Čo je to Akustický Difúzor a ako si ho vyrobiť doma?

Všimli ste si už niekde tieto doplnky? Položili ste si už niekedy otázku, čo sú vlastne zač tie veci z dreva v nahrávacích štúdiách, koncertných sálach prípadne v nejakých extrémne drahých počúvacích miestnostiach (s cenou audio vybavenia presahujúcou často aj milión dolárov) ? Poďme si túto oblasť trocha priblížiť.

Tá spomínaná zostava za milión (Magico Ultimate 3 v Shanghaii) a rôzne typy akustických difúzorov na stenách... Zdroj: ( High End Audio For The Passionates )

Akustické difúzory sú objekty rôzne od rovnej plochy, ktoré slúžia na rozbitie zvukových vĺn a ich následné rovnomerné rozdistribuovanie po celej miestnosti. Vďaka tomu, že sa zvuková vlna neodrazí v rovnakom smere s rovnakou energiou, eliminuje sa tvorba ozveny a samotný zvuk znie oveľa prirodzenejšie a krajšie.

Nahrávacie štúdio Blackbird C, najväčšia plocha pokrytá difúzormi na svete. Zdroj: https://www.blackbirdstudio.com/studio-c

Keďže tieto akustické doplnky sú väčšinou vyrábané z dreva a sú dôkladne matematicky prepočítané pomocou mnohých vzorcov, niesu to lacné záležitosti. Cena niektorých difúzorov sa môže vyšplhať aj nad 5000€ (viď tento: Odkaz, pomocou mojej aplikácie si môžes vyrobiť také isté za pätinu sumy!) čo je pre priemerného Slováka až nepredstaviteľná suma.

Presne to bola moja motivácia na to, aby som vytvoril mobilnú aplikáciu (ktorá je úplne prvá pre tento účel) na výpočet akustických difúzorov. Ako fanatik do hudby, zvuku a samotnej akustiky som si tiež chcel vyskúšať difúzory, ale finančná situácia to samozrejme nedovoľovala. Keďže som študentom IT (UPJŠ v Košiciach, Aplikovaná Informatika), tak mi napadlo, že by som si mohol naštudovať teóriu a následne vytvoriť aplikáciu, pomocou ktorej by sa úplne zjednodušila tvorba týchto krásnych a zároveň účinných akustických doplnkov. Aplikácia sa nakoniec stala aj mojou bakalárskou prácou, a povedzme si, čo je krajšie od toho, keď môžete robiť na niečom, čo vás úprimne baví...

Po viac ako 10 mesiacoch štúdia, počítania, programovania a vylepšovania je moja aplikácia hotová (Nájdeš ju tu: Diffuser Calculator ) a pripravená na použitie hocikým, kto je trocha zručnejší v práci s drevom, ovláda aspoň základy angličtiny (keďže aplikácia je zatiaľ len v anglickom jazyku) a chce si vyrobiť podobné kúsky či už na dekoráciu, zlepšenie akustiky alebo hoc aj na predaj.

Samotná aplikácia vám umožňuje vyrobiť si 3 základné a najčastejšie používané typy difúzorov: QRD, 2D QRD a Skyline. Nič si nemusíte počítať, stačí zadať základné údaje, podľa ktorých si plánujete postaviť svoje umelecké dielo a aplikácia vypočíta za vás každý jeden kus dreva (jeho rozmery aj počet kusov potrebných), takisto vám pomáha pri rezaní dreva a viete si zaznačiť, ktoré časti už máte vyrazené a ktoré potrebujete ešte dokončiť. Aby toho nebolo málo, vďaka šikovnému prostrediu vám pomôže aj s tým, že vám povie, ktorý kus dreva na ktoré miesto treba pripevniť (v prípade 2D QRD a Skyline píše daný kus dreva pre aktuálnu pozíciu [riadok a stĺpec] ). Stavbu si môžete aj uložiť (odporúčam pred začatím stavby!) a tým pádom sa ku nej môžete hocikedy vrátiť a pokračujete svoju robotu tam kde ste prestali.

Príklad difúzora, ktorý som si vyrobil ja (aj s údajmi, ktoré potrebujete zadať do aplikácie aby ste si vyrobili rovnaký):

Design frequency: 900hz, Number of prisms in 1 row: 23, Make it inverse = Yes Následne po vypočítaní sa zmení Recommended prism width na 30 (mm).

Ukážeme si rýchly návod na používanie aplikácie pomocou niekoľkých screenshotov:

Na základnej obrazovke vidíme 3 typy akustických difúzorov a k ním aj ilustračné obrázky (neznamená, že ked si ho vyrobíte, bude vyzerať rovnako!). V mojom prípade som robil 2D QRD (2-dimensional quadratic residue diffuser) teda kliknutím na daný difúzor sa vám objaví nasledujúca stránka.

Na screenshote je znázornené, že sme si zvolili "design" frekvenciu 900hz (čo neznamená, že difúzor bude fungovať len na tejto frekvencii! Ale podľa nej sa prispôsobuje hĺbka celého produktu (alebo dĺžka najvyššieho hranola pre lepšie pochopenie) ). Number of prisms in 1 row sme si zvolili číslo 23, čo znamená, že v jednom riadku bude 23 kusov hranola (je to stále prvočíslo). Ďalej som si zvolil, že vyrobím inverznutý typ (čo je vlastne presný opak toho neinverznutého (výzorovo) ale akustické vlastnosti sa nemenia). Klikneme na "calculate" a otvorí sa nám nasledujúca stránka.

V hornej časti ako prvé vidíme základné informácie. Typ a "dizajn" frekvenciu si už predstavovať nemusíme. Usable range znamená frekvenčný rozsah, na akom bude difúzor pracovať rôzne od rovnej plochy. Minimum seating distance je minimálna vzdialenosť, na akú má byť difúzor umiestnený od nášho počúvacieho miesta. Dimensions sú vlastne predpokladané rozmery konečného produktu (Ak vieme že používame hranoly šírky 3cm, a máme ich v jednom rade a stĺpci 23 kusov, tak je to presne 23*3 = 69cm). Následne je to Recommended prism width, čo znamená odporúčanú šírku hranola pri stavbe (aplikácia vám pri prvotnom výpočte nastaví odporúčanú šírku čo bola v tomto prípade 25mm, ale nevedel som nájsť taký hranol na internete, tak som použil 30milimetrový a prepísal tie údaje aj v aplikácii pomocou tlačidla "Edit"). Žial, v screenshote to už nieje vidno, ale pod tým sa nachádzajú takzvané Pieces of wood, kde máte rozpísaný každý potrebný kus dreva k stavbe difúzora vo formáte:

(Sekvenčné číslo hranola - Jeho dĺžku - Počet potrebných kusov).

Pod informáciami ohľadom kusov dreva ktoré sú potrebné nájdeme aj údaj, ktorý nám hovorí, koľko metrov hranola potrebujeme objednať pre danú stavbu (počíta sa tam o 7% viac dreva keďže sa berie do úvahy skracovanie hranola každým rezom o šírku rezacej platne a drevo môže byť v niektorej časti poškodené, tú časť asi nechcete použiť.. Je lepšie mať viac dreva ako následne doobjednávať kvôli 10 centimetrom..). Následne je tak "Start Cutting wood" tlačidlo, ktoré ponúka zjednodušené prostredie pre rezanie dreva a po uložení (kliknutím na tlačidlo "SAVE" úplne na spodku) si aplikácia pamätá, koľko kusov ako dlhého hranola ste už vyrezali a koľko vám ešte zostalo (samozrejme, treba si to značiť).

Po stlačení tlačidla "Start Build" sa vám otvorí nasledovné prostredie:

Toto prostredie vám ponúka ten najjednoduchší a najlepší spôsob pre stavbu difúzora. Číslo veľkým čiernym písmom (Sequence number) znamená sekvenčné číslo dreva na aktuálnej pozícii [Riadok, Stĺpec]. Pod ním nájdete červeným, menším písmom informácie o tom, aká je dĺžka daného hranola s daným sekvenčným číslom. Následne máte šípky, pomocou ktorých sa viete orientovať v 2-rozmernom priestore pri stavbe difúzora (predstavte si to ako kockovaný papier, kt. má v jednom riadku 23 kociek a má 23 riadkov. Začínate z pozície [1,1], čo znamená prvý riadok, prvá kocka), stále ak pripevníte daný hranol, stlačíte šípku do prava a presuniete sa na ďalší hranol v danom riadku, kt. potrebujete pripevniť. Row number znamená číslo riadku na ktorom sa nachádzate, a Prism number znamená číslo hranola v danom riadku. Nakoniec tam vidíte tzv. Finished, čo vám indikuje, na koľko percent je vaša stavba hotová.

Ak si to dočítal až po tento bod, tak ťa to pravdepodobne aj zaujalo a preto tu dávam odkaz aj na svoj krátky 5 stranový článok, kde je vysvetlená teória difúzorov v skratke: Článok (Podrobné vysvetlenie teórie aj na príkladoch a úplný rozbor danej témy bude následne v písomnej časti mojej bakalárskej práci, kt. bude dostupný verejnosti cca v Júni, 2018).

Pár zaujímavostí na záver:

Aj tieto difúzory si môžete vyrobiť pomocou mojej aplikácie, vo väčšine prípadov aj o 80% lacnejšie!!

1. Akustický Difúzor č.1

(Design frequency: 690Hz, Number of prisms in 1 row: 67, Make it Inverse = Yes )

2. Akustický Difúzor č.2

(Design frequency: 1216Hz, Number of prisms in 1 row: 101, Make it Inverse = No, Recommended prism width = 10mm)

3. Akustický Difúzor č.3

(Design frequency: 628Hz, Number of prisms in 1 row: 73, Make it Inverse = No)