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Risposta in potenza: perché la direttività dei diffusori conta più della risposta in frequenza

Cos'è la risposta in potenza in acustica, perché lo standard CTA-2034A (Spinorama) la misura e come guide d'onda e trattamento ambientale la governano.

Risposta in potenza perche la direttivita dei diffusori conta piu della risposta in frequenza 1
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L’alta fedeltà, per decenni, ha inseguito un ideale di perfezione elettroacustica basato su un parametro tanto fondamentale quanto ingannevole: la risposta in frequenza misurata in asse.

Generazioni di appassionati e progettisti hanno valutato la bontà di un diffusore acustico analizzando esclusivamente il comportamento del suono emesso perfettamente in linea d’aria con gli altoparlanti, all’interno di ambienti anecoici o tramite “finestre temporali” che escludevano l’interazione con la stanza.

Tuttavia, l’esperienza d’ascolto reale all’interno di un ambiente confinato domestico restituisce spesso un quadro profondamente diverso.

Diffusori che al banco di misura esibiscono un comportamento perfettamente lineare e privo di distorsioni, possono suonare stridenti, affaticanti, privi di spazialità o innaturali non appena vengono collocati in un normale ambiente d’ascolto.

La chiave di volta per decodificare questa discrepanza tra le misurazioni classiche e la percezione psicoacustica risiede in un concetto cardine dell’ingegneria acustica: la Risposta in Potenza, o Sound Power Response.

L’energia acustica e l’interazione nell’ascolto stereofonico

La risposta in potenza definisce la somma totale dell’energia acustica irradiata da un diffusore in tutte le direzioni dello spazio tridimensionale, valutata in funzione della frequenza.

Un diffusore acustico non opera come un dispositivo ottico capace di proiettare un raggio sonoro unidirezionale esclusivamente verso le orecchie dell’ascoltatore, bensì agisce come una sorgente complessa che inonda di energia l’intero ambiente circostante.

Questa energia, irradiata fuori asse verso il pavimento, il soffitto, le pareti laterali e la parete retrostante, non si disperde nel nulla, ma intraprende un caotico percorso di riflessioni multiple che, sommandosi al suono diretto, determina in modo preponderante la timbrica, la chiarezza e l’olografia della scena stereofonica percepita dal nostro apparato uditivo.

Pertanto è necessario esplorare i meccanismi fisici che governano l’emissione radiante dei trasduttori, le complesse interazioni acustiche all’interno degli ambienti confinati e le reazioni neurologiche del cervello umano agli stimoli stereofonici, fornendo agli appassionati di Hi-Fi gli strumenti critici per comprendere, valutare e ottimizzare l’interazione tra i diffusori e la stanza d’ascolto.

La fisica della radiazione acustica e la direttività dei trasduttori

Per comprendere intimamente la risposta in potenza, è essenziale analizzare il comportamento di un trasduttore elettroacustico.

Un altoparlante, che si tratti di un voluminoso woofer o di un minuscolo tweeter, genera suono comprimendo e rarefacendo l’aria attraverso il movimento meccanico della sua membrana.

Il modo in cui questa onda di pressione si propaga nello spazio non è costante, ma varia in modo drammatico al variare della frequenza riprodotta, a causa del rapporto tra le dimensioni fisiche del trasduttore e la lunghezza d’onda del suono.

Le frequenze più basse dello spettro udibile sono caratterizzate da lunghezze d’onda imponenti.

Ad esempio, un’onda sonora a 40 Hz possiede una lunghezza d’onda di circa 8,5 metri.

Quando un woofer, il cui diametro tipico in ambito domestico varia dai 16 ai 30 centimetri, riproduce una simile frequenza, si trova ad operare in un regime in cui le sue dimensioni fisiche sono del tutto trascurabili rispetto all’onda generata.

In queste condizioni, l’altoparlante non ha alcun controllo direzionale sull’emissione.

L’onda sonora si espande sfericamente, aggirando agevolmente i bordi del mobile del diffusore (baffle), irradiandosi con la stessa identica magnitudo ed energia sia verso l’ascoltatore, sia verso la parete posteriore e i lati.

A queste frequenze, il diffusore è perfettamente omnidirezionale e la sua risposta in potenza (l’energia totale) coincide quasi esattamente con l’energia misurata in asse.

Tuttavia, all’aumentare della frequenza, la lunghezza d’onda si accorcia progressivamente.

Quando la lunghezza d’onda diventa comparabile e successivamente inferiore alle dimensioni del pannello frontale del diffusore e del diametro della membrana dell’altoparlante, la fisica dell’emissione subisce una profonda metamorfosi.

La membrana non si comporta più come una sorgente puntiforme, ma come un array di infinite sorgenti puntiformi distribuite sulla sua superficie. L’energia acustica emessa dal centro della membrana percorre una distanza leggermente diversa rispetto all’energia emessa dai bordi per raggiungere un punto posto lateralmente fuori asse.

Questa minuscola differenza di percorso genera sfasamenti temporali (ritardi di fase) che portano a interferenze distruttive e cancellazioni acustiche nelle direzioni laterali.

Questo fenomeno, noto in acustica come transizione dalla regione pistonica alla regione non pistonica, causa un progressivo restringimento del lobo di emissione, gergalmente definito “beaming”.

La frequenza a cui ha inizio questo restringimento f(transit) può essere approssimata dalla relazione:

f = c/(2π R) 

dove c  è la velocità del suono (circa 344 metri al secondo a 21 gradi Celsius) ed r  è il raggio effettivo della membrana radiante.

Superata questa frequenza critica, il diffusore smette di irradiare energia in tutte le direzioni e inizia a concentrare il suono come un faro navale, proiettando un fascio acustico sempre più stretto e focalizzato dritto davanti a sé.

Questo cambiamento nella dispersione spaziale viene quantificato da un parametro fondamentale: l’Indice di Direttività, noto anche in ambito professionale come fattore “Q”.

L’indice di direttività esprime matematicamente il rapporto logaritmico tra l’intensità del suono irradiato sull’asse principale e la media dell’intensità del suono irradiato in tutte le direzioni.

Un indice di direttività pari a zero decibel indica una sorgente perfettamente sferica e omnidirezionale, mentre un valore in costante crescita indica un restringimento progressivo dell’angolo di copertura.

Un diffusore tradizionale, progettato per mostrare una risposta in frequenza piatta in asse, esibirà inevitabilmente una risposta in potenza decrescente all’aumentare della frequenza, proprio a causa di questo inesorabile restringimento fisico del fronte d’onda.

La genesi della misurazione moderna: lo Standard CTA-2034A (Spinorama)

Risposta in potenza perche la direttivita dei diffusori conta piu della risposta in frequenza 2
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Per decenni, l’assenza di metriche standardizzate per la valutazione della dispersione tridimensionale ha generato confusione e derive progettuali non ottimali.

La svolta scientifica è avvenuta grazie ai monumentali studi condotti a partire dagli anni Settanta dal Dr. Floyd Toole presso il National Research Council of Canada (NRCC) e, successivamente, assieme a Sean Olive presso Harman International.

Toole intuì che le sole misurazioni in camera anecoica sull’asse non erano sufficienti per prevedere la qualità sonora percepita in un salotto domestico.

Attraverso l’organizzazione di rigorosi test d’ascolto in doppio cieco, comparazioni multiple con ascoltatori selezionati e formati, Toole scoprì una correlazione statistica inattaccabile: i diffusori acustici costantemente preferiti dagli ascoltatori non erano solamente quelli con una risposta in asse piatta, ma quelli la cui energia irradiata fuori asse cambiava in modo fluido, progressivo e privo di brusche discontinuità.

Queste ricerche hanno portato alla cristallizzazione di uno standard di misurazione oggettivo per i diffusori domestici, inizialmente definito CEA-2034 e oggi noto come ANSI/CTA-2034-A, universalmente soprannominato “Spinorama”.

La procedura di misurazione Spinorama è di una meticolosità assoluta: il diffusore viene posizionato su una piattaforma rotante robotizzata all’interno di una camera anecoica e viene eccitato da segnali di test.

Il sistema effettua una misurazione ogni 10 gradi, ruotando di 360 gradi sia sul piano orizzontale che su quello verticale.

Questo processo genera un set di 70 risposte all’impulso distinte (o 52 nel caso di perfetta simmetria laterale del cabinet) che formano un vero e proprio “mappamondo” acustico del diffusore.

Tali dati vengono processati matematicamente applicando calcoli di pesatura spaziale: le misurazioni vicine all’equatore della sfera virtuale pesano maggiormente rispetto a quelle vicine ai poli, rispettando la porzione di superficie sferica che ciascun angolo rappresenta.

Da questa sterminata mole di dati vettoriali, lo standard estrapola un set di curve sintetiche progettate per prevedere in modo affidabile le prestazioni del diffusore in una stanza media, fornendo un identikit acustico completo del progetto.

Curva dello Standard CTA-2034A Definizione e Metodologia di Calcolo Obiettivo Progettuale e Impatto Psicoacustico
Risposta in Asse (On-Axis) Misurazione singola presa frontalmente (zero gradi orizzontali e verticali). Rappresenta il primo fronte d’onda che raggiunge l’ascoltatore4. Deve essere il più piana e lineare possibile sopra i 100 Hz. Garantisce l’imprinting timbrico primario e l’accuratezza del segnale non riflesso4.
Finestra di Ascolto (Listening Window) Media spaziale delle risposte a +/- 10, 20 e 30 gradi orizzontali e +/- 10 gradi verticali. Rappresenta il suono diretto realistico, poiché compensa i micromovimenti naturali della testa dell’ascoltatore. Un lieve e dolce decadimento rispetto all’asse è tollerato e considerato ideale4.
Prime Riflessioni (Early Reflections) Media pesata delle emissioni posteriori e laterali che rimbalzeranno su pareti, pavimento e soffitto. Include misurazioni fino a 90 gradi orizzontali, un asse posteriore a 180 gradi, e specifici angoli verticali per pavimento (20, 30, 40 gradi giù) e soffitto (40, 50, 60 gradi su). Determina l’ampiezza spaziale e la colorazione tonale ambientale. Deve essere una curva fluida, priva di picchi o valli anomale, e in lieve pendenza verso le alte frequenze.

Una irregolarità qui distrugge il realismo timbrico.

Risposta in Potenza (Sound Power) La media quadratica ponderata dell’energia globale derivata da tutte le 70 misurazioni sulla superficie sferica. Rappresenta l’energia totale iniettata che andrà a costituire il campo riverberante tardivo.

Anch’essa deve ricalcare la fluidità delle altre curve, senza accumuli energetici.

Indici di Direttività (ERDI & SPDI) Ottenuti sottraendo matematicamente la curva delle Prime Riflessioni (ERDI) o della Risposta in Potenza (SPDI) dalla Finestra di Ascolto. Illustrano la natura direzionale del diffusore. Una linea idealmente retta, liscia e crescente (o costante in progetti particolari) indica che la colorazione fuori asse è identica all’asse, variando solo in intensità3.

L’analisi di queste curve porta alla luce una verità tecnica inconfutabile, fondamentale nell’odierna era dell’elaborazione digitale dei segnali: una cattiva direttività non può essere corretta da un equalizzatore o da un sofisticato DSP ambientale.

Se un diffusore presenta una risposta in asse piatta, ma un picco anomalo nella curva della risposta in potenza (causato, ad esempio, dalla transizione irregolare tra due trasduttori), l’equalizzatore non potrà in alcun modo estrapolare e correggere l’energia laterale senza al contempo rovinare la perfetta risposta in asse.

L’equalizzazione innalza o abbassa l’energia globalmente.

Pertanto, un diffusore deve possedere una risposta in potenza intrinsecamente sana, gestita a livello fisico, meccanico ed elettrico nel progetto del mobile, dei driver e del filtro passivo, affinché l’interazione con l’ambiente risulti corretta sin dalla genesi acustica.

L’acustica architettonica: l’ambiente confinato come filtro tridimensionale

Per comprendere in che modo la magnitudo dell’energia descritta dallo Spinorama influenzi l’ascolto, dobbiamo spostare il nostro focus sulla fisica dell’ambiente confinato.

Quando collochiamo una coppia di diffusori in un salotto, introduciamo sorgenti di eccitazione all’interno di un sistema risonante e riflettente.

La stanza non funge da tela neutra, ma opera come un equalizzatore ambientale complesso, modificando profondamente il segnale originale.

L’interazione tra la risposta in potenza e l’ambiente obbedisce a due regimi fisici profondamente distinti, separati da una specifica frequenza limite chiamata Frequenza di Schroeder (), formulata dal fisico tedesco Manfred Schroeder nel suo approccio statistico all’acustica.

Questa frequenza critica si calcola attraverso la relazione empirica , dove è il tempo di riverberazione dell’ambiente espresso in secondi e è il volume della stanza espresso in metri cubi.

In un tipico salotto domestico, questa frequenza di transizione si colloca usualmente tra i 100 Hz e i 250 Hz22.

Il Dominio Modale: l’eccitazione alle basse frequenze

Al di sotto della frequenza di Schroeder, il comportamento acustico è squisitamente deterministico.

Le lunghezze d’onda emesse dai woofer sono talmente ampie da incastrarsi fisicamente tra i confini della stanza.

L’energia sonora non fluisce, ma rimbalza tra pareti opposte o tra complessi incroci di superfici, creando fenomeni di interferenza chiamati modi di risonanza o onde stazionarie.

A queste frequenze, come illustrato in precedenza, il diffusore irradia in modo quasi omnidirezionale; la sua risposta in potenza è massima.

Tutta questa imponente massa di energia acustica eccita violentemente i modi della stanza.

Ne derivano picchi esasperati e profondi nulli di pressione sonora dipendenti esplicitamente dalle coordinate fisiche in cui si trovano sia il diffusore che il punto di ascolto. L’ottimizzazione modale in fase di progettazione architettonica segue criteri specifici, come l’Area di Bolt, che suggerisce proporzioni dimensionali (dove e ) atte a spaziare in modo uniforme queste risonanze e limitare gli esuberi di pressione.

In questo dominio, i sistemi di correzione acustica tramite DSP (Digital Signal Processing) e l’impiego di configurazioni multisubwoofer (per annullare reciprocamente le eccitazioni nodali) si rivelano formidabili e risolutivi, poiché agiscono su un’onda sferica globale correggendo matematicamente le ridondanze energetiche stazionarie, restituendo pulizia, articolazione e profondità al registro grave.

Il Dominio Riverberante e le riflessioni

Superando la frequenza di Schroeder (e la successiva zona di transizione, dove i due regimi si sovrappongono parzialmente), la fisica modale collassa. L’aumento esponenziale della densità dei modi fa sì che essi si compenetrino al punto da non essere più distinguibili individualmente, portando il comportamento della stanza a seguire le regole del suono statistico e diffuso.

Le onde acustiche si comportano come raggi di luce in un labirinto di specchi (teoria dei raggi acustici).

In questa sterminata porzione di spettro, che comprende l’intera gamma media e acuta cruciale per le voci umane e gli strumenti, la risposta in potenza del diffusore diventa l’assoluta protagonista dell’ascolto.

Il coefficiente di assorbimento dei materiali presenti nella stanza (divani, tende, librerie, pareti nude) definisce l’assorbimento totale.

Secondo la legge fondamentale di Sabine, l’energia iniettata nella stanza e non assorbita dai materiali si traduce in riverberazione.

Per valutare oggettivamente questa saturazione energetica, l’acustica architettonica si avvale di parametri standardizzati misurabili.

Parametro Acustico Descrizione e Metodologia Importanza Pratica in Ambiente Domestico
RT60 (Tempo di Riverberazione) Tempo, espresso in secondi, necessario affinché l’energia acustica decada di 60 dB rispetto al livello iniziale, una volta interrotta bruscamente l’emissione. Definisce la vivacità generale della stanza. In un tipico salotto hi-fi, valori ideali si assestano tra 0,3 e 0,5 secondi. Ambienti troppo riverberanti generano affaticamento e confusione.
EDT (Early Decay Time) Simile all’RT60, ma calcolato estrapolando la pendenza di decadimento limitatamente ai primi 10 dB, per poi moltiplicare il risultato per 628. Strettamente correlato alla percezione soggettiva del riverbero. Misura quanto velocemente l’energia si smorza nei millisecondi critici iniziali, essenziali per la chiarezza degli attacchi strumentali.
C50 / C80 (Indici di Chiarezza) Rapporto logaritmico (in dB) tra l’energia sonora in arrivo nei primi 50 ms (o 80 ms per la musica) e tutta l’energia residua successiva. Misura il rapporto tra suono diretto/utile e coda riverberante/inutile. Valori di C80 prossimi a 0 dB indicano un compromesso ideale per la musica, bilanciando articolazione e spazialità.
D50 (Indice di Definizione) Percentuale di energia acustica che raggiunge l’ascoltatore nei primi 50 ms rispetto all’energia totale. Fondamentale per l’intelligibilità del parlato (ideale > 0,5). In riproduzione musicale, un valore troppo alto asciuga eccessivamente il suono, rendendolo innaturale.
G (Sound Strength) Differenza in dB tra il livello di pressione sonora (SPL) misurato nell’ambiente e l’SPL teorico a 10 metri in campo libero. Descrive quanto l’ambiente “amplifica” il diffusore trattenendo l’energia della sua risposta in potenza. Influisce sul volume percepito e sull’impatto dinamico.

L’aspetto più critico dell’emissione in un ambiente confinato è la determinazione della “distanza critica”.

Essa rappresenta la distanza fisica dal diffusore in cui l’intensità del campo sonoro diretto uguaglia perfettamente l’intensità del campo sonoro riverberato.

Negli ambienti domestici privi di pesanti trattamenti fonoassorbenti professionali, la distanza critica è quasi sempre posizionata prima del divano di ascolto, attestandosi spesso al di sotto dei 2 metri. Questo comporta una constatazione lapidaria: per la maggior parte del tempo, durante l’ascolto stereofonico, le nostre orecchie sono sommerse da una maggiore quantità di suono riflesso (originato dalla risposta in potenza e dall’energia fuori asse) rispetto al suono diretto originato frontalmente dagli altoparlanti.

La linearità della risposta in potenza non è dunque un vezzo tecnico, ma la garanzia che il 50-70% del suono che udiamo sia timbricamente corretto.

Psicoacustica: l’illusione stereofonica e l’Effetto Precedenza (Haas)

Il motivo per cui una cattiva risposta in potenza rovina l’ascolto risiede nell’affascinante complesso di elaborazione neurologica dell’apparato uditivo umano. La stereofonia non è un attributo fisico del suono, bensì una potente illusione percettiva (Phantom Center).

Inviando un segnale identico, in fase e ampiezza, a due trasduttori distanziati, il cervello dell’ascoltatore “fonde” i due stimoli provenienti da posizioni fisiche differenti e materializza l’illusione di uno strumento musicale collocato in uno spazio vuoto centrale, esattamente in mezzo ai due cabinet.

Questa complessa analisi uditiva dell’ambiente si fonda su un meccanismo evolutivo primordiale: l’Effetto Precedenza, ampiamente documentato e quantificato matematicamente nel 1949 dallo scienziato Helmut Haas, dal quale prende il nome di Effetto Haas.

L’effetto Haas definisce il modo in cui il nostro cervello discrimina e processa molteplici fronti d’onda identici (come il suono diretto e i suoi echi riflessi sulle pareti) che giungono in rapida successione.

Haas dimostrò che se una sorgente secondaria (una riflessione) giunge alle orecchie con un ritardo compreso tra 1 e circa 30-40 millisecondi rispetto al suono originario diretto, l’apparato uditivo umano non riesce a discernere la riflessione come un’entità spaziale separata.

Piuttosto, il cervello “sopprime” istantaneamente l’eco e fonde l’informazione riflessa direttamente con l’informazione originale, creando l’illusione psicologica che tutto il suono, anche quello riflesso, provenga unicamente dalla direzione del primo fronte d’onda arrivato.

Questo formidabile ancoraggio direzionale avviene in modo così autoritario che la riflessione ritardata potrebbe persino possedere un livello di pressione sonora fino a 10 decibel superiore rispetto al suono diretto, eppure la localizzazione spaziale percepita dal cervello rimarrebbe inalterata.

Tuttavia, l’assorbimento dell’informazione riflessa da parte del cervello non avviene in modo neutro. Pur ancorando spazialmente il suono all’onda diretta, il cervello somma lo spettro energetico delle riflessioni primarie (le “Early Reflections” dello Spinorama) al segnale diretto, modificando radicalmente la percezione timbrica.

Se l’energia irradiata lateralmente dal diffusore (la risposta in potenza) presenta colorazioni tonali grottesche, risonanze, buchi energetici o picchi di asprezza dovuti ad una cattiva progettazione del filtro crossover, questi artefatti non verranno uditi come proveniente dalle pareti, ma altereranno subdolamente la naturalezza, la timbrica e la morbidezza degli strumenti virtuali posizionati sul palcoscenico stereofonico, distruggendo ogni parvenza di alta fedeltà7.

È d’uopo inoltre suddividere le riflessioni perimetrali in due classi, poiché il nostro cervello, provvisto di orecchie posizionate sullo stesso asse orizzontale, le elabora tramite funzioni di trasferimento biomeccaniche differenti (HRTF, Head Related Transfer Functions).

  1. Riflessioni Verticali: Generate dall’impatto sul pavimento e sul soffitto, giungono alle orecchie dalla stessa direzione azimutale dell’evento diretto. La loro funzione principale è l’alterazione del timbro mediante complesse cancellazioni di fase e filtri a pettine, ma contribuiscono scarsamente alla dimensione del palcoscenico. Progettisti esperti mirano spesso a controllare verticalmente la risposta in potenza (con schermi o driver disposti in allineamenti specifici, come l’array WMT) per arginare l’incidenza nociva del rimbalzo a pavimento.
  1. Riflessioni Orizzontali (Laterali): Nate dal rimbalzo sulle pareti perimetrali destre e sinistre. L’energia orizzontale fuori asse è cruciale.

Poiché investe lateralmente la testa, interagisce intimamente con i padiglioni auricolari e differisce notevolmente tra orecchio destro e orecchio sinistro in termini di tempo di arrivo e intensità, innescando potenti reazioni di cross-correlazione cerebrale (IACC, Interaural Cross-Correlation Coefficient).

Una maestosa e regolare dispersione laterale inganna beneficamente il cervello, dilatando le dimensioni spaziali dell’evento (Apparent Source Width) e circondando l’ascoltatore di una tridimensionalità avvolgente (Envelopment) che simula con impressionante realismo l’acustica di una grande sala da concerto.

Se, per contro, la dispersione laterale è erratica e spezzata, la scena collassa rovinosamente e il suono rimarrà tristemente imprigionato all’interno delle scatole degli altoparlanti.

Il dramma del “Directivity Mismatch”: la crisi del crossover

Alla luce di quanto esposto, emerge come l’obiettivo progettuale supremo dell’elettroacustica domestica sia l’ottenimento di un “Directivity Match”, ovvero una costanza e transizione morbida dell’emissione su 360 gradi per l’intero spettro udibile.

Purtroppo, la configurazione archetipica e maggiormente diffusa sul mercato dell’audio domestico – il classico sistema a due vie composto da un woofer/midrange da 6.5 pollici (16,5 cm) posizionato su un baffle piatto e abbinato a un tweeter a cupola morbida da 1” (25 mm) – presenta un ostacolo fisico spaventoso, noto universalmente come Directivity Mismatch (Disadattamento di Direttività).

Per salvaguardare la gracile bobina mobile del minuscolo tweeter (che solitamente ha un’escursione di un solo millimetro e una massa mobile di frazioni di grammo) dalla disintegrazione meccanica, e per non intercettare la distorsione armonica elevata delle frequenze medie, l’ingegnere crossover è obbligato a impostare una frequenza di taglio elevata, tipicamente racchiusa nell’ottava tra i 2000 Hz e i 3500 Hz.

Osservando la fisica delle lunghezze d’onda a questa cruciale frequenza di incrocio (2500 Hz), si verifica una catastrofe elettroacustica: il beaming del woofer: a 2500 Hz, l’onda acustica è lunga circa 13 centimetri, dimensione ampiamente sovrapponibile al diametro effettivo del woofer. Il cono entra in regime di forte focalizzazione.

Mentre continua a emettere energia piatta sull’asse centrale, l’energia irradiata fuori asse, ai lati, crolla drammaticamente verso lo zero.

La sua risposta in potenza subisce una profonda depressione.

L’Esplosione del tweeter: nell’istante esatto in cui il filtro crossover abbassa elettricamente l’emissione del woofer, si attiva il tweeter a cupola.

A 2500 Hz, questo dispositivo da 25 millimetri vede un’onda colossale rispetto alle sue dimensioni.

Inizierà pertanto a irradiare in modo sferico, proiettando una quantità mostruosa di energia laterale che il woofer, solo pochi Hertz prima, era incapace di emettere.

Il misuratore posto in camera anecoica a zero gradi sul pannello frontale misurerà una risposta in frequenza piatta, celebrando l’impeccabilità del filtro passivo.

Tuttavia, se misuriamo la Risposta in Potenza Totale (o le Prime Riflessioni), assisteremo a una voragine energetica centrata sui 1500 Hz, seguita da un titanico, aggressivo e sgraziato rigonfiamento energetico (bulge) intorno ai 3000 Hz.

Questo rigonfiamento colpisce l’apparato uditivo con sadica precisione nel punto di sua massima sensibilità evolutiva (la frequenza di risonanza fisiologica del condotto uditivo, dove l’udito umano è in grado di percepire l’avanzare di un predatore o il pianto di un neonato).

Il risultato in ambiente confinato è prevedibile e deprimente: l’effetto Haas mescolerà questa tempesta di energia laterale riflessa a 3 kHz col suono diretto, rendendo l’ascolto stridente, metallico, sibilante e insopportabilmente aspro ad alti volumi, oltre a determinare una percepita assenza di “aria”, apertura e naturalezza nelle ottave altissime, dove il tweeter a cupola inizierà anch’esso inesorabilmente a restringere il suo fascio. Questa specifica dissonanza non potrà mai essere curata, in quanto originata da leggi dell’acustica severamente trasgredite.

Trasduttore e Fase Comportamento Cinematico e Radiante a 2.500 Hz (Crossover) Impatto sulla Risposta in Potenza (Power Response)
Woofer (16,5 cm) Flat Baffle Lavora al limite della zona non-pistonica. Enormi cancellazioni di fase esterne. Forte attenuazione. L’energia laterale immessa nell’ambiente crolla.
Tweeter (2,5 cm) Flat Baffle Dimensioni trascurabili rispetto alla lunghezza d’onda. Comportamento omnidirezionale e sferico. Espansione improvvisa. Rigonfiamento (bulge) violento nell’energia dispersa ai lati, causante forte asprezza ambientale.
Soluzione Elettroacustica: Guida d’Onda (Waveguide) Carica acusticamente il tweeter limitando e confinando meccanicamente la dispersione orizzontale e verticale alla base. La guida d’onda costringe il tweeter ad assumere la stessa esatta direttività stretta del woofer al taglio. L’emissione diventa più coerente e fluida.

Le contromisure progettuali: guide d’onda, dipoli e sistemi cardioidi

La consapevolezza scientifica della centralità della Risposta in Potenza ha scatenato un rinnovamento nell’architettura dei diffusori di fascia altissima.

La soluzione principe al Directivity Mismatch, adottata storicamente dai grandi monitor da studio ma oggi raffinata per la super-alta fedeltà, è l’adozione della Guida d’Onda (Waveguide).

È essenziale non confondere la guida d’onda moderna con le trombe a compressione.

Mentre la tromba tradizionale era ingegnerizzata quasi esclusivamente per incrementare spaventosamente il rendimento termodinamico (sensibilità) al fine di sonorizzare stadi e grandi cinema, causando per contro profonde distorsioni di diffrazione e colorazioni “nasali”, la guida d’onda è un capolavoro geometrico sagomato matematicamente (spesso integrato fluidamente e morbidamente nel mobile di resina o alluminio senza alcun gradino tagliente) progettato unicamente per un rigoroso controllo passivo e direzionale dell’energia dispersa.

Inserendo il tweeter nel cuore di un solco conico o ellittico, la tromba fisica agisce come uno sbarramento meccanico.

Il tweeter, anziché emettere sfericamente a 3kHz, viene confinato e costretto a ricalcare esattamente, millimetro per millimetro, l’angolo di irradiazione ristretto del mid-woofer sottostante.

Il passaggio di consegne al crossover diviene acusticamente invisibile; l’indice di direttività cessa di esibire crolli e ascese, trasformandosi in una linea liscia e coerente.

La guida d’onda innalza l’impedenza acustica alla base della cupola caricando fisicamente il driver: questo permette un innalzamento vertiginoso della sensibilità in gamma media, offrendo al progettista il lusso di abbassare il punto di incrocio elettrico a frequenze un tempo proibitive (ad esempio 1200-1500 Hz), allontanando la voce umana dai deleteri break-up metallici del woofer, e allineando temporalmente e meccanicamente (Time Alignment) il ritardo di gruppo dei due centri di emissione.

Oltre alla guida d’onda, i progettisti esplorano altre configurazioni d’avanguardia per gestire la risposta in potenza:

  • Sistemi Cardioidi: Eccellenze contemporanee (si veda l’approccio implementato da Dutch & Dutch 8C o Perlisten R7t tramite architetture acustiche DPC o woofers di cancellazione posteriori) manipolano le onde posteriori e laterali mediante percorsi di sfasamento meccanici, tubi di accordo sfogati verso il retro o ritardi DSP.

Il risultato è l’emissione di un’onda in controfase che cancella le frequenze basse e medio-basse dirette verso la parete retrostante. L’emissione assume la sagoma di un cuore (cardioide), direzionando tutta l’energia verso l’ascoltatore sin dai 100 Hz e mitigando pesantemente il rimbalzo primario sulle pareti vicine.

  • Dipoli e Monopoli: L’ingegneria di Siegfried Linkwitz (come nel progetto LX521) sfrutta il funzionamento a dipolo a deflettore aperto (open baffle)6. L’assenza della scatola impedisce l’accumulo di pressione risonante e sprigiona un’emissione a forma di “otto” frontale e posteriore. In tale paradigma, la risposta in potenza fuori asse, pur essendo elevatissima, possiede uno spettro armonico assolutamente identico a quello in asse dal registro gravissimo sino alle altissime frequenze6. Il campo riverberante diviene una copia carbone perfetta del suono diretto, assicurando una purezza timbrica disarmante nonostante l’altissima quantità di energia secondaria immessa nel locale.

Trattamento ambientale e DSP: sinergie e incompatibilità

Alla luce di come la risposta in potenza incide sull’integrità stereofonica, verifichiamo come incidono le strategie di correzione implementabili in ambiente, tipicamente divise tra software DSP di correzione attiva (EQ Ambientale) e correzione acustica passiva.

La letteratura elettroacustica sconsiglia caldamente l’impiego del DSP per arginare anomalie direzionali al di sopra della Frequenza di Schroeder.

Come ampiamente discusso, se un diffusore palesa il tipico “Directivity Mismatch” con conseguente esaltazione energetica in gamma medio-alta dovuta al tweeter su baffle piatto, un microfono analizzatore posto nel punto di ascolto rileverà tale anomalia (che è un eccesso di energia riflessa, non diretta).

Se l’algoritmo impone un drastico taglio di decibel a 3000 Hz, il processore sottrarrà energia all’intero impulso.

Questo eliminerà senza dubbio la fastidiosa asprezza della stanza, ma muterà il suono diretto in un sussurro esangue, attutito e gravemente ovattato (poiché la risposta in asse, che era corretta, è stata barbaramente tagliata via).

Il DSP va usato prevalentemente, se non esclusivamente, al di sotto della soglia di transizione (200 Hz), limitandosi a sopprimere i massimi di pressione delle onde modali stazionarie stanziali.

Pertanto, di fronte a un diffusore che immette energia non omogenea (risposta in potenza spuria), l’unica cura effettiva rimane il trattamento acustico selettivo dell’ambiente.

Posizionando cilindri fonoassorbenti ad ampio spettro e a diffrazione (come gli elementi DAAD) o spessi e densi pannelli porosi nei fatidici punti di prima riflessione (calcolabili intercettando la linea visiva del diffusore tramite uno specchio scorrevole posizionato sulla parete laterale), si smorza fisicamente l’onda errante e asimmetrica emessa dai bordi del woofer e dal tweeter.

In questo modo, s’impedisce all’energia laterale “distorta” di rimbalzare, giungere alle orecchie e attivare nocivamente il processo di fusione dell’Effetto Haas, ripristinando l’intelligibilità e l’articolazione.

Tuttavia, il paradosso contemporaneo (eredità dell’era dello Spinorama) ci insegna che se possediamo un diffusore di eccellenza, progettato con maestria elettroacustica tramite l’uso di perfette guide d’onda a direttività controllata ed incroci di fase calcolati, l’energia laterale off-axis che scaturisce dal diffusore sarà timbricamente intonsa e splendida.

In questa fattispecie elitaria, applicare pesanti materiali fonoassorbenti sulle pareti del salotto si rivelerebbe un errore drammatico: andrebbe a prosciugare e desertificare (Over-damping) la stanza, assassinando il preziosissimo senso di ariosa spazialità.

L’ambiente andrebbe invece trattato con pesanti librerie, tendaggi spezzati o pregiati pannelli diffusori acustici geometrici (residui quadratici, skyline) i quali, frangendo le onde corrette proiettate ai lati ma non assorbendole, nutrono costantemente l’apparato uditivo di informazioni ritardate, moltiplicando la grandiosità e la percezione olografica della registrazione in uno sposalizio idilliaco tra l’architettura domestica e la sapienza acustica.

Non vi può essere fedeltà del suono senza un ferreo rispetto della sua propagazione tridimensionale.

Comprendere, studiare ed assecondare l’intricato balletto energetico della Risposta in Potenza tra i magneti del trasduttore, il volume d’aria della stanza e la neurologia del cervello umano, rappresenta il gradino conclusivo verso l’emancipazione dai miti audiofili, sancendo il passaggio da una visione puramente bidimensionale alla trionfale grandezza del suono reale.

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Bibliografia

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