Iniziamo subito con lo sfatare un mito, la potenza di un diffusore non indica quanto “volume” il diffusore produce, ma quanta energia elettrica – espressa in Watt – il diffusore può sopportare, senza danneggiarsi.

Qui le cose si fanno ulteriormente interessanti, perché nei dati tecnici si possono trovare tre tipi di potenze espresse in Watt, molto “diverse” tra loro: Potenza RMS (Root Mean Square), Potenza di Programma Musicale (Program Power o Music Power) e Potenza di Picco (Peak Power), cerchiamo di capire di cosa si tratta:

Potenza RMS (Root Mean Square)

Il termine RMS sta per Root Mean Square (valore efficace) e si applica a grandezze che variano nel tempo, come la tensione (V) o la corrente (I).

La potenza, invece, è il prodotto di queste due grandezze (P = VxI).

Se si vuole calcolare il valore RMS della potenza seguendo la definizione matematica del termine, si ottiene un valore che non ha alcun significato fisico utile.

Il valore più importante da guardare è la potenza continua (intesa come la media della potenza istantanea del segnale) che il diffusore può gestire, per un periodo prolungato, senza subire danni o distorcere troppo il suono, quindi “potenza RMS” è un termine tecnicamente improprio, quello corretto è potenza media o attiva.

Nonostante sia un errore concettuale paradossalmente il termine RMS è diventato uno standard nel marketing e nel gergo commerciale.

È l’unico valore “affidabile” per confrontare le prestazioni dei diversi sistemi audio ed è il parametro di riferimento per interfacciare correttamente i diffusori con l’amplificatore.

Potenza di Programma Musicale (Program Power o Music Power)

Dato che non ascoltiamo suoni continui, perché qualsiasi programma musicale è caratterizzato da ampie variazioni d’intensità, la Potenza di Programma Musicale rappresenta la capacità del diffusore di gestire segnali audio variabili, come appunto la musica, e può essere considerata una media di breve periodo.

Solitamente si assume la Potenza di Programma Musicale come pari a 2 volte la potenza RMS. Se il produttore di un diffusore dichiara 100W RMS, il diffusore avrà probabilmente 200W di Potenza di Programma Musicale (questa potenza va intesa sostenibile senza danni, per brevi periodi di tempo, e sufficientemente indistorta).

Potenza di Picco (Peak Power)

Indica il valore massimo di potenza che il diffusore può sopportare per brevissimi istanti (frazioni di secondo), come il colpo secco di una grancassa.

Se un diffusore lavora, anche per brevi periodi, vicino alla potenza di picco, si rischia di bruciare la bobina mobile dei componenti o di danneggiarla per troppa escursione meccanica.

Generalmente la Potenza di Picco è posta a 4 volte la potenza RMS (o 2 volte la Potenza di Programma Musicale), anche se in realtà i picchi presenti in una registrazione ad alta dinamica possono raggiungere livelli di potenza anche ben oltre 100 volte la potenza media del programma. Molti produttori di fascia economica usano valori di picco per scopi di marketing, perché più alti degli altri.

Vediamo la tabella riassuntiva:

Se prendiamo come esempio un diffusore con una potenza RMS di 100W, i valori tipici saranno:

Un valore spesso usato nel marketing per i prodotti commerciali – poco affidabili e di basso costo – sono i watt PMPO (Peak Music Power Output) che consentono di sparare valori di potenza stratosferici, 100W per un minidiffusore da PC, da pochi euro.

Questa potenza non ha un valore reale, indicherebbe la potenza massima gestibile per una frazione di millisecondo prima dell’autodistruzione, è da ignorare, come tutti i prodotti che la riportano.

Dopo questa carrellata sul “marketing della potenza”, iniziamo a sfatare altri miti.

Come abbiamo accennato all’inizio, molti pensano che un diffusore da “500W” debba suonare necessariamente più forte di uno da “200W” ma, come spiegato all’inizio, non è per forza così.

Il livello di pressione sonora – SPL

Il Livello di Pressione Sonora – SPL (Sound Pressure Level) – è l’unità di misura utilizzata per quantificare quanto “suoni forte” un diffusore acustico.

Il Livello di Pressione Sonora – SPL – si esprime in decibel (dB SPL).

A differenza di altre unità di misura lineari, il decibel è logaritmico.

Questo significa che un aumento di 3dB di SPL corrisponde al raddoppio della potenza elettrica ed acustica. Un aumento di 6 dB corrisponde a quadruplicare.

Quando si legge la scheda tecnica di un diffusore, oltre alla potenza, si trova il termine “Efficienza” ad es: 90 dB SPL – 1W/1m.

Questo è il valore fondamentale, indica che con 1 Watt di potenza applicata in ingresso, alla distanza di 1 metro, il diffusore genera una pressione sonora di 90 dB SPL.

Allontanandosi dal diffusore, l’SPL cala drasticamente. In uno spazio aperto, il livello scende di 6 dB ogni volta che si raddoppia la distanza, in quanto l’energia si distribuisce su una superficie quattro volte maggiore.

In una stanza chiusa, le riflessioni delle pareti si sovrappongono al suono diretto e possono aumentare l’SPL percepito rispetto a uno spazio aperto.

Nelle specifiche dei diffusori professionali si trovano spesso due valori di SPL:

• SPL Continuo: il volume massimo che la cassa può mantenere senza rompersi per lungo tempo, come può avvenire per una lunga nota d’organo, o di viola, o di sintetizzatore.
• SPL di Picco (Peak): il volume massimo che può raggiungere per frazioni di secondo (es. un colpo di grancassa o l’attacco di una nota di pianoforte o di basso “slappato”). Solitamente è di 6 dB superiore al valore continuo (4 volte il valore SPL continuo).

La scala dei decibel (dB SPL – Sound Pressure Level) è logaritmica, in modo da risultare coerente con l’andamento della sensibilità uditiva. Significa che un aumento di soli 10 dB corrisponde a una percezione del suono raddoppiata e un’intensità energetica dieci volte superiore, mentre una variazione di 1dB risulta appena percettibile.

Per avere un’idea delle proporzioni riportiamo una panoramica dei livelli di pressione sonora nelle situazioni comuni della vita quotidiana:

Livelli di rumore e impatto sull’udito

Va precisato che la scala delle sensazioni e degli effetti si riferisce a rumori prolungati, mentre l’ascolto di programmi musicali, caratterizzati da ampie variazioni dinamiche dell’intensità, si riflette in livelli medi ampiamente inferiori a quelli di picco, con differenze anche di 10-15dB.

In ambito Hi-Fi, la sensibilità media di un diffusore moderno si attesta tra gli 85 ed i 90 dB.

Vediamo come interpretare i diversi range di Efficienza dei diffusori:

Come abbiamo visto per incremento di soli 3 dB di “volume”, l’amplificatore deve raddoppiare la sua potenza in uscita.

Se da un diffusore da 86 dB si vuole lo stesso volume di uno da 89 dB, si dovrà fornire il doppio dei Watt.

In pratica, se con un diffusore da 89 dB si sta usando un amplificatore da 50W, quello da 86 dB ne richiederà uno da 100W per pareggiare i conti ed ottenere lo stesso volume sonoro.

Nello specchietto sottostante si indicano le potenze necessarie – che deve fornire l’amplificatore – per raggiungere lo stesso volume sonoro con diffusori di efficienza compresa tra 86 a 96 dB SPL 1W/1m, dando come riferimento 100W per un diffusore da 86dB SPL

Per avere lo stesso volume sonoro con un diffusore da 96dB occorre un amplificatore da 10W, mentre con uno da 86dB occorre un amplificatore da 100W!

Per chiarire meglio la cosa, se abbiamo due diffusori da 100W uno con una efficienza di 86dBSPL e l’altro con una efficienza di 96dBSPL e li spingiamo entrambi al loro limite di targa (100W), si otterranno queste pressioni sonore massime teoriche:

• Diffusore 86 dB circa 106 dB SPL (livello medio di una discoteca)
• Diffusore 96 dB circa 116 dB SPL (livello di un concerto rock)

Un incremento di circa 10 dB SPL viene percepito dall’orecchio umano come un raddoppio del volume sonoro quindi il diffusore da 96dB SPL, a parità di potenza applicata, suonerà circa il doppio più forte di quello da 86dB SPL.

Se siamo interessati al volume sonoro prodotto da un diffusore il dato da considerare, a parità di potenza RMS, è l’efficienza, più il valore di efficienza è alto, più il diffusore suonerà forte.

Siamo arrivati al punto, il dato relativo all’efficienza è quello necessario per definire quanto suonino forte i diffusori e confrontarli tra loro? Anche in questo caso, ci sono da fare delle ulteriori considerazioni e dei distinguo.

Sensibilità Vs Efficienza

Nel mondo dell’audio i termini efficienza e sensibilità vengono spesso usati come sinonimi, non solo nel linguaggio colloquiale, ma anche nei manuali tecnici, anche se tecnicamente descrivono due concetti diversi.

Vediamo le differenze in dettaglio:

• La sensibilità (Voltage Sensitivity) di un diffusore si misura applicando il rumore rosa (Pink Noise) di 2,83V progettato per avere la stessa potenza per ogni ottava e misurando la pressione sonora (SPL) a 1 metro. Perché 2,83Volt? Perché su un carico nominale di 8 Ohm, 2.83V equivalgono esattamente a 1 Watt;
• L’efficienza (Efficiency) si misura applicando esattamente 1 Watt di potenza e misurando l’SPL a 1 metro.

Perché i costruttori preferiscono fornire la Sensibilità spacciandola per Efficienza? Perché nella misura di sensibilità si prescinde dall’impedenza.

Se un produttore dichiara il Livello di Pressione Sonora a 2.83V, su un diffusore da 4 Ohm, sta immettendo nel diffusore 2 Watt di potenza, non 1 Watt.

Questo fa apparire il diffusore più “performante” (guadagnando circa 3 dB) rispetto a un test di efficienza pura a 1 Watt.

Pur se misurare la sensibilità “gonfia” il dato, questo è diventato lo standard “de facto” per permettere confronti rapidi tra diffusori diversi.

Sintesi delle differenze

La scusa dei produttori è che usano la sensibilità (spacciandola per efficienza), perché è rappresentativa di come un amplificatore piloti il diffusore nel mondo reale (non perché permetta di mostrare dati di targa mediamente più performanti).

È anche vero che l’impedenza degli altoparlanti e dei loro sistemi è molto variabile con la frequenza, a causa di fenomeni complessi che riguardano la meccanica, l’elettrotecnica e l’interazione con il crossover. Quindi, come la risposta in frequenza è tracciata con un livello costante del segnale elettrico, che corrisponde in ogni punto a potenze elettriche differenti, così risulta comodo classificare gli altoparlanti secondo la sensibilità, cioè secondo un segnale d’intensità costante come 2.83Volt e non secondo la potenza che realmente risulta differente ad ogni frequenza.

Se nelle brochure leggiamo “Efficienza” seguita da “2,83V”, il produttore sta usando il termine “Efficienza” in modo improprio.

Se l’impedenza nominale del diffusore è di 8 Ohm, i due dati coincidono; se è di 4 Ohm (o meno), sta fornendo il dato della “Sensibilità” mascherato da “Efficienza”!

Se il produttore scrive “Efficienza”, la misurazione corretta è 1W/1m non 2,83V/1m.

Nella pratica l’equivoco sarebbe innocuo se anche la potenza degli amplificatori fosse espressa sempre con riferimento ad un’impedenza nominale di 8ohm. In realtà accade spesso che la potenza dell’amplificatore sia espressa su 4 ohm o addirittura su 2ohm, sul professionale anche 1ohm! Sono potenze ben più elevate e impressionanti di quelle su 8ohm, anche se solo un amplificatore ideale (cioè un generatore di tensione) è in grado di erogare una potenza che raddoppi al dimezzare del carico.

MIL & MOL

Le sigle MIL e MOL sono ulteriori indicatori importanti per capire fin dove possiamo spingere un diffusore prima che il suono diventi sgradevole o il componente rischi di rompersi.

Sono dei diagrammi molto specialistici che mostrano la capacità di carico e la purezza del suono di un diffusore al variare della frequenza.

Si tratta di intuizioni originali, concepite e sviluppate all’interno della redazione della storica rivista italiana AUDIOreview, da Renato Giussani e Bjorn Arnklit, con il supporto del direttore tecnico Paolo Nuti e, successivamente, ebbero ampio sviluppo analitico e applicazione sistematica da parte di Gian Piero Matarazzo.

MIL (Maximum Input Level)

Il MIL rappresenta il livello massimo di segnale elettrico (espresso solitamente in Volt o Watt su 8ohm) che un diffusore può accettare in ingresso senza subire danni o produrre una distorsione superiore a una soglia predefinita, solitamente fissata tra 3% e il 10%.

Indica il limite “elettrico” del sistema. Serve a proteggere i trasduttori (woofer midrange o tweeter) dal surriscaldamento della bobina o da escursioni meccaniche eccessive.

In parole povere mostra, per ogni frequenza, quanto si può alzare il volume prima che la musica inizi a gracchiare.

Più il diagramma si avvicina ad una retta più la potenza che può gestire il diffusore è uguale per tutto lo spettro audio, eventuali “buchi” nel diagramma indicano che a quelle frequenze la potenza gestibile scende.

Alle frequenze più basse il MIL si riduce con ripidità, in quanto i limiti meccanici degli altoparlanti sono raggiunti con potenze che si riducono altrettanto ripidamente.

Se si supera ripetutamente il MIL, oltre a degradare il suono, si rischia di danneggiare gli altoparlanti.

MOL (Maximum Output Level)

Il MOL è il livello massimo di pressione sonora (espresso in dB SPL) che il diffusore è in grado di emettere effettivamente nell’ambiente.

Il diagramma di MOL mette in relazione la frequenza (Hz) con la pressione sonora massima (espressa in dB SPL) che il diffusore può generare rimanendo entro una determinata soglia di distorsione armonica.

Operativamente si ottiene sommando la curva di risposta in frequenza degli altoparlanti al MIL, espresso sulla scala logaritmica dei decibel rispetto a 1W/8 ohm

Il MOL misura la “potenza acustica” reale. A differenza della sensibilità standard (misurata a 1W/1m), il MOL ci dice quanto forte può suonare il diffusore “per davvero” mantenendo una qualità accettabile.

È il dato più onesto per confrontare due diffusori. Un diffusore potrebbe avere una efficienza alta ma un MOL basso perché “comprime” il suono non appena si alza il volume.

Più il diagramma si avvicina ad una retta più la pressione sonora che può generare il diffusore è uguale per tutto lo spettro audio, eventuali “buchi” nel diagramma indicano che a quelle frequenze la pressione sonora che può generare il diffusore scende.

Al ridursi delle frequenze più basse il MOL si riduce con una ripidità ancora maggiore del MIL, in quanto ai limiti meccanici degli altoparlanti, raggiunti con potenze che si riducono rapidamente, si sovrappone la risposta in frequenza che crolla verso l’estremo inferiore.

Se si supera ripetutamente il MOL, oltre a degradare il suono, si rischia di danneggiare gli altoparlanti.

Mentre il MIL guarda a quello che “entra” (segnale), il MOL guarda a quello che “esce” (suono).

Nelle brochure dei diffusori Hi-Fi è difficile trovare questi diagrammi, che si trovano invece sui diffusori professionali.

Se occorre sonorizzare una piazza o un club, conoscere il MIL e il MOL permette di calcolare quanti diffusori e quanti amplificatori servono per raggiungere la pressione sonora desiderata nel punto più lontano, senza distorcere.

Alcune riviste del settore Hi-Fi nei test dei diffusori eseguono le misure di MIL e di MOL.

Un buon diffusore mantiene un rapporto costante tra MIL e MOL (sulle scale logaritmiche è pari alla differenza dei valori) fino quasi al limite del suo funzionamento.

In sintesi, queste misure servono a definire la “zona di sicurezza” e la “zona di performance ottimale” del tuo sistema audio, evitando che il suono diventi una poltiglia distorta o, peggio, che i componenti si disintegrino.

Come interfacciare i diffusori con l’amplificatore

Se si utilizza un amplificatore che ha esattamente la stessa potenza RMS del diffusore, e si ascolta la musica a volumi sostenuti, si rischia di incorrere nel fenomeno chiamato clipping.

Con il clipping (o tosatura) accade che la parte superiore e inferiore del segnale vengano letteralmente “tagliate” via dall’amplificatore, perché si sta chiedendo all’amplificatore più “watt” di quanti ne possa erogare.

È come se volessimo tracciare un’onda più alta del foglio su cui stiamo disegnando, non potendo uscire dai bordi, tracceremmo una linea piatta lungo il margine superiore e inferiore. Questo è esattamente ciò che accade quando un amplificatore va in clipping.

Il clipping introduce armoniche spurie (distorsione) che generano un suono aspro, grattato e distorto, a frequenze multiple di quelle del segnale, che quindi può danneggiare in special modo i tweeter, che sono i componenti più delicati del diffusore.

L’ideale sarebbe avere un amplificatore capace di erogare tra il 20% ed il 50% di potenza in più rispetto al valore di potenza RMS dichiarato dal costruttore; è ovviamente possibile utilizzare un amplificatore con una potenza anche più che doppia rispetto al valore di potenza RMS dichiarato dal costruttore è consentito, a patto di non esagerare con il volume e controllarlo quando la qualità dei suoni più forti da segnali di peggioramento!

Comunque, è sempre preferibile avere un amplificatore più potente dei diffusori, che un amplificatore meno potente, spinto costantemente al massimo.

Se i diffusori sono attivi (hanno l’amplificatore all’interno), il produttore ha già ottimizzato la potenza che deve raggiungere gli altoparlanti. Anche in tal caso si deve prestare attenzione a non saturare l’ingresso con un segnale troppo elevato o distorto e regolare il volume per non raggiungere il clipping.

Conclusioni

Nel variegato mondo dell’alta fedeltà è difficile comprendere ciò che ci viene propinato leggendo le brochure delle apparecchiature, anche se si hanno delle buone basi a livello tecnico.

In questo, ci vengono in aiuto i test di misura fatti da terzi che, se letti con dovizia, tra le righe, mettono in luce i sotterfugi utilizzati a livello di marketing ed altre anomalie riscontrate nei prodotti.

Le prove degli “ascoltoni”, in questo ambito, lasciano il tempo che trovano.

Al di là di tutto, quello che conta è se ci piace e ci convince, qualitativamente e quantitativamente, il suono di quello che andremo ad acquistare per sonorizzare il nostro ambiente d’ascolto.

Quindi, prima di procedere all’acquisto, dopo aver preso visione delle caratteristiche delle apparecchiature e, se disponibili, dei test fatti dalle riviste di settore, facciamo degli ascolti approfonditi, fidando sulle nostre orecchie.

Ringrazio l’ing. Francesco Sorino per i preziosi consigli.

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