6. Technische Hilfsmittel zur Verbesserung der Raumakustik 03 - Diffusoren
Generell wirken alle Unebenheiten in Raumoberflächen bei bestimmten Frequenzen schallstreuend. Je ausgeprägter die Unebenheiten sind, desto tiefer ist die Frequenz ab der sie wirksam werden. Unregelmäßige Steinwände z.B. streuen hoch- und mittelfrequenten Schall in verschiedene Raumrichtungen. Allerdings sind die Streuungen solcher Strukturen wenig vorhersehbar.
Der deutsche Physiker Manfred Schröder entwickelte, mathematisch berechenbare Diffusoren, die von der amerikanischen Firma RPG Inc. erstmals kommerziell vermarktet wurden. Mathematisch basieren die populärsten dieser Diffusoren auf quadratischen Restwertfolgen und werden daher im Englischen als Quadratic Residue Diffusor (QRD-Diffusor) bezeichnet. Konstruktiv handelt es sich um Grabenstrukturen mathematisch definierter Breite und Tiefe, die durch dünne Trennwände voneinander abgegrenzt werden. QRD-Diffusoren können in einer oder zwei Raumrichtungen wirken und werden entsprechend als eindimensionale oder zweidimensionale Diffusoren bezeichnet. Eindimensionale Diffusoren streuen Schall nur in der Ebene, die quer zu den Gräben steht. Entlang der Gräben verhält sich solch ein Diffusor wie eine glatte Wand. Zweidimensionale streuen den Schall hingegen gleichermaßen in der horizontalen und der vertikalen Ebene.
Eindimensionaler QRD-Diffusor mit Streuverhalten
Zweidimensionaler QRD-Diffusor mit Streuverhalten
Polardiagramm zeigt gleichmäßige Streuung der Schallenergie in verschiedene Raumrichtungen
QRD-Diffusoren haben zahlreiche Vorteile:
- komplett mathematisch berechenbar und somit reproduzierbar
- sehr gleichförmige und vorhersagbare Schallstreuung
- Schall wird nicht nur gleichmäßig in verschiedene Richtungen, sondern auch zeitlich gestreut.
- durch die räumliche und zeitliche Streuung bleibt die Schallenergie erhalten, die Reflexionen in einer
- bestimmten Raumrichtung werden aber entsprechend gedämpft
- der frequenzmäßige Wirkungsbereich ist vom Hersteller vorhersagbar und „designbar“
In welchem Frequenzbereich Diffusoren wirksam sind, kannst Du anhand der größten Grabentiefen (entspricht in etwa der Tiefe des Diffusors) und der Breite der Gräben abschätzen. Als grobe Faustregel kann gelten:
- Untere Grenzfrequenz: Frequenz deren Wellenlänge der doppelten max. Grabentiefe entspricht
- Obere Grenzfrequenz: Frequenz deren Wellenlänge der doppelten Grabenbreite entspricht
Die Wirkung reißt nun aber ober- und unterhalb nicht schlagartig ab. Du kannst jeweils eine Oktave unterhalb und oberhalb dieser Grenzen noch eine Streuwirkung vermuten, die in diesen Oktaven allerdings nicht mehr so gleichförmig ist. Bei QRD-Diffusoren ist ein gewisser Mindestabstand zum Mikrofon oder zum Abhörplatz notwendig. Dieser Abstand sollte mindestens der sechsfachen Tiefe des Diffusors entsprechen, um Klangfärbungen durch den Diffusor selbst zu vermeiden.
