Onderzoekers van de North Carolina State University en de Nanjing University hebben een "ultradunne" geluidsdiffusor ontwikkeld die 10 keer dunner is dan de veelgebruikte diffusers in opnamestudio's, concertzalen en bioscopen om echo's te verminderen en de geluidskwaliteit te verbeteren. Het nieuwe ontwerp gebruikt minder materiaal, wat de kosten zou verlagen, en neemt ook veel minder ruimte in beslag.

In een typische kamer met vlakke muren, geluidsgolven weerkaatsen meestal tegen de muren, als licht dat door een spiegel wordt weerkaatst. Dit creëert echo's en overlappende geluidsgolven die resulteren in een ongelijkmatige geluidskwaliteit, afhankelijk van waar u zich in de kamer bevindt.

"Geluidsdiffusors zijn panelen die op de muren en het plafond van een kamer worden geplaatst om geluidsgolven in veel verschillende richtingen te verspreiden, elimineren van echo's en ongewenste geluidsreflecties - uiteindelijk verbetering van de kwaliteit van het geluid, " zegt Yun Jing, een assistent-professor mechanische en ruimtevaarttechniek bij NC State en corresponderende auteur van een paper over het werk.

Maar de meest gebruikte diffusers, genaamd Schroeder-diffusors, kan erg omvangrijk zijn. Dat komt omdat de grootte van een diffuser wordt bepaald door de golflengte van het geluid dat het moet verspreiden. specifiek, de diepte van een Schroeder-diffusor is ongeveer de helft van de golflengte van het laagste geluid dat het nodig heeft om te verspreiden.

Bijvoorbeeld, een typische mannenstem kan zo laag zijn als 85 hertz, met een golflengte van 4 meter of 13,1 voet. Als dat het laagste geluid is waar de Schroeder-diffusor mee te maken heeft, de diffuser zou ongeveer 2 meter - of iets meer dan 6,5 voet - dik moeten zijn.

Maar de nieuwe, ultradunne diffusorontwerp vereist een dikte die slechts 5 procent van de golflengte van het geluid bedraagt. Dus, in plaats van 2 meter dik te zijn, het zou slechts 20 centimeter - of minder dan 8 inch - dik zijn.

"Diffusoren zijn vaak gemaakt van hout, dus ons ontwerp zou 10 keer minder hout gebruiken dan het ontwerp van de Schroeder-diffusor, " zegt Jing. "Dat zou resulteren in lichtere, goedkopere diffusers waardoor mensen hun ruimte beter kunnen benutten."

Deze vermindering van de dikte van de diffusor wordt mogelijk gemaakt door het ontwerp van de afzonderlijke cellen in de diffusor.

Een Schroeder-diffusor ziet eruit als een paneel van gelijkmatig verdeelde vierkanten, die in lengte en breedte identiek zijn, maar variëren in diepte.

De ultradunne diffuser bestaat ook uit gelijkmatig verdeelde vierkanten, maar de vierkanten lijken van verschillende grootte te zijn. Dat komt omdat elk van de vierkanten eigenlijk een opening is die uitkomt in een dunne, onderliggende kamer. Deze kamers hebben allemaal dezelfde afmetingen, maar de grootte van de openingen varieert aanzienlijk - waardoor dezelfde geluidsverspreiding wordt bereikt als de veel grotere Schroeder-diffusors.

"We hebben volledig functionele prototypes gebouwd met behulp van een 3D-printer, en het werkt, " zegt Jing. "Het ontwerp zou net zo goed moeten werken met hout."

De krant, "Ultradunne akoestische metasurface-gebaseerde Schroeder-diffuser, " is gepubliceerd in het tijdschrift American Physical Society Fysieke beoordeling X .