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建築音響学における拡散とは、特定の環境において音エネルギーが均一に広がる現象を指します。完全に拡散的な音響空間とは、どのリスニングポジションでも残響時間が同じである空間のことです。ほとんどの室内空間は非拡散的であり、残響時間は部屋全体で大きく異なります。低周波数では、ルームモードと呼ばれる顕著な共鳴現象が発生します。
ディフューザー（拡散板）は、室内の反響音などの音響異常を処理するために使用されます。音響エネルギーを除去するのではなく、明瞭な反響音や反射音を効果的に低減しながら、生き生きとした音響空間を維持できるため、吸音材の優れた代替品または補完品となります。入射角と同じ角度でエネルギーの大部分が反射される反射面とは異なり、ディフューザーは音響エネルギーを多くの方向に放射するため、より拡散的な音響空間が生まれます。また、ディフューザーは空間的にも時間的にも反射音を拡散させることも重要です。ディフューザーは音の拡散を助けることができますが、多くの場合、それがディフューザーが使用される理由ではありません。むしろ、音の着色や反響音を除去するために使用されることが多いのです。
ディフューザーの性能は、2つの異なる量によって表されます。散乱係数は、鏡面反射方向から散乱される反射エネルギーの割合を表し、拡散係数 は、反射エネルギーが空間内でどれだけ均一に分布しているかを表します。これら2つの尺度は互換性がなく、標準化された測定方法は、ISO 17497-1（散乱係数）およびISO 17497-2（拡散係数）で定義されています 。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
ディフューザーにはさまざまな形状と材質があります。現代のディフューザーの誕生は、1970年代にマンフレート・R・シュレーダーズが数論的ディフューザーを発明したことで始まりました。彼は、ガウス生誕200周年を記念して1977年にゲッティンゲンで行われたアンドレ・ヴェイユの講演「ガウス和と二次剰余」の中でこのアイデアを得ました。 [ 4 ]
最大長シーケンス（MLS）に基づく拡散板は、深さの異なる2種類の材料ストリップで構成されています。これらのストリップの配置はMLSに従います。ストリップの幅は、最大の散乱効果が得られる周波数の波長の4分の1以下です。理想的には、下側のストリップ間に小さな垂直壁を配置することで、接線方向からの音の入射時の散乱効果を高めます。これらのデバイスの帯域幅はかなり限られており、設計周波数より1オクターブ高い周波数では、拡散板の効率は平面と同程度に低下します。
MLSベースの拡散器は、多くの点で幾何学的拡散器よりも優れていますが、帯域幅が限られています。新しい目標は、MLS設計の優れた拡散特性とより広い帯域幅を組み合わせた新しい表面形状を見つけることでした。二次残差拡散器と呼ばれる新しい設計が発見されました。 [ 5 ]今日でも、二次残差拡散器、またはシュレーダー拡散器は広く使用されています。二次残差拡散器は、1方向または2方向に音を拡散するように設計できます。
原始根拡散器は、原始根に基づく数論的数列に基づいています。散乱応答にノッチが生じますが、実際にはノッチの帯域幅が狭すぎて実用的ではありません。性能面では、二次剰余拡散器と非常によく似ています。[ 6 ] [ 7 ]
数値最適化を用いることで、特に周期あたりのウェル数が少ない拡散器の場合、理論設計の数を増やすことが可能です。しかし、最適化の大きな利点は、任意の形状を使用できるため、建築形態により調和させることができる点にあります。
ほとんどの拡散器と同様に「小さな部屋で大きな音」を作り出すように設計されていますが、他の拡散器とは異なり、2次元拡散器は音を半球状に拡散します。これは、通常の拡散器と同じか、または比例する2つの二次数列のマトリックス加算に従って、深さが異なるくぼみを持つグリッドを作成することによって実現されます。[ 8 ] これらの拡散器は、特にスタジオやコントロールルームで拡散方向を制御するのに非常に役立ちます。[ 9 ]