando la relación entre el sonido directo y el reflejado y esto mejora la inteligibilidad sin afectar a la espacialidad. Desafortunadamente, si tenemos en cuenta los huecos como pequeños resonadores de lambda cuartos comprenderemos que los difusores van a absorber una parte de la energía incidente.

¿SON BUENOS TODOS LOS QRD?

En primer lugar, llama la atención ver que se publicitan difusores como QRD con una secuencia de 15 celdas y esto es imposible ya que la secuencia debe ser un número primo. En realidad, la matemática para calcular un QRD e incluso para pasarlo a 2D es bastante sencilla y está bien explicada en [4], existen infinitas soluciones y solo unas cuantas están patentadas. Quizás el uso del acrónimo sea una cuestión de marketing: RPG se hizo famosa vendiendo difusores QRD que sonaban mejor que los demás y alguien podría pensar que poniendo QRD en la etiqueta va a vender más.

OTROS DIFUSORES “MEJORES”

En RPG diseñaron el Diffractal buscando aumentar el ancho de banda incluyendo pequeños difusores dentro del difusor y cómo a ciertas frecuencias las reflexiones están en fase porque las profundidades de los huecos se relacionan mediante números enteros. Estos ya no son difusores QRD, sino variaciones que presentan mejoras a dos problemas: El pequeño ancho de banda y la posibilidad de mal funcionamiento en frecuencias puntuales.

Hay difusores formados por curvas complejas como el Bicubic. Para simular y optimizar su comportamiento es necesario resolver matrices de infinitas ecuaciones, por lo que el uso de ordenadores y métodos numéricos (BEM, FEM, FDTD…) es indispensable.

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waveform bicubicWaveform bicubic en el techo, fruto de optimización por métodos numéricos

Otro ejemplo muy interesante es el difusor diseñado para la sala de ensayos del Liceo [5] por Higini Arau. Más que un difusor, se trata de un laberinto donde el sonido atraviesa las placas de metacrilato y se difracta en los bordes sucesivamente y retrasando la llegada de la energía al receptor. Podría decirse que este difusor provoca que la sala suene como si fuera mucho mayor de lo que es en realidad, provocando un sonido más abierto y adecuado al uso de la sala.

¿PERO CUÁL COMPRO?

Lo primero que deberíamos tener en cuenta es el problema que tenemos. Si es un eco único, flotante o si es una reflexión cercana y qué rango de frecuencias contiene. Debemos decidir si nos interesa un alto grado de difusión en la reflexión de primer orden o podemos conformarnos con la segunda. este sería el típico caso de un difusor detrás nuestra.
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alpsArtnovion Alps, el difusor acabado en oro

En salas muy pequeñas no es necesario difundir hasta frecuenciasbajas, ya que la propia sala se encarga de eso en la zona entre 1 y 4 veces la frecuencia de Schroeder. A pesar de existir estándares [6] y [7] para medir la difusión y la dispersión de los materiales, los resultados son fácilmente manipulables y difícilmente comparables pero la frecuencia mínima de un difusor va a venir dada por su profundidad máxima. A mayor profundidad, menor frecuencia.

El efecto de los defectos en pequeñas bandas de frecuencia que hemos comentado es difícil de cuantificar, si bien la periodicidad debida a que la profundidad esté basada en números enterosy otros defectos de los difusores pueden aparecer con más facilidad en salas grandes y con exceso de absorción.

Otro problema típico es que al agrupar muchos difusores se pierde su efectividad, especialmente cuando la secuencia es repetitiva. La solución puede ser agruparlos en diferentes profundidades o invertir alguno en su colocación [8], para esto necesitamos conocer bien el difusor (simularlo o tener documentación del diseñador que explique cómo agruparlos). Este problema no ocurre cuando vamos a poner uno solo, un número pequeño o van a estar bien espaciados.

Cada borde del difusor va a restar un poco de brillo, así que como norma general recomiendo no usar bidimensionales en salas en las que se requiera conservar el brillo. Esto es especialmente importante en salas grandes como salas de conciertos donde puede ser más interesante usar unas pocas difracciones para romper posibles ecos pero en general, en salas domésticas la adición de difusores es muy recomendable y algunos de los comentarios que recibimos tras su instalación hablan de aireación, de paredes y techos que desaparecen, más foco y definición en voces, pianos y guitarras.

REFERENCIAS:
[1] The Design and aplication of modular acoustic diffusing elements
[2] Acoustic diffusers. The good, the bad and the ugly
[3] Scattering of a plane wave by a Schroeder diffusor: A mode-matching approach. Hans Werner Strube (1970)
[4] The Reflection Phase Grating Diffusor: Design Theory and Application. D’Antonio y Konnert. (1984)
[5] The Refurbishment of the Orchestra Rehearsal Room of the Great Theater of Liceu
[6] AES information document for room acoustics and sound reinforcement systems – Characterization and measurement of surface scattering uniformity
[7] ISO standard 17497. Acoustics. Sound-scattering properties of surfaces. Measurement of the directional diffusion coefficient in a free field Parts 1 and 2
[8] The lean optimization of acoustic diffusers. Design by Artificial Evolution, Time Domain Simulation & Fractals. Master’s Thesis by Tim Perry
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