Статистика диффузоров на квадратичных вычетах (2026): более 45 показателей о глубине ячеек, коэффициентах диффузии и работе в помещениях

Диффузор на квадратичных вычетах 2026: QRD на 250 Гц требует ячеек глубиной 56 см, а метадиффузор в 3 см покрывает 250 Гц - 2 кГц. Плюс данные ISO 17497 и помещений.

Диффузору на квадратичных вычетах (QRD), рассчитанному на 250 Гц, нужны ячейки глубиной около 56 см, тогда как оптимизированный акустический метадиффузор толщиной всего 3 см покрывает диапазон от 250 Гц до 2 кГц (Jiménez, Cox, Romero-García и Groby, Scientific Reports 2017). На измеренной панели QRD из фанеры достиг коэффициента диффузии 0,63 на частотах 1 кГц и 2 кГц, против примерно 0,10 у одного плоского отражателя (Tronchin и др., Applied Sciences 2021). Испытание в свободном поле, стоящее за этими цифрами, ISO 17497-2, размещает источник в 10 м от образца, а приёмники на дуге радиусом 5 м; такая схема больше похожа на безэховую камеру, чем на гостиную. В Львовской опере, зале на 998 мест объёмом 5 500 м³, диффузор Шрёдера, установленный в 2012 году, диффундировал в основном выше примерно 1 кГц (Kamisiński, Archives of Acoustics 2012). Мы свели данные из оригинальных статей Шрёдера в JASA, перечней ISO 17497 в BSI и DIN Media, Университета Пармы, исследований в журналах Acoustics и Applied Sciences издательства MDPI, Scientific Reports, Physical Review X, паспортов RPG Acoustical Systems и EBU Tech 3276.

Кратко (TL;DR)

  • Глубина ячеек QRD подчиняется формуле d_n = s_n x λ0 / 2N, где N - нечётное простое число (Stanford CCRMA, статья о волноводной сетке с QRD)
  • QRD на 500 Гц с ячейками шириной 9,4 см пригоден только от 375 Гц до 1 824,8 Гц (Khrystoslavenko и Grubliauskas, VILNIUS TECH 2019)
  • QRD с N = 7 для диапазона от 500 Гц до 5 кГц требует самой глубокой ячейки в 0,2 м (Pardo-Quiles и др., Acoustics 2024)
  • ISO 17497-2, опубликованный в мае 2012 года, занимает 15 страниц и измеряет направленный коэффициент диффузии в свободном поле (DIN Media, перечень ISO 17497-2)
  • Плоская панель из MDF показала коэффициент рассеяния 0,117, но коэффициент диффузии 0,35 на частоте 1 кГц (Farina, Университет Пармы 2000)
  • Коэффициент диффузии QRD из фанеры: 0,63 на 1 кГц и 2 кГц против примерно 0,10 у плоской панели (Tronchin и др., Applied Sciences 2021)
  • Акриловая панель на основе QRD растёт от d = 0,10 на 400 Гц до 0,62 на 2 кГц (паспорт RPG Diviewsor 79)
  • QRD на 250 Гц требует около 56 см глубины; метадиффузор толщиной 3 см покрывает от 250 Гц до 2 кГц (Jiménez и др., Scientific Reports 2017)
  • Обычные диффузоры Шрёдера имеют толщину около одной длины волны; версии на метаповерхностях примерно на порядок тоньше (Zhu и др., Physical Review X 2017)
  • Диффузор Львовской оперы повысил GL на 4 кГц примерно на 0,7 дБ по всему партеру (Kamisiński, Archives of Acoustics 2012)
  • От одного до трёх диффузоров в помещении объёмом 25,2 м³ повысили C80 на 3,3 - 12,4 дБ на частотах 1 и 2 кГц (Azad и др., Acoustics 2019)

1. Расчётная частота, глубина и ширина ячеек

Шрёдер впервые предложил поверхности на основе теории чисел в 1975 году, использовав последовательности максимальной длины (Schroeder, JASA 57, 149-150, 1975), а расширение 1979 года перешло к последовательностям квадратичных вычетов, чтобы расширить полосу. Привлекательность в том, что полоса задаётся двумя размерами, которые можно прочитать прямо по чертежу: глубина ячеек определяет нижнюю границу рабочего диапазона, а ширина ячеек - верхнюю. Самая глубокая ячейка обходится дороже всего по пространству, поскольку глубина составляет долю расчётной длины волны.

Проектное исследование VILNIUS TECH показывает, насколько узким может быть это окно. QRD на 500 Гц с ячейками шириной 9,4 см полезен только от 375 Гц до 1 824,8 Гц, то есть в отношении 4,87, или примерно 2,3 октавы (1 824,8 / 375 = 4,87; log2 от 4,87 = 2,28). Если сохранить ширину панели 1 м и увеличить простое число N, ячейки становятся уже, что поднимает верхний предел, но тянет вверх и расчётную частоту (Khrystoslavenko и Grubliauskas 2019). Сама формула глубины изложена в статье Stanford CCRMA о QRD.

ПоказательЗначениеИсточник
Правило глубины ячеекd_n = s_n x λ0 / 2N, N - нечётное простое числоStanford CCRMA, статья о QRD в двумерной волноводной сетке (ICMC 2004)
Последовательность квадратичных вычетов для N = 70, 1, 4, 2, 2, 4, 1Pardo-Quiles, Rodríguez и Rodríguez-Rodríguez, Acoustics 2024
QRD с N = 7 для диапазона от 500 Гц до 5 кГцλ0 = 0,682 м, самая глубокая ячейка 0,2 мPardo-Quiles и др., Acoustics 2024
Расчёт на 500 Гц, ячейки шириной 9,4 смПригоден от 375 Гц до 1 824,8 ГцKhrystoslavenko и Grubliauskas, VILNIUS TECH 2019
Панель шириной 1 м, N = 7 против N = 23Расчёт на 330 Гц (верхний предел 1 204,4 Гц) против 1 100 Гц (верхний предел 4 014,6 Гц, ячейки шириной 4,3 см)Khrystoslavenko и Grubliauskas, VILNIUS TECH 2019
Правило ширины ячеекw = λmin / 2Suyatno и Lianto, Journal of Physics: Conference Series 2021
Начало перенаправления звукаОколо 0,5 x f0Kamisiński, Archives of Acoustics 2012

Примечание о контексте: опубликованные эмпирические правила для нижней границы расходятся. Таблицы VILNIUS TECH помещают нижний предел на 0,75 x f0 (375 / 500 = 0,75 и 247,5 / 330 = 0,75), тогда как Kamisiński утверждает, что диффузор начинает перенаправлять звук с 0,5 x f0. Любую цифру «пригоден от» следует считать зависящей от метода расчёта.

2. Измерение диффузии: ISO 17497 и коэффициент AES

Для диффундирующей поверхности существуют два стандартизованных числа, и они отвечают на разные вопросы. ISO 17497-1 измеряет коэффициент рассеяния при случайном падении звука в реверберационной камере: какая доля энергии уходит из направления зеркального отражения. ISO 17497-2 измеряет направленный коэффициент диффузии в свободном поле: насколько равномерно отражённая энергия распределяется по полярной характеристике. BSI прямо заявляет, что часть 1 не предназначена для характеристики пространственной равномерности рассеяния (BSI, BS ISO 17497-1:2004+A1:2014).

Разрыв между ними не академический. Плоская панель из MDF, измеренная на 1 кГц, имела коэффициент рассеяния 0,117, но коэффициент диффузии 0,35, и автор заключил, что коэффициент рассеяния «как правило, величина, сильно отличающаяся от коэффициента диффузии» (Farina, Университет Пармы 2000). Со стороны свободного поля Hargreaves, Cox, Lam и D’Antonio сравнили определения для свободного поля и предложили коэффициент на основе автокорреляции как наилучший (JASA 108, 1710-1720, 2000). Перечень части 2 ISO находится на DIN Media.

ПоказательЗначениеИсточник
Публикация и поправка ISO 17497-1Опубликован 22 июля 2004 года, изменён в 2014 году; статус действующий, на пересмотреBSI, BS ISO 17497-1:2004+A1:2014
Публикация ISO 17497-2Май 2012 года, 15 страниц, значится действующимDIN Media, перечень ISO 17497-2:2012
Геометрия ISO 17497-2 в свободном полеИсточник в 10 м от образца, приёмники на радиусе 5 м, шаг не более 5°, не менее 80% приёмников вне зоны зеркального отраженияTronchin, Farina, Bevilacqua, Merli и Fiumana, Applied Sciences 2021
Рекомендуемая мера диффузии в свободном полеКоэффициент на основе автокорреляцииHargreaves, Cox, Lam и D’Antonio, JASA 2000
Плоская панель из MDF, 1 кГцРассеяние 0,117, диффузия 0,35Farina, Университет Пармы 2000
Полуцилиндрическая панель, повёрнутая на 90°, 1 кГцРассеяние 0,20, диффузия 0,52Farina, Университет Пармы 2000
Микрофонная решётка в имитационной модели Farina37 микрофонов с шагом 5°, источник 10 м, приёмники 5 мFarina, Университет Пармы 2000

Примечание о контексте: информационный документ AES о равномерности рассеяния поверхностей (обозначенный AES-4id-2001) не удалось получить с aes.org в ходе этого исследования, поэтому его содержание описано здесь только через статью Hargreaves и др. и работу Tronchin и др., которые отмечают, что AES «предложила методику измерения коэффициента равномерности диффузии» и что обе части ISO измеряют в диапазоне от 100 Гц до 5 кГц в третьоктавных полосах.

3. Измеренные характеристики: QRD против плоских панелей

Даже хорошо построенный QRD не приближается к коэффициенту диффузии 1. Лучший QRD из фанеры в испытаниях в Парме 2021 года достиг d = 0,63 на 1 кГц и 2 кГц, примерно в шесть раз больше, чем около 0,10 у одного плоского отражателя (0,63 / 0,10 = 6,3). За пределами расчётной полосы та же панель опускалась до 0,23 на 250 Гц, это 37% от пика (0,23 / 0,63), а ориентация имела такое же значение, как и конструкция (Tronchin и др., Applied Sciences 2021).

Коммерческая панель на основе QRD показывает ту же форму: слабая ниже расчётного диапазона и неровная внутри него. Акриловая Diviewsor 79 от RPG идёт от 0,10 на 400 Гц до 0,48 на 500 Гц, проседает до 0,30 на 1,25 кГц и заканчивается значением 0,62 на 2 кГц (RPG Acoustical Systems, Diviewsor 79). Именно такой провал, как на 1,25 кГц, делает единую усреднённую оценку вводящей в заблуждение для этого класса продуктов.

ПоказательЗначениеИсточник
QRD из фанеры, вертикально, без задней стенки, 1 кГц и 2 кГцd = 0,63Tronchin и др., Applied Sciences 2021
Тот же QRD на 250 Гц / 8 кГцd ≈ 0,23 / 0,22Tronchin и др., Applied Sciences 2021
Одна плоская отражающая панельd ≈ 0,10 начиная с 1 кГц и вышеTronchin и др., Applied Sciences 2021
Акриловая панель на основе QRD, 400 Гц / 500 Гц / 2 кГцd = 0,10 / 0,48 / 0,62RPG Acoustical Systems, паспорт Diviewsor 79
Та же панель, провал на 1,25 кГцd = 0,30RPG Acoustical Systems, паспорт Diviewsor 79
Полостной диффузор Galav2 против плоского MDF, 1 кГцd = 0,86 против 0,35Farina, Университет Пармы 2000
Расчётные QRD, конструкции на 500 ГцНормированный пик d 0,61 на 800 Гц (N = 11); рассеяние до 0,99 (N = 23)Khrystoslavenko и Grubliauskas, VILNIUS TECH 2019

Примечание о выбросах: помещение, где идут измерения, меняет результат. Команда из Пармы также испытывала в полубезэховой камере, где посторонние отражения от стен давали «стабильно завышенные» значения, и результаты были признаны недействительными. Действительные замеры проводились в реверберационной лаборатории размером 16 x 20 x 7 м с временным окном, с 25 микрофонами с шагом 7,5° и панелью 900 x 600 мм, построенной на простых числах 17 и 13 для диапазона от 250 Гц до 2 кГц.

4. Компромиссы между глубиной, весом и поглощением

Каждая дополнительная октава диффузии басов удваивает глубину, нужную классическому QRD, поскольку глубина ячеек масштабируется вместе с расчётной длиной волны, и именно поэтому диффузоры Шрёдера для басового диапазона отнимают столько глубины помещения. QRD, рассчитанному на 250 Гц, нужно около 56 см глубины, а QRD с N = 5 для 500 Гц уже имеет толщину 27,4 см; сворачивание ячеек сокращает это лишь примерно вдвое (Jiménez, Cox, Romero-García и Groby, Scientific Reports 2017). Это направление исследований, щели медленного звука с резонаторами Гельмгольца, относится к более широкой области акустических метаматериалов.

Результаты по метадиффузорам позволяют предположить, что правило глубины - свойство ячеек, а не диффузии. В той же статье сообщается о панелях толщиной от 1/46 до 1/20 расчётной длины волны, а другая команда описывала обычные диффузоры Шрёдера как имеющие толщину «порядка одной длины волны», прежде чем построить версию на метаповерхности примерно на порядок тоньше (Zhu, Fan, Liang, Cheng и Jing, Physical Review X 2017). Ячейки также поглощают звук, что важно, когда диффузор заменяет отражающую отделку.

ПоказательЗначениеИсточник
Обычный QRD на 250 ГцГлубина около 56 смJiménez и др., Scientific Reports 2017
QRD с N = 5 для 500 ГцТолщина 27,4 смJiménez и др., Scientific Reports 2017
Оптимизированный широкополосный метадиффузорТолщина 3 см, от 250 Гц до 2 кГц, средний нормированный d около 0,65, пики 0,9Jiménez и др., Scientific Reports 2017
Диффузор Шрёдера на метаповерхностиПримерно на порядок тоньше обычной конструкции толщиной около одной длины волныZhu и др., Physical Review X 2017
QRD на мембранных резонаторахПримерно на 1 порядок тоньше диффузоров на основе ячеекZhao и др., Applied Physics Express 2021
Размер и масса коммерческой панели на основе QRDКвадрат со стороной 23-5/8 дюйма, глубина 9-1/8 дюйма, около 10 фунтов/фут²RPG Acoustical Systems, паспорт Diviewsor 79
Та же панель, показатели поглощенияNRC 0,30, SAA 0,26RPG Acoustical Systems, паспорт Diviewsor 79
Гибридный QRD типа «скайлайн» с резонатором, напечатанный на 3D-принтереПиковый коэффициент поглощения 0,9 около 2 000 Гц (импедансная труба)Suyatno и Lianto, Journal of Physics: Conference Series 2021

Примечание о контексте: продолжение работы 2020 года от группы метадиффузоров описывает панели толщиной 3 см как в 20 раз более тонкие, чем традиционные конструкции (Jiménez и др., Tecniacústica 2020). Что касается поглощения группами QRD, Yang, Shen и Wang обнаружили, что оно заметно меняется в зависимости от формы установки, особенно ниже расчётной частоты, с двумя пиками поглощения (JASA 2006). Цифра по мембранным резонаторам взята только из аннотации статьи (Zhao и др. 2021).

5. QRD в концертных залах, студиях, классах и комнатах прослушивания

Довод в пользу диффузии в концертных залах появился первым. Статья Шрёдера 1979 года утверждала, что современным залам с низким потолком нужны особые формы потолка и структуры поверхностей, чтобы удерживать раннее звучание вне медианной плоскости и направлять его в стороны (Schroeder, JASA 65, 958-963, 1979). Затем последовали реконструкции: к 1986 году QRD были добавлены в аудиторию Университета Айдахо на 750 мест, изначально спроектированную в 1935 году, причём измерения близко совпали с компьютерными прогнозами (Graffy и Paoletti, JASA 1986). О показателях залов, на которые нацелены такие меры, см. нашу статистику реверберации и C80 в концертных залах.

В небольших помещениях эффект может быть несоразмерно большим. В испытательной комнате объёмом 25,2 м³ от одного до трёх пирамидальных или выпуклых диффузоров повысили C80 на 3,3 - 12,4 дБ на частотах 1 и 2 кГц, главным образом перенаправляя звук на поглощающие пол и потолок (Azad, Meyer, Lokki и Siebein, Acoustics 2019). Это были не QRD, и авторы предупреждают, что правила для недиффузных помещений не переносятся на другие случаи. Рекомендация EBU для комнат прослушивания требует диффузии, но не доходит до указания конкретных диффузоров (EBU Tech 3276, 1998); низкочастотная сторона тех же помещений рассмотрена в нашей статистике поглощения басовых ловушек.

ПоказательЗначениеИсточник
Реконструкция аудитории Университета Айдахо с QRD750 мест, зал изначально спроектирован в 1935 годуGraffy и Paoletti, JASA 1986
Диффузор Шрёдера под задним балконом Львовской оперы (май 2012 года)Зал объёмом 5 500 м³, 998 мест; GL на 4 кГц повышен примерно на 0,7 дБ по всему партеруKamisiński, Archives of Acoustics 2012
Эффективная полоса диффузора во ЛьвовеДиффузия выше примерно 1 кГц; ниже 1 кГц поглощение больше, чем у прежнего гобеленаKamisiński, Archives of Acoustics 2012
Помещение 25,2 м³, 1 - 3 диффузора, 1 и 2 кГцC80 от +3,3 до +12,4 дБ; T20 ниже на 0,19 - 0,80 сAzad, Meyer, Lokki и Siebein, Acoustics 2019
Потолочные диффузоры в классе на примерно 8% потолкаC50 в среднем +0,8 дБ на 1 кГц; от +1,5 до +3,2 дБ у заднего приёмника, 1 - 4 кГцArvidsson, Nilsson, Bard Hagberg и Karlsson, Acoustics 2020
Эталонная комната прослушивания EBUРеверберационное поле, достаточно диффузное, чтобы избежать флаттер-эха; позиции прослушивания не ближе 1,5 м от боковых и задней стенEBU Tech 3276, 2-е издание 1998 года
Смоделированные формы диффузоров для заловY-образная лучшая, прямоугольники QRD на втором месте, краевые формы худшиеPardo-Quiles и др., Acoustics 2024

Примечание о контексте: исследование в классе (Arvidsson и др., Acoustics 2020) использовало изогнутые диффузоры из оргалита, которые также работали как резонансные поглотители на частотах 125 - 250 Гц, а его едва заметное различие в 1 дБ по C50 (согласно ISO 3382-1) означает, что средний выигрыш от потолка был ниже порога слышимости, тогда как выигрыш на задних местах - нет. Данные по Львову взяты из статьи Kamisiński в Archives of Acoustics. Самые свежие доступные данные по руководству EBU для комнат прослушивания: EBU Tech 3276, 1998.

Итоги: диффузор на квадратичных вычетах в цифрах

ПоказательЗначениеИсточник
Первая статья о диффузоре на основе теории чисел1975, JASA 57, 149-150Schroeder, JASA 1975
Правило глубины ячеек QRDd_n = s_n x λ0 / 2N, N - нечётное простое числоStanford CCRMA, статья о волноводной сетке с QRD
QRD на 500 Гц с ячейками 9,4 см, рабочий диапазонот 375 Гц до 1 824,8 ГцKhrystoslavenko и Grubliauskas, VILNIUS TECH 2019
Верхний предел QRD шириной 1 м с N = 234 014,6 Гц при ячейках 4,3 смKhrystoslavenko и Grubliauskas, VILNIUS TECH 2019
QRD с N = 7 для диапазона от 500 Гц до 5 кГц, самая глубокая ячейка0,2 мPardo-Quiles и др., Acoustics 2024
Публикация ISO 17497-2Май 2012 года, 15 страницDIN Media, перечень ISO 17497-2
Публикация ISO 17497-1Июль 2004 года, изменён в 2014 годуBSI, BS ISO 17497-1:2004+A1:2014
Рекомендуемая мера диффузии в свободном полеКоэффициент на основе автокорреляцииHargreaves и др., JASA 2000
Плоская панель из MDF, 1 кГцРассеяние 0,117, диффузия 0,35Farina, Университет Пармы 2000
QRD из фанеры (лучшая конфигурация) против плоского отражателяd = 0,63 против примерно 0,10 на 1 кГц и 2 кГцTronchin и др., Applied Sciences 2021
Акриловая панель на основе QRD, 2 кГцd = 0,62RPG Acoustical Systems, паспорт Diviewsor 79
Поглощение акриловой панели на основе QRDNRC 0,30, SAA 0,26RPG Acoustical Systems, паспорт Diviewsor 79
QRD, рассчитанный на 250 ГцГлубина около 56 смJiménez и др., Scientific Reports 2017
Широкополосный метадиффузор3 см, от 250 Гц до 2 кГц, средний d около 0,65Jiménez и др., Scientific Reports 2017
Диффузор Шрёдера на метаповерхностиПримерно на порядок тоньшеZhu и др., Physical Review X 2017
Реконструкция аудитории с QRD, 1986 год750 местGraffy и Paoletti, JASA 1986
Диффузор Львовской оперы, GL на 4 кГцПовышен примерно на 0,7 дБKamisiński, Archives of Acoustics 2012
Выигрыш C80 в малом помещении от 1 - 3 диффузоров3,3 - 12,4 дБ на 1 и 2 кГцAzad и др., Acoustics 2019
Потолочные диффузоры в классе, задний приёмникC50 от +1,5 до +3,2 дБArvidsson и др., Acoustics 2020

Методология и источники

Каждая цифра выше была прочитана в первичной статье, перечне стандарта или паспорте производителя, ссылки на которые приведены ниже. Лабораторные и имитационные результаты помечены как таковые; данные производителя помечены как данные производителя.

Последнее обновление: 18 октября 2026 года. Мы обновляем этот обзор ежеквартально, и следующее обновление ожидается, когда ISO завершит текущий пересмотр ISO 17497-1.

Попробуй VoxBooster — 3 дня бесплатно.

Клонирование голоса в реальном времени, саундборд и эффекты — везде, где ты говоришь.

  • Без карты
  • ~30 мс задержки
  • Discord · Teams · OBS
Попробовать 3 дня бесплатно