Bologna, 10 febbraio 2015


Un vero e proprio “riferimento programmatico”, dal linguaggio comprensibile a tutti, per condensare le conoscenze attuali in campo audio e specificamente fare cenno alle scelte che hanno portato alla progettazione del nuovo sistema d’altoparlanti Domaudio. Quasi nulla di nuovo, quindi: ma è solo con una visione di tutti gli aspetti da tenere in considerazione che si possono porre le giuste basi per un progetto.

Il nostro obiettivo è riuscire a realizzare un sistema d’altoparlanti che per la sua eccellenza rappresenti il sogno di tutti noi audiofili.

Un Sistema d’Altoparlanti (spesso useremo semplicemente SdA) trasforma l’energia elettrica fornita dall’amplificatore in energia meccanica e poi acustica ovvero in onde sonore.

In prima battuta diciamo che ci aspettiamo che il campo di pressione acustica generato riproduca esattamente l’andamento nel tempo del segnale che lo pilota. Questo in sostanza significa non togliere e non aggiungere nulla. Ma affrontiamo qui di seguito alcuni argomenti.

Percezione del suono

Dobbiamo prendere atto che l’orecchio è affetto da distorsione lineare ovvero risposta in frequenza non lineare per di più variabile col livello e distorsione non lineare ed è sottoposto tra l’altro ad alcuni anelli di retroazione. Ne più ne meno che qualunque apparecchiatura audio. Poi il cervello fa un’elaborazione di questi dati e li combina con le esperienze personali memorizzate e con i segnali percepiti da altre parti del corpo ugualmente soggette alle onde sonore (qui a parte l’ascolto in cuffia).

Vi è così un alto grado di percezione. Si pensi ad esempio alla capacità che abbiamo di riconoscere una persona dalla sua voce e di capire anche il suo umore.

La soglia incrementale di livello cioè la minima variazione di livello percepibile dall’orecchio è intorno a 0,2dB.

La soglia incrementale di frequenza ovvero la minima variazione di frequenza percepibile è funzione della frequenza e del livello ed è massima tra i 500Hz e i 5kHz e a basso livello (60dB).

Il nostro sistema uditivo ha una dinamica che arriva a oltre 120dB che è la soglia di dolore. Per far questo sposta la sua sensibilità in funzione del livello sonoro in quel momento. Quindi queste e altre soglie di sensibilità minima sono vere solo se si proviene da un certo periodo di tempo in silenzio in modo da alzare al massimo la sensibilità del nostro udito.

Il nostro sistema uditivo si è evoluto per essere maggiormente sensibile alla voce quindi nella gamma che consideriamo media.

Di tutto quello che sente il nostro orecchio solo una piccola parte viene elaborata dal cervello. Questo dipende da quello su cui siamo concentrati in quel momento, da quello che è avvenuto poco prima, da ciò che abbiamo in memoria, … .

Come detto anche il nostro sistema uditivo distorce e questo ci può portare a valutazioni errate.

Nella capacità di localizzare sul piano orizzontale, la provenienza dei suoni è legata alla elaborazione delle informazioni provenienti dalle due orecchie.

La capacità di localizzazione sul piano verticale è dovuta alla differente risposta in frequenza del padiglione auricolare e quindi (a parte il caso di toni puri) è possibile avere anche questa informazione. Ad esempio una esaltazione intorno a 8kHz porta a localizzare la sorgente più in alto, intorno a 3kHz e sotto i 500Hz di fronte, intorno a 1kHz lateralmente.

Nell’ascolto in cuffia, senza queste informazione, il cervello pone le sorgenti al centro della testa.

Stabilito che è scorretto (ed infatti è stato abbandonato) utilizzare equalizzatori per linearizzare la risposta in frequenza nel punto d’ascolto in quanto questa non linearità è dovuta al campo riflesso, infatti in questo modo si interverrebbe anche sul campo diretto. Le uniche azioni corrette sono intervenire sul locale, sulla posizione del SdA e dell’ascoltatore. Senza contare la differenza temporale tra le due informazioni.

Una leggera modifica alla risposta in frequenza può essere attuata invece per controllare la spazialità del suono o altri parametri correlati col sistema di riproduzione e non con l’ambiente.

Fronte d’attacco e di rilascio

Il suono è un’onda di pressione longitudinale che nell’aria a 20°C viaggia a 340m/s e questa velocità è indipendentemente dalla frequenza, di conseguenza il fronte di salita e il decadimento rimangono inalterati. Questi due parametri sono di fondamentale importanza per una corretta riproduzione ma sono altrettanto trascurati perché non rientrano nelle misure classiche. Queste ed altre cose si sanno già da anni ma incredibilmente vengono regolarmente ignorate nei sistemi d’altoparlanti di attuale produzione.

Abbiamo messo a punto un elaborato sistema per analizzare questi parametri e permettere la messa a punto del sistema d’altoparlanti anche in funzione di essi.

La misura del tempo di salita

Tipicamente si utilizza un’onda quadra e si misura il tempo per arrivare al 90% dell’ampiezza totale.

Il tempo di salita è inversamente proporzionale al numero di armoniche presenti, quindi la banda passante. Dare un valore del tempo di salita o della banda passante è la stessa cosa.

Lo Slew rate ovvero la massima variazione della velocità

Si misura la massima variazione di velocità di un dispositivo al cui ingresso è posta un onda quadra o un segnale a gradino e l’unità di misura sono V/microSec.

Qui oltre alla banda passante entra anche la tensione massima.

Campo diretto e campo riflesso

Non è necessario solo rispettare l’andamento nel tempo del segnale elettrico ma è importante anche la distribuzione nel locale del campo di pressione generato dal SdA.

Il campo diretto offre l’intelligibilità mentre il campo riverberato il senso dello spazio.

In ambiente ci giungono due segnali quello diretto e quello riflesso modificato dal locale. Il suono colpisce le pareti e gli oggetti presenti. Una parte viene assorbito e il rimanente viene ridato all’ambiente riflettendosi poi nuovamente. Il coefficiente di assorbimento è una caratteristica del materiale e definisce quanta parte viene assorbita. Il fisico americano di fine ottocento Sabine definì l’unità di misura: metri quadrati di finestra aperta. Una finestra aperta non riflette alcun suono quindi il suono è come se fosse stato completamene assorbito.

Il tempo di riverberazione è il tempo necessario perché un suono diminuisca di intensità di 60dB in un locale di volume V in metri quadrati e assorbimento totale A Sabin t = 0,16*V/A. Oggi esistono formule più complesse che offrono una maggiore precisione in casi particolari ma per i nostri scopi è già sufficiente per tracciare le curve del tempo di riverberazione ottimale in funzione del volume del locale.

Ad esempio in una sala di 84m3 il tempo di riverberazione ottimale per una frequenza tra 1 e 4kHz è di 0,8 secondi.

Persone e poltrone hanno il massimo assorbimento, un ordine di grandezza in più di qualunque altra cosa.

Diffrazioni

Alle frequenze la cui lunghezza d’onda è inferiore alle dimensioni del pannello frontale si ha la diffrazione quando l’onda raggiunge i bordi del pannello. In questo modo si crea una emissione in corrispondenza di ogni bordo che va a interferire con l’emissione principale. Questo fenomeno non è percepito se la dimensione e quindi il tempo tra l’emissione principale e quella diffratta è inferiore a circa 0,6ms cioè per dimensioni inferiori a circa 20cm in quanto percepiamo un’unica informazione non essendo in grado di discriminarle. Ed anche perché il fenomeno si sposta a frequenze più alte dove l’altoparlante e più direttivo e quindi emette un livello inferiore rispetto al suo asse di emissione.

Poi se la dimensione del pannello è ridotta si sposta più in alto la frequenza di transizione tra emissione in campo libero e in semispazio, ovvero l’emissione posteriore aumenta di livello a frequenze sempre più alte mentre quella anteriore diminuisce.

Per ridurre il fenomeno della diffrazione si può agire anche stondando opportunamente i bordi con un raggio di almeno 2,5cm.

Quindi un pannello di ridotte dimensioni porta a ridurre i fenomeni di diffrazione e porta ad aumentare il campo riflesso/riverberato intorno e dietro al SdA rendendoli invisibili ovvero non dando le informazioni di provenienza del suono da essi.

La scena acustica quindi se ne avvantaggia potendo ricreare le sorgenti sonore virtuali nella loro giusta posizione dalle informazioni stereofoniche registrate e senza l’introduzione di altri segnali interferenza.

Prime riflessioni

Tutti sanno che porre un tappeto a pavimento tra i sistemi d’altoparlanti e la zona d’ascolto migliora l’immagine. La sua efficacia comunque è limitata sia come grado di intervento che gamma di frequenze. Un contributo più decisivo può essere dato realizzando SdA con diagrammi polari che limitano l’emissione a pavimento come pure a soffitto.

Onde stazionarie

Un ambiente chiuso è caratterizzato da modi propri di risonanza chiamati anche modi normali o onde stazionarie e quelli localizzati a bassa frequenza ovvero a frequenza inferiore a quella di Schroeder sono molto influenti perché distanziati tra loro e portano a forti variazioni della risposta complessiva. In ambienti di dimensioni domestiche le frequenze interessate sono sotto i 250Hz. Queste risonanze una volta innescate si estinguono lentamente riducendo la comprensibilità del suono e rendendolo fastidioso.

Posizione della sezione bassi

Accurati studi anno evidenziato che la posizione migliore della sezione bassi è a pavimento. Ci sono molti motivi che portano a questa conclusione. Questa è la posizione che permette di eccitare tutte le onde stazionarie dell’ambiente evitandone forti localizzazioni ed in più Il pavimento porta ad un rinforzo delle basse frequenze. Occorre però considerare che la riflessione a pavimento rimane in fase fino ad una certa frequenza poi si inverte generando una forte riduzione del livello. Questa frequenza “limite” è funzione della distanza dal pavimento. Questo è uno dei motivo che ci porta ad evitare di far funzionare il woofer a frequenze alte e quindi a realizzare l’incrocio a 150Hz.

Compressione acustica

Un altoparlante si deve muovere come un pistone perfetto, cioè ci deve essere una relazione lineare tra la tensione applicata e lo spostamento della membrana, ma questo non sempre succede, quando la frequenza aumenta la parte di membrana distante dalla bobina risponde sempre meno al movimento.

Anche al crescere della tensione diventa sempre più difficile eseguire gli spostamenti necessari, raggiungendo i limiti dell’escursione e si genera distorsione e compressione.

Poi vi è il fatto che la bobina mobile scaldandosi aumenta il valore della sua resistenza e quindi assorbe meno corrente e di conseguenza il livello acustico generato diminuisce. Un variazione di temperatura della bobina mobile di un altoparlante di soli 20° C può portare ad una attenuazione del livello di 0,5dB.

Tornando al fenomeno della compressione occorre prestare molta attenzione anche al resto della catena audio, in particolare l’amplificatore. Se si ascolta ad un livelli medio di 90dB considerando un fattore di cresta del segnale musicale di 20dB si arriva ad avere picchi di 110dB che corrisponde ad una potenza di 100 volte superiore! Questo è uno dei motivi per cui noi proporremo solo SdA con alte sensibilità per non incorrere in fenomeni di saturazione degli amplificatori o per non dover servirsi di amplificatori con potenze spropositate.

La dinamica

Un’orchestra sinfonica nei fortissimi arriva ad un livello di pressione sonora (SPL) di 115dB mentre i pianissimo sono confinati poco sopra al rumore di fondo ambientale che indicativamente è di 55dB. Dunque ammettendo che i piani siano 3dB sopra si ha una escursione dinamica di 57dB.

Per avere la possibilità di mantenere questa dinamica, ammesso che non sia stata compressa in fase di masterizzazione, occorre un sistema amplificatore e SdA correttamente dimensionato.

Un disco analogico di qualità può arrivare a contenere una dinamica di 45dB quindi vi è stata necessariamente una compressione. Per riavere la dinamica originale occorrerebbe quindi un espansore con un rapporto 57/45= 1,27.

Si ricorda che per avere ad esempio 6dB in più che sono 4 volte di più occorre portare la potenza da 100W a ben 400W. Si capisce quindi come sia auspicabile avere sistemi di altoparlanti ad alta sensibilità piuttosto che agire solo sulla potenza degli amplificatori.

Tra le misure “classiche” una delle più diffuse è la misura a terzi d’ottava con rumore rosa.

Il rumore rosa è caratterizzato dall’avere uguale energia per ottava cioè ad esempio tra 20 e 40Hz e tra 5000 e 10000Hz.

In fase d’installazione di un SdA in ambiente l’analisi a terzi d’ottava è un compromesso eccellente tra la necessità di avere una analisi dettagliata che consenta di capire cosa realmente succede e la necessità opposta di ridurre al minimo il numero di misure e di interventi.

La scelta del rumore rosa che non è altro che rumore bianco filtrato a 3dB per ottava è dovuta al fatto che il rumore rosa è simile alla musica e riproduce abbastanza fedelmente lo spettro di energia emesso da una orchestra permettendo così di studiare il comportamento del locale eccitando le risonanze che così durano nel tempo e di coprire tutte le frequenze con la giusta proporzione di intensità.

Di fatto la risposta in frequenza rilevata con rumore rosa a terzi d’ottava in ambiente d’ascolto presenta una forte correlazione con le sensazioni all’ascolto.

Definizione del numero di vie

Completiamo le informazioni fino ad ora esposte per giungere al motivo che ha portato alla scelta di realizzare un Sistema d’Altoparlanti a ben quattro vie.

L’ascolto della musica in un ambiente chiuso è condizionato dalla quantità relativa di suono diretto e di suono riflesso che giunge al punto d’ascolto.

Mentre il suono diretto non è influenzato dalle caratteristiche fisiche del locale d’ascolto, quello riflesso risulta invece modificato dalla sua architettura e dalle proprietà assorbenti delle superfici.

La sonorità risultante nel punto d’ascolto è il suono proveniente dalla sorgente più quello riflesso sulle superfici e arredi.

E’ noto che la regolarità della dispersione al variare della frequenza di un SdA porta a un andamento corretto e prevedibile del campo riflesso e della risposta complessiva.

La radiazione di un altoparlante diventa direzionale ovvero tende ad irradiare in una zona progressivamente più ristretta man mano che la frequenza aumenta. In pratica quando la lunghezza d’onda diventa dello stesso ordine di grandezza del diametro della membrana in movimento si forma un lobo di radiazione che si restringe all’aumentare della frequenza.

Ogni discontinuità dovuta la passaggio da un trasduttore più direttivo in quella zona a uno meno e le rotazioni di fase dei trasduttori e del cross-over trasformano una regolare risposta rilevata in asse e con tecniche che emulano la camera anecoica in una incognita all’atto delle misure con rumore rosa in ambiente e col segnale musicale.

Per realizzare la corretta profondità di scena occorre una dispersione orizzontale il più coerente possibile ed è quindi necessario utilizzare altoparlanti relativamente piccoli già a partire dai 150 Hz montati su un pannello frontale molto stretto. In tal modo la loro caratteristica di dispersione si mantiene molto ampia e simile tra loro nella zona di incrocio.

Considerando che è bene mantenere un unico trasduttore nella gamma 400-4000Hz per garantire il massimo della coerenza di dispersione e di fase, vuol dire fissare incroci a circa 150, 400 e 4000Hz.

Questo è il primo motivo che ha portato alla suddivisione della gamma bassa. Il secondo è legato alla proprietà del carico d’aria a bassa frequenza che richiede una superficie grande quindi alla necessità di avere da un lato un altoparlante di grande diametro ed escursione per muovere molta aria alle frequenze più profonde. Quindi garantire da un lato il giusto livello sonoro e la bassa distorsione e dall’altro un altoparlante caratterizzato da una buona accelerazione per rispondere correttamente nella zona dei medio bassi, queste caratteristiche non possono trovarsi contemporaneamente in un unico componente mantenendo per di più una buona di efficienza.

La realizzazione di membrane a forma conica assicura una buona rigidità a bassa frequenza ma non a frequenze più alte dove tende a flettersi e a ridurre l’area coerente in prossimità della bobina.

Ma non basta perché la musica è fatta da tante frequenze contemporaneamente, non soltanto ciascuna sarà distorta ma anche interferirà con le altre e creerà la distorsione di intermodulazione.

La membrana sottoposta a diverse sollecitazioni invece di muoversi come un pistone rigido ideale si flette, generando distorsione e creando zone di emissione incoerenti.

Ad esempio a 60Hz un cono è sottoposto ad una accelerazione dell’ordine dei 90g (cioè 90 volte l’accelerazione di gravità) e se si realizza un cono più rigido che vuol dire anche più pesante occorrerà una forza maggiore per pilotarlo e in più la sua frequenza di risonanza si abbasserà con conseguente notevole riduzione della sua efficienza essendo quest’ultima funzione del quadrato della frequenza di risonanza.

Aumentare il numero di vie permette anche altri vantaggi.

Partiamo da una vecchia metodica indirizzata alla misura della distorsione di intermodulazione sulle elettroniche della SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineeres) recepita poi anche dalle IHF.

Si generino due segnali a 60Hz e a 7kHz in rapporto di ampiezza 4:1.

Avremo prodotti di intermodulazione al di sopra e al di sotto dei 7kHz secondo multipli di 60Hz.

7060, 6940, 7120, 6880, 7180, 6820, … .

Le norme DIN 45500 prevedono come limite il 3% ovvero -30dB perché sia giudicato HiFi.

Estendendo il concetto a tutte le frequenze si può misurare la distorsione d’intermodulazione di un SdA. Da questa analisi ci si accorge immediatamente quali sono i limiti dei SdA a numero limitato di vie se non addirittura monovia.

Sezione bassi

Si sono inventati tanti modi per migliorare la riproduzione ma occorre rispettare le leggi fisiche.

Per arrivare ad un basso profondo e pulito occorre muovere tanta aria ed usare molta energia.

È possibile ingannare il nostro cervello usando informazioni alterate ad arte, a creare l’impressione di quel che realmente non c’è. È un trucco usato spesso. Ma questi bassi ad un primo ascolto aggressivi e presenti alla lunga diventano “scatolati” e fastidiosi provocando fatica all’ascolto.

Il caricamento a bassa frequenza

Volendo realizzare un sistema eccellente si devono escludere a priori tutti i caricamenti risonanti sia perché la risonanza si innesca comunque in ritardo al segnale e sia perché non è possibile garantirne il giusto smorzamento neanche con gli allineamenti notoriamente più smorzati (come il QB3) perché le caratteristiche dell’altoparlante variano con il livello di emissione.

Senza contare che per avere una buona estensione occorre una bassa frequenza di risonanza che porta ad avere volumi grandi o condotti di notevoli dimensioni.

La sospensione pneumatica per avere una buona estensione sacrifica molto l’efficienza.

Ma essa o gli altri sistemi chiusi sono i soli che possono garantire il funzionamento a pressione in un ambiente chiuso di piccole dimensioni dove il funzionamento a propagazione dell’onda alle frequenze più basse non può funzionare.

Un caricamento molto interessante e innovativo è quello che prevede un secondo altoparlante con la doppia funzione di controllare la risonanza del primo e di creare un diagramma di emissione a cardioide.

Utilizzando due emissioni opportunamente calibrate è possibile realizzare la dispersione a cardioide del sistema che garantisce il duplice obiettivo di uniformità di dispersione con le vie più alte che per via della lunghezza d’onda interessata emettono solo frontalmente e la riduzione delle interferenze con la parete posteriore.

La tecnica adottata per ottenerla si basa sull’applicazione di principi di fisica e di geometria applicata all’acustica.

Stiamo indagando anche questa possibilità.

Sezione medio bassi

Si può usare l’emissione a cardioide anche qui. In questo caso il sistema è più semplice e prevede una resistenza acustica opportuna che limita l’emissione posteriore e la eguaglia a quella che giunge dalla parte anteriore rendendo il risultato nullo e quindi creando anche in questo caso l’emissione a cardioide.

Per inciso il termine cardioide deriva dalla forma a cuore di tale diagramma di dispersione.

Un sistema molto interessante per caricare un altoparlante è la tromba.

Al giorno d’oggi è possibile realizzare delle trombe con distorsione molto più bassa degli esempi avuti in passato e la sfida è solo quella di contenerne in modo ragionevole le dimensioni necessariamente importanti per scendere in frequenza. I vantaggi che si ottengono sono molteplici: si va dalla bassa distorsione-alta potenza al suono particolarmente vivo e dinamico.

La base di tutto è l’adattamento d’impedenza che per non perdere efficienza a bassa frequenza richiede una superficie d’emissione grandi realizzabile con una adeguata superficie della bocca.

Ci sono alcuni trucchi per ridurre un po’ le dimensioni sfruttando ad esempio gli angoli della sala d’ascolto, ma non sempre questi sono disponibili e noi vogliamo realizzare un SdA senza vincoli.

Ci stiamo lavorando e speriamo di vincere anche questa sfida.

Di solito i costruttori di SdA che adottano il sistema a tromba lo limitano per le frequenze medie e alte, rinunciando al loro utilizzo per le frequenze più basse. Tra l’altro un woofer adatto per tale caricamento deve possedere caratteristiche che lo rendono molto costoso (BL, robustezza, ecc.).

Il principio della stereofonia

Premesso che vi è una grande differenza tra un ascolto dal vivo dove le sorgenti sono reali ovvero hanno una loro dimensione e una precisa collocazione spaziale mentre nella riproduzione stereofonica le sorgenti devono essere virtualmente ricreate come dimensione e posizione dai due SdA.

La stereofonia funziona se si ha la possibilità di percepire i caratteri spaziali dei suoni ed in particolare della loro direzione di provenienza che si ha in virtù dell’audizione biauricolare ovvero il potere di localizzazione dell’udito grazie alla presenza di due sistemi auditivi.

Un grande vincolo è rappresentato dalla posizione d’ascolto che deve essere perfettamente centrale rispetto ai due Sistemi d’altoparlante.

Per migliorare questo aspetto bisogna far si che vi sia una compensazione della pressione sonora al variare della posizione d’ascolto longitudinale al sistema d’altoparlanti che arriva a un delta di 9dB tra l’emissione interna ed esterna ortogonale. In altre parole ad un ascoltatore spostato a destra o a sinistra rispetto al punto centrale d’ascolto deve giungere un segnale più forte dal sistema d’altoparlanti più lontano e un segnale più debole da quello più vicino. Questo avviene per le frequenze medie e alte mentre per le frequenze più basse è la fase acustica che determina l’angolo di esitazione ciò la differenza tra la provenienza di un suono e ciò che invece gli attribuisce il cervello.

In fase di progettazione i diagrammi di dispersione polare andranno studiati anche in funzione di questo aspetto. In fase d’installazione del sistema in ambiente, in base alla distanza dalla zona d’ascolto e alla distanza reciproca dei due SdA occorrerà ricercare l’angolazione giusta per portare il lobo di emissione nella posizione corretta e quindi allargare il più possibile l’area d’ascolto ottimale. Per iniziare questa ricerca si consiglia di partire con i due SdA orientati verso il punto centrale d’ascolto. Ovviamente questa compensazione è efficace se il SdA è stato progettato per questa funzione.

In fase di progetto si è tenuta altresì in considerazione la variazione di posizione tra un ascolto da seduto o da in piedi per mantenere costante e corretta la timbrica e la prospettiva sonora.

Sezione medi e alti

La scelta di altoparlanti planari per le vie alte è determinata principalmente da due fattori.

Il primo è legato al fatto che un altoparlante a cono o a cupola presenta una zona di rottura (break-up) dovuta al fatto che il movimento trasmesso dalla bobina alla membrana all’aumentare della frequenza non è più coerente nelle zone distanti da essa. In altre parole mentre una parte della membrana si sposta solidale alla bobina la parte più distante si sposta con un leggero ritardo e con distorsione e questo provoca una emissione che va ad interferire con la prima e rende irregolare la risposta in ampiezza e l’emissione polare.

Il break-up ovvero la rottura della rigidità, dove solo una parte della membrana mantiene la coerenza col movimento ed essendo più leggera del totale il livello emissivo aumenta improvvisamente per poi essere contrastato dal ritorno di energia accumulata in altre parti della membrana.

In aggiunta interviene la velocità di trasmissione del suono all’interno della membrana che varia in funzione del materiale utilizzato ed è comunque differente dall’aria quindi si creano sfasamenti nella emissione nei vari punti della membrana.

Tra l’altro si può giocare oltre che con la forma, molto sul materiale delle membrane passando da membrane più rigide per avere bobine di piccolo diametro adatte a salire in frequenza ma con forti break up che impongono interventi decisi sul filtro a membrane più smorzate e meno rigide che esigono bobine di diametro maggiore per garantire il miglior controllo della membrana.

In una membrana a cupola la maggior parte della massa è concentrata nella bobina e nel suo supporto quindi all’aumentare della frequenza non vi è ne una grossa riduzione della massa in movimento ne del diametro di emissione essendo la bobina ancorata alla parte esterna. Per contro hanno una massa grande che li limita ad alta frequenza dovendo avere la bobina necessariamente dello stesso diametro della cupola a meno di non realizzarli con la cupola rovesciata in questo caso necessariamente rigida. Un altro limite sempre legato al diametro è che la superficie emissiva e inferiore ad un cono e quindi è limitato a bassa frequenza, in sostanza la larghezza di banda è inferiore rispetto ad un cono.

C’è da dire che un cono se opportunamente progettato può avere una gamma di funzionamento più estesa giocando su una progressiva e controllata riduzione della massa mobile e del suo diametro tali da garantire un funzionamento con buona dispersione anche a frequenze alte. Esistono alcuni prodotti che hanno raggiunto un buon compromesso ma il loro costo e la scarsa sensibilità fa propendere per altre soluzioni.

Molto si è fatto sul materiale per la realizzazione del cono e la sua eventuale composizione a strati.

Visto che il problema è nella parte centrale del cono si possono realizzare cupole parapolvere concave che ricoprono la zona centrale o tutto il cono in modo da attenuare il fenomeno del break-up. In questo modo si aumenta la massa mobile quindi la soluzione è adatta per gli altoparlanti dedicati al medio basso.

Oppure può aiutare il rendere irregolare la superficie del cono in modo da ridurre la trasmissione delle risonanze radiali o perfino la soluzione di realizzare un cono irregolare ovvero con i due assi non coincidenti od anche semplicemente ellittico.

Adatta per i tweeter esiste anche la soluzione a membrana morbida pilotata nella zona centrale come nei ring-radiator, dove la membrana ad anello o anulare di tipo non rigido è fissata sia sul bordo esterno che su quello interno. I vantaggi sono la bobina di diametro minore del diametro della membrana quindi minore massa e le risonanze si instaurano a frequenze molto più alte.

Od anche la possibilità di realizzare coni di diametro molto piccolo e quindi da un lato possono permettersi membrane piccole, leggere e non rigide quindi non affette da problemi di break up e magari non a forma conica ma piatta ma dall’altro hanno bobine piccole e quindi con scarsa tenuta in potenza abbinata alla bassissima efficienza portano a vederne un loro utilizzo solo se usati in configurazione multipla avvicinandoci all’idea degli altoparlanti isodinamici. Ma a questo punto perché non pensare direttamente all’utilizzo di un altoparlante isodinamico?

In un altoparlante isodinamico cioè elettrostatico o magnetoplanare la membrana non deve essere rigida e quindi non si ha il fenomeno del break-up.

Escludiamo l’altoparlante elettrostatico per le maggiori complicazioni che comporta.

L’altoparlante magnetoplanare o chiamato semplicemente planare presenta molti vantaggi:

  • la membrana non deve essere rigida e quindi può diventare sottilissima e leggerissima;
  • la membrana morbida non presenta problemi di break-up;
  • la conseguente leggerezza della membrana porta a non avere accumuli di energia e quindi a rispondere istantaneamente al segnale e ad avere un decadimento potenzialmente perfetto;
  • la leggerezza della membrana permette anche di estendere la risposta ad alta frequenza;
  • l’impedenza rimane sempre costante e resistiva;
  • i progressi tecnologici hanno portato alla realizzazione di magneti molto piccoli e potenti e quindi a superare il vecchio limite legato alla scarsa sensibilità o escursione di questa tipologia di trasduttori;
  • non avendo centratori e sospensioni il fattore di merito meccanico ovvero lo smorzamento-attrito è ridotto al minimo;
  • ci si slega da materiali e forme, non si hanno risonanze modali indotte tipiche degli altoparlanti tradizionali;
  • si possono realizzare membrane a forma rettangolare con la base molto stretta per garantire un’ampia dispersione orizzontale e al contempo più limitata verticalmente per ridurre le nocive riflessioni sul pavimento e sul soffitto.

La conseguenza di tutto ciò è una distorsione bassissima, una gamma molto estesa, una giusta dispersione, un’alta sensibilità.

Quindi volendo utilizzare un altoparlante in un ampia zona come da 400Hz a 4000Hz con un filtro del primo ordine vuol dire avere un componente lineare da almeno due ottave prima e due dopo quindi da 100Hz a 16kHz. Nessun altoparlante a bobina mobile è in grado di garantire questo e per di più con un lobo di emissione costante.

Il secondo motivo è che l’incrocio a frequenze alte richiede che gli altoparlanti siano vicini tra loro. Come ci insegna la teoria degli Array verticali utilizzati in campo professionale, l’accoppiamento acustico avviene quando le emissioni degli elementi che compongono il Line Array, essendo paragonabili alle emissioni tipiche delle sorgenti puntiformi, sommano le energie singolarmente emesse. Per ottenere questo è indispensabile che le sorgenti siano strettamente accoppiate e separate tra loro da una distanza non superiore a mezza lunghezza d’onda riferita alla frequenza più alta che esse devono riprodurre e la loro emissione deve essere un’onda piana, analogamente per quanto avviene in una sorgente sonora effettivamente piana d’eguali dimensioni, condizione di partenza per ottenere una propagazione virtualmente di tipo cilindrica.

Se i requisiti elencati sin qui sono facilmente raggiungibili per frequenze basse, lo sono meno per frequenze medie che per evitare interferenze distruttive a 4000 Hz, (1/2 lunghezza d’onda = circa 4,3cm) implicherebbe l’utilizzo di sorgenti che non superano la dimensione di 4,3cm!

Creare dei line array verticali ben funzionanti a frequenze alte quindi, diventa una questione praticamente insormontabile se si vogliono utilizzare gli altoparlanti tradizionali, come ad esempio quelli a cono o a cupola.

Infatti tornando in ambito professionale sono stati messi a punto dei sistemi che prevedono l’uso di guide d’onda particolari o d’adattatori acustici che generano onde piane che consentono l’impiego di driver a compressione in multiplo per riprodurre le frequenze alte nei sistemi Line Array.

Nel nostro caso sono richieste pressioni sonore raggiungibili semplicemente con membrane piatte rettangolari come prevede la teoria dei Line Array.

Il comportamento di tali altoparlanti, con riferimento alla loro emissione sonora, è quanto di meglio si possa pensare per la formazione di una linea di emissione sonora verticale. Composti da membrane piatte che si muovono in fase per tutte le frequenze che riproducono, sono assimilabili a piccole linee di suono, e la sovrapposizione di piccole linee di suono porta alla formazione di una linea di suono più grande con emissione d’onde sonore piane nel piano d’accoppiamento e sovrapposizione.

Un discorso differente è l’incrocio con un supertweeter perché a tali frequenze l’orecchio non è più in grado di discriminare la fase. Ma si basa solo sull’informazione di pressione. Infatti il supertweeter può essere posizionato e orientato con un certo grado di libertà senza pregiudicarne il funzionamento.

Base d’appoggio

Dopo queste considerazione è evidente che il SdA sarà di grandi dimensioni e quindi da collocare a pavimento. La base d’appoggio è molto importante perché deve permettere al sistema di mantenere la giusta stabilità evitandogli la possibilità di vibrare. Per questo motivo è stata studiata una base che garantisce il giusto appoggio e smorzamento delle vibrazioni. L’efficacia di questa base è tale da essere molto utile anche per gli altri sistemi d’altoparlanti in contrapposizione alla moda delle punte che quasi sempre sono tutto tranne che efficaci. Anzi rendono il sistema oscillante incontrollato e a ridotto smorzamento. Per questo motivo Modar ha deciso di creare e mettere in vendita una base con queste caratteristiche, che dovrà necessariamente essere fatta su misura perché deve avere le dimensioni della base del SdA.

Cavi di potenza

Apriamo una parentesi sui cavi per comunicare la nostra posizione a riguardo.

Escludendo problemi di ossidazione o contatto scadente dei connettori e a tal proposito si raccomanda di prestare molta attenzione ed effettuare la giusta pulizia di questi.

Le variazioni udibili tra un cavo e l’altro sono in massima parte attribuibili alla impedenza interna dell’amplificatore espressa anche col fattore di smorzamento (Damping Factor) che in abbinamento all’impedenza dei cavi e all’andamento dell’impedenza in funzione della frequenza del Sistema d’Altoparlanti determina variazione nella risposta in frequenza risultante.

Vi è una semplice soluzione che ci può evitare di correre alla ricerca del cavo che in abbinamento al resto del sistema conferisce il risultato sonoro più piacevole e voluto. Si tratta di dotare il SdA di controlli che intervenendo in piccola misura ma in zone chiave determinano dei cambiamenti sonori sulla timbrica, sulla scena sonora, e molti altri aspetti.

Fermo restando che occorre sempre prevedere cavi con bassi valori dei tre parametri elettrici: resistenza, induttanza e capacità e della minima lunghezza possibile.

Collegamento in bi-amping o multi amplificazione passiva

A differenza della multi amplificazione attiva dove il sistema è dotato di cross-over elettronico e ad ogni amplificatore è inviato il segnale filtrato opportunamente per la via a cui è collegato, col collegamento in multi amplificazione passiva viene inviato l’intero spettro di frequenze del segnale a ciascun amplificatore e ci pensa il cross-over passivo a limitare la corrente da inviare all’altoparlante. In questo caso l’amplificatore vede un carico fortemente reattivo nella gamma di funzionamento dove deve erogare una corrente inferiore all’altoparlante. Questa situazione non presenta alcun vantaggio ma solo svantaggi dovuti all’aumento degli amplificatori e dei cavi necessari e porta a far lavorare gli amplificatori su carichi reattivi che richiedono corrente sfasata.

Le differenze sonore ottenute con la multi amplificazione passiva sono principalmente dovute alla differente sensibilità degli amplificatori utilizzati ed alla loro differente caratteristica di trasferimento.

Collegamento in bi-wiring

Caso in cui il Sistema d’Altoparlanti è predisposto al bi o multi-wiring ovvero una o più vie hanno gli ingressi separati tra loro.

Questo tipo di collegamento che richiede solo un aumento del numero di cavi di potenza presenta alcuni vantaggi.

Separa le correnti in transito sui cavi e sui connettori per ogni via.

Permette di utilizzare cavi di sezione inferiore. In sostanza vale la pena verificarne i miglioramenti.

Concludendo

Quando le differenze sonore sono molto piccole cioè sfumature il nostro sistema di percezione uditiva può essere portato a sentire variazioni inesistenti o comunque che danno la sensazione di un miglioramento in certe condizioni d’ascolto. Solo una conferma con appropriate misure può stabilire con certezza l’effettivo miglioramento e l’utilità di un determinato intervento.

Tutto quello che proponiamo nei nostri prodotti è stato sviluppato utilizzando il metodo scientifico, ovvero le modifiche apportate durante la fase di messa a punto devono essere supportate sia da miglioramenti sul piano sonoro che da conferme strumentali che tale variazione comporta ai parametri elettrici o fisici.

Ognuno di noi per una serie di motivi ha un suo modo di intendere la musica privilegiando alcuni aspetti piuttosto che altri. Per questo motivo noi abbiamo deciso di creare degli apparecchi in grado di intervenire su alcuni di questi parametri.

Quindi piuttosto che cambiamenti alla ceca di cavi, valvole, … proponiamo interventi accuratamente studiati sulla base della psicoacustica e percezione sonora dove i risultati sono certi e desiderati.

Se siete arrivati a leggere fino a questo punto vuol dire che siete interessati a questo progetto. Appena il prodotto, sul sito sarà indicato disponibile, contattateci per organizzare una prova d’ascolto a casa vostra.

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