الانتشار (علم الصوتيات)

في علم الصوتيات المعمارية ، يُعرَّف الانتشار بأنه توزيع طاقة الصوت بالتساوي في بيئة معينة. وتُعتبر المساحة الصوتية مثالية الانتشار عندما يكون زمن التردد متساوياً في جميع نقاط الاستماع. أما معظم المساحات الداخلية فهي غير مُشتِّتة للصوت، حيث يختلف زمن التردد بشكل ملحوظ في أرجاء الغرفة. وعند الترددات المنخفضة، تعاني هذه المساحات من رنين بارز يُعرف بأنماط الغرفة .
موزع الضوء
تُستخدم المشتتات الصوتية لمعالجة التشوهات الصوتية، مثل الصدى، في الغرف. وهي بديل ممتاز أو مكمل لامتصاص الصوت لأنها لا تزيل طاقة الصوت، بل تُستخدم لتقليل الصدى والانعكاسات بشكل فعال مع الحفاظ على حيوية الصوت في المكان. بالمقارنة مع الأسطح العاكسة، التي تتسبب في انعكاس معظم الطاقة بزاوية تساوي زاوية السقوط، فإن المشتت الصوتي يُشع طاقة الصوت في اتجاهات متعددة، مما يؤدي إلى مساحة صوتية أكثر انتشارًا . ومن المهم أيضًا أن المشتت الصوتي يُوزع الانعكاسات زمنيًا ومكانيًا. يمكن للمشتتات الصوتية أن تُساعد في انتشار الصوت، ولكن ليس هذا هو سبب استخدامها في كثير من الحالات؛ إذ تُستخدم غالبًا لإزالة التشويهات الصوتية والصدى.
يُوصَف أداء المشتت بكميتين متميزتين. يُعبِّر معامل التشتت عن نسبة الطاقة المنعكسة التي تتشتت بعيدًا عن اتجاه الانعكاس المرآوي، بينما يُعبِّر معامل الانتشار عن مدى انتظام توزيع الطاقة المنعكسة في الفضاء. لا يُمكن استبدال هذين المقياسين، وتُحدَّد طرق القياس المعيارية في المواصفة القياسية الدولية ISO 17497-1 (معامل التشتت) والمواصفة القياسية الدولية ISO 17497-2 (معامل الانتشار). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
تأتي المشتتات بأشكال ومواد متنوعة. وقد تميز ظهور المشتتات الحديثة باختراع مانفريد ر. شرودرز للمشتتات القائمة على نظرية الأعداد في سبعينيات القرن العشرين. وقد استلهم الفكرة خلال محاضرة ألقاها أندريه ويل في غوتينغن عام 1977 بعنوان " مجاميع غاوس والبواقي التربيعية" ، احتفالاً بالذكرى المئوية الثانية لميلاد غاوس. [ 4 ]
مشتتات التسلسل ذات الطول الأقصى

تُصنع المشتتات الصوتية القائمة على تسلسل الطول الأقصى (MLS) من شرائح من مادة ذات عمقين مختلفين. ويتم وضع هذه الشرائح وفقًا لتسلسل الطول الأقصى. ويكون عرض الشرائح أقل من أو يساوي ربع طول موجة التردد المطلوب لتحقيق أقصى تأثير تشتيت. ومن الناحية المثالية، تُوضع جدران رأسية صغيرة بين الشرائح السفلية، مما يُحسّن تأثير التشتيت في حالة سقوط الصوت بشكل مماس. ويُعدّ نطاق تردد هذه الأجهزة محدودًا نسبيًا؛ فعند تردد أعلى من تردد التصميم بمقدار أوكتاف واحد، تنخفض كفاءة المشتت إلى مستوى كفاءة سطح مستوٍ.
موزعات البقايا التربيعية

تتفوق المشتتات الصوتية القائمة على تقنية MLS على المشتتات الهندسية في جوانب عديدة، إلا أنها ذات نطاق ترددي محدود. وكان الهدف الجديد هو إيجاد تصميم هندسي سطحي جديد يجمع بين خصائص الانتشار الممتازة لتصاميم MLS ونطاق ترددي أوسع. وقد تم اكتشاف تصميم جديد يُسمى مشتت البقايا التربيعية . [ 5 ] ولا يزال مشتت البقايا التربيعية، أو مشتت شرودر، يُستخدم على نطاق واسع حتى اليوم. ويمكن تصميم مشتتات البقايا التربيعية لنشر الصوت في اتجاه واحد أو اتجاهين.
موزعات الجذور البدائية
تعتمد المشتتات ذات الجذور الأولية على متتالية عددية مبنية على الجذور الأولية . ورغم أنها تُحدث انخفاضًا في استجابة التشتت، إلا أن هذا الانخفاض في الواقع يقع ضمن نطاق ترددي ضيق جدًا بحيث لا يكون ذا فائدة. أما من حيث الأداء، فهي تُشابه إلى حد كبير المشتتات ذات البقايا التربيعية. [ 6 ] [ 7 ]
موزعات محسّنة
باستخدام التحسين العددي، يُمكن زيادة عدد التصاميم النظرية، لا سيما بالنسبة للموزعات ذات عدد قليل من الآبار لكل دورة. لكن الميزة الكبرى للتحسين هي إمكانية استخدام أشكال عشوائية تتناغم بشكل أفضل مع الأشكال المعمارية.
المشتتات ثنائية الأبعاد ("نصف كروية")

صُممت هذه المشتتات، كمعظم المشتتات الصوتية، لخلق "صوت قوي في غرفة صغيرة"، ولكن على عكس المشتتات الأخرى، تعمل المشتتات ثنائية الأبعاد على تشتيت الصوت بنمط نصف كروي. ويتم ذلك من خلال إنشاء شبكة ذات تجاويف بأعماق متفاوتة، وفقًا لجمع مصفوفة متتابعتين تربيعيتين متساويتين أو متناسبتين مع متتابعات المشتت الصوتي العادي. [ 8 ] تُعد هذه المشتتات مفيدة جدًا للتحكم في اتجاه التشتيت، لا سيما في الاستوديوهات وغرف التحكم. [ 9 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ كوكس، تريفور جيه؛ دانتونيو، بيتر (2017). ممتصات ومشتتات الصوت: النظرية والتصميم والتطبيق (الطبعة الثالثة ). مطبعة سي آر سي.
- ↑ المنظمة الدولية للمقاييس (2004). ISO 17497-1:2004 الصوتيات - خصائص تشتت الصوت على الأسطح - الجزء 1: قياس معامل التشتت العشوائي في غرفة صدى الصوت . جنيف: المنظمة الدولية للمقاييس.
- ↑ المنظمة الدولية للمقاييس (2012). ISO 17497-2:2012 الصوتيات - خصائص تشتت الصوت للأسطح - الجزء 2: قياس معامل الانتشار الاتجاهي في مجال حر . جنيف: المنظمة الدولية للمقاييس.
- ↑ شيانغ، نينغ؛ سيسلر، جيرهارد م.، محرران. (2015). "20: مختبرات بيل". الصوتيات والمعلومات والاتصالات: مجلد تذكاري تكريمًا لمانفريد ر. شرودر . تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. ص 396. doi : 10.1007/978-3-319-05660-9 . ISBN 978-3-319-05659-3.
- ↑ إم آر شرودر (أبريل 1979). "الاختلاف بين الأذنين والأسقف المثلى لقاعات الحفلات الموسيقية: مزيد من انتشار الصوت الجانبي". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 65 (4): 958-963 . Bibcode : 1979ASAJ...65..958S . doi : 10.1121/1.382601 .
- ↑ إليوت فيلدمان (يوليو 1995). "شبكة انعكاس تلغي الانعكاس المرآوي: مخروط الصمت". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 98 (1): 623-634 . Bibcode : 1995ASAJ...98..623F . doi : 10.1121/1.413656 .
- ↑ ووكر، ر. "تصميم وتطبيق عناصر تشتيت الصوت المعيارية" (ملف PDF) . قسم الأبحاث في بي بي سي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 مارس 2019 .
- ↑ ستروب، هانز فيرنر (1981). "المزيد حول نظرية حيود مشتتات شرودر". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 70 (2). الجمعية الصوتية الأمريكية (ASA): 633-635 . doi : 10.1121/1.386757 . ISSN 0001-4966 .
- ↑ "تأثيرات المشتتات ثنائية الأبعاد على انتشار الصوت" (باللغة الدارية). PF.
للمزيد من القراءة
- تي جيه كوكس وبي دي أنطونيو، ممتصات ومشتتات الصوت - النظرية والتصميم والتطبيق، دار النشر سبون.
- MR Schroeder ، نظرية الأعداد في العلوم والاتصالات ، Springer-Verlag ، 1984؛ انظر على وجه الخصوص القسمين 15.8 و 26.6.
- الصوتيات
- مؤثرات صوتية
