PL227198B1 - Nadsceniczny panel refleksyjny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest nadsceniczny panel refleksyjny odbijający dźwięk, stosowany w celu uzyskania pożądanych efektów akustycznych w projektowanej przestrzeni, szczególnie na scenie i widowni sal widowiskowych, przykładowo koncertowych, teatralnych i audytoryjnych.

Znane rozwiązania paneli refleksyjnych wykorzystują najczęściej płaskie elementy odbijające dźwięk. Zakres częstotliwości dźwięku skutecznie odbitego od płaskich elementów, ściśle zależy od ich kształtu, rozmiaru i wzajemnej konfiguracji. Często spotyka się niewłaściwie dobraną geometrię paneli, co prowadzi do wad nagłośnienia sali. Mimo, że rozmiar pojedynczego panelu refleksyjnego zapewni odbicie dźwięku o wymaganej dolnej częstotliwości granicznej (np. 250 Hz), uzyskana odpowiedź częstotliwościowa będzie miała ograniczenie w paśmie wysokich częstotliwości. Jest to konsekwencją faktu, iż strefa Fresnela zrzutowana na macierz elementów refleksyjnych, maleje wraz ze wzrostem częstotliwości padającej fali akustycznej. W warunkach, gdy strefa ta staje się niewielka w porównaniu z wymiarami pojedynczych elementów, poziom odbicia dźwięku silnie zależy od położenia geometrycznego punktu odbicia, tzn. czy znajduje się on na panelu, czy poza nim. Ze wzrostem częstotliwości padającej fali akustycznej dominuje odbicie od pojedynczego panelu refleksyjnego.

Jednym ze znanych rozwiązań powyższego problemu jest zastosowanie elementów o zakrzywianych krawędziach lub elementów półokrągłych. Przykładowo, rozwiązania przedstawione w opisach patentowych US 8028791 i US 8430199 umożliwiają bardziej równomierną dystrybucję dźwięku w sali. Jednak przy montażu całej macierzy takich paneli powstaje ryzyko powstania wad nagłośnienia sali w wyniku interferencji fal odbitych, zwłaszcza filtra grzebieniowego. Ponadto panele o kształtach półokrągłych są korzystne dla wysokich częstotliwości odbitego dźwięku, ale kosztem ograniczenia pasma dla częstotliwości niskich.

Własności akustyczne ustrojów rozpraszających dźwięk działających na zasadzie zmiany fazy dźwięku odbitego, są szeroko opisane w literaturze. Najczęściej stosowanym jest dyfuzor Schroedera, którego twarda płaszczyzna odbijająca zbudowana jest z szeregu studzienek o geometrii wynikającej ze ściśle określonych reguł. Pozwala to uzyskać skuteczne rozpraszanie fal dźwiękowych w szerokim zakresie częstotliwości i dla szerokiego zakresu kątów padania fali. Maksymalna głębokość struktury i szerokość całego panelu ma wpływ na dolną częstotliwość graniczną, natomiast szerokość pojedynczej studzienki rzutuje na górną częstotliwość graniczną.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego PL 167 082 rozwiązanie panelu akustycznego odbijająco-rozpraszającego, którego geometria pozwala na odbicie fali w kierunku równoległym do fali padającej i rozpraszanie wysokich częstotliwości. Rozwiązanie to nie jest jednak właściwe do zastosowania, jako panel refleksyjny, którego głównym zadaniem jest kierowanie energii akustycznej generowanej przez źródło dźwięku w stronę słuchaczy. W rozwiązaniu według opisu US 4356880 przedstawiono podobne rozwiązanie, które zastosowano dla ekranów nadscenicznych. Ograniczeniem tego typu ustroju są jednak znaczne interferencje fal odbitych, skutkujące zaburzeniem równomierności charakterystyki częstotliwościowej dla wysokich częstotliwości.

Panel refleksyjny według niniejszego wynalazku stanowi nieprzenikalną dźwiękowo przeszkodę zawierającą płaską powierzchnię odbijającą oraz powierzchnię rozpraszającą o właściwościach zmiany fazy dźwięku odbitego. Istota rozwiązania polega na tym, że płaska powierzchnia odbijająca ma wymiary zapewniające odbicie dźwięku o wymaganej dolnej częstotliwości granicznej f_c oraz objęta jest wzdłuż krawędzi panelu powierzchnią rozpraszającą, której dolna częstotliwość graniczna f_dif równa jest górnej częstotliwości granicznej f_g płaskiej powierzchni odbijającej.

Korzystnym jest rozwiązanie, w którym powierzchnię rozpraszającą tworzą jednowymiarowe dyfuzory Schroedera, osiami studzienek usytuowane równolegle do krawędzi panelu, przy czym szerokość powierzchni dyfuzorów Schroedera jest większa od maksymalnej długości fali λ, która ma być rozpraszana.

Rozwiązanie według wynalazku, poprzez zastosowanie ustrojów rozpraszających na krawędziach płaskiej powierzchni odbijającej zapewnia szerszy zakres działania panelu refleksyjnego oraz eliminuje możliwość powstania zjawiska filtra grzebieniowego. W paśmie o wyższych częstotliwościach, gdzie występują znaczne fluktuacje w poziomie dźwięku odbitego od powierzchni odbijającej, gładkość charakterystyki zostanie zapewniona dzięki zastosowaniu rozpraszacza Schroedera na krawędziach pojedynczego elementu.

PL 227 198 B1

Panel refleksyjny według wynalazku przybliżony jest opisem przykładowego wykonania pokazanego na rysunku, którego Fig. 1 przedstawia panel w widoku z przodu, Fig. 2 przekrój poprzeczny, a Fig. 3 szczegół powierzchni rozpraszającej ukształtowanej według dyfuzora Schroedera.

Nadsceniczny panel refleksyjny wykonany z warstwowo połączonej płyty włóknowo-gipsowej ₂ o masie powierzchniowej >33 kg/m², ma obrys prostokąta, którego powierzchnię tworzy wewnętrzna płaszczyzna odbijająca 1 oraz powierzchnia rozpraszającą 2, obejmująca pasami z zewnątrz strefy przykrawędziowe panelu. Powierzchnia odbijająca 1 o wymiarach a x b1 = 1,2 x 0,9 m spełnia warunek odbijania fal dźwiękowych o wymaganej w tym pomieszczeniu dolnej częstotliwości granicznej f_c = 256 Hz. Powierzchnię rozpraszającą 2 w opisywanym, przykładowym wykonaniu stanowią jednowymiarowe dyfuzory Schroedera, którego studzienki 3 o szerokości s i różnych głębokościach g, usytuowane są osiami równolegle do krawędzi panelu. Szerokość b2 powierzchni dyfuzorów Schroedera jest większa od maksymalnej długości fali λ = 0,16 m, która ma być rozpraszana. W warunkach umieszczenia panelu na wysokości 8 m nad sceną, górna częstotliwość graniczna fg = 1270 Hz będzie równa dolnej częstotliwości granicznej fdif dyfuzora Schroedera.

Jest oczywistym, że oprócz przedstawionego powyżej przykładowego wykonania panelu o obrysie prostokąta, kształt panelu może mieć inny obrys: kwadratu, wielokąta, koła, owalu - ale zawsze panelu, którego powierzchnie odbijająca 1 i rozpraszająca 2 spełniają określone zastrzeżeniami cechy akustyczne wynalazku.

Claims (2)

1. Nadsceniczny panel refleksyjny, stanowiący nieprzenikalną dźwiękowo przeszkodę, zawierającą płaską powierzchnię odbijającą oraz powierzchnię rozpraszającą o właściwościach zmiany fazy fali dźwięku odbitego, znamienny tym, że powierzchnia odbijająca (1) ma wymiary (a x b1) zapewniające odbicie dźwięku o wymaganej dolnej częstotliwości gr anicznej f_c oraz objęta jest wzdłuż krawędzi panelu powierzchnią rozpraszającą (2), której dolna częstotliwość graniczna f_dif równa jest górnej częstotliwości granicznej f_g powierzchni odbijającej (1).

2. Panel według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię rozpraszającą (2) tworzą jednowymiarowe dyfuzory Schroedera, osiami studzienek (3) usytuowane równolegle do krawędzi panelu, przy czym szerokość (b2) powierzchni dyfuzorów Schroedera jest większa od maksymalnej długości fali λ, która ma być rozpraszana.