Sistemi di Altoparlanti Non-Convenzionali

2020 – MILESTONES

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Parte 1: Sulla Direttività Controllata

La DIRETTIVITA’ misura la direzionalità di una fonte sonora ed è molto importante perché indica la quantità di suono che viene diretta verso una specifica area comparata a tutta l’energia prodotta dalla sorgente.

In un ambiente riverberante, come le normali sale d’ascolto, il suono che non raggiunge l’area desiderata rimbalza intorno e va ad aggiungersi al rumore di fondo.

Aumentare la quantità di energia sonora che raggiunge l’area d’ascolto e allo stesso tempo ridurre quella che va in tutte le direzioni, contribuisce senz’altro ad un ascolto più preciso e nitido: esattamente ciò che si ottiene con il nostro sistema a direttività controllata.

La direttività di una sorgente sonora lega le dimensioni della sorgente alla lunghezza d’onda delle frequenze riprodotte dalla stessa.

Poiché la lunghezza d’onda del “suono HI-FI “(20 Hz- 20 KHz) varia circa da 17 metri a 1,5 centimetri, vediamo come si comporta un sistema di altoparlanti al variare della frequenza.

A seguire, il confronto tra i diagrammi polari di due sistemi a tre vie con i medesimi altoparlanti e con le stesse frequenze di crossover:

  • WOOFER da 30 cm montato su un pannello largo 38 cm che copre la banda da 45-450 Hz
  • MIDRANGE DA 13 cm con banda passante 450-4.500 Hz
  • TWEETER DA 2,5 cm con banda passante 4.500-25.000 Hz

(Fig. 1 – A sinistra un sistema convenzionale (il 99% di quelli in commercio), a destra il nostro sistema MILESTONES)

diagrammi polari

Appare chiaro come la dispersione delle MILESTONES passi senza salti dai 180° a 45 Hz ai 40° a25KHz semplicemente restringendosi gradualmente all’aumentare della frequenza. Appare altrettanto chiaro, invece, come un sistema convenzionale non eserciti alcun tipo di controllo sulla direttività.

Teniamo presente, in questa era di correzioni ambientali digitali, che non è possibile in alcun modo utilizzare un equalizzatore per correggere le variazioni in frequenza fuori asse causate da variazioni della direttività del sistema. Equalizzando possiamo solo agire sulla pressione sonora totale emessa, per aumentarla o diminuirla, ma non possiamo certo variare la pressione solo in determinate direzioni (non possiamo quindi, ad esempio, diminuire i bassi che “girano dietro” il mobile senza diminuire il livello dei bassi anche frontalmente).

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Parte 2: …Questa stanza non ha più pareti… (o quasi)

Il progetto di un sistema di altoparlanti può essere affrontato in modo corretto se si basa sui punti indicati nella sezione The Fab Four o in modo sbagliato se si basa esclusivamente sull’utilizzo di materiali esotici e di alta ebanisteria.

In entrambi i casi, quello che il progettista non può conoscere è l’ambiente d’ascolto in cui il sistema suonerà.

Progettare un sistema di altoparlanti senza conoscere le caratteristiche acustiche dell’ambiente significa non conoscere il 50% dei dati di progetto.

L’unica via per aggirare questo inconveniente enorme è… eliminare le pareti del nostro ambiente d’ascolto… o, più verosimilmente, eliminare le prime riflessioni da esse prodotte: ciò che il sistema MILESTONES realizza attraverso il controllo della direttività.

Quando riflessioni multiple di un segnale sono ricevute da un ascoltatore nell’arco di 20 millisecondi dal suono diretto, esse sono percepite come parte del suono originale. Il risultato è che l’ascoltatore non è in grado di udire accuratamente ciò che gli altoparlanti stanno suonando e inoltre si creano filtri a pettine che esaltano alcune frequenze e ne attenuano altre, perciò le prime riflessioni devono essere attentamente controllate in ogni ambiente in cui sia richiesta un’accurata riproduzione musicale.

Notiamo che nel MASTER HANDBOOK OF ACOUSTICS, testo di riferimento per l’acustica architettonica, si dice chiaramente che: “… dovrebbe esistere un percorso effettivamente anecoico tra gli altoparlanti e le orecchie dell’ascoltatore…”. Il modo più ovvio per ottenere un “percorso anecoico “, o come è uso dire RFZ (Reflection Free Zone), è l’assorbimento del suono.

E’ però difficile, costoso e oltremodo antiestetico effettuare un corretto trattamento acustico dell’ambiente d’ascolto, in quanto il nostro obiettivo non è quello di ottenere una stanza “morta” o una che presenti le caratteristiche acustiche di un piccola sala da concerto. Le registrazioni contengono già le “informazioni ambientali” del luogo ove sono avvenute. Per poterle rivivere nel nostro soggiorno così come sono state riprese dobbiamo ottenere una stanza neutra, che non aggiunga né tolga nulla a quanto già presente nell’incisione.

Ora vi chiediamo: quanti di voi hanno usato almeno il “trucco dello specchio” per individuare i punti di prime riflessioni e vi hanno applicato pannelli fonoassorbenti spessi almeno 10 cm? (spessori inferiori sono assolutamente inutili, come alcuni buffi pannellini spessi 2/3 cm che ogni tanto vediamo appesi a casa di qualche audiofilo convinto di aver fatto il “trattamento acustico” della propria sala d’ascolto).

Molto meglio utilizzare un sistema progettato in modo da non innescare le più deleterie riflessioni e che privilegi il suono diretto su quello riverberato, a tutto vantaggio della precisione dei dettagli e dell’immagine dell’evento musicale.

Non scordiamo che è il suono diretto a fornire le indicazioni necessarie al nostro cervello per ricostruire la distribuzione nello spazio degli elementi sonori.

Ma come riusciamo ad ottenere con il sistema MILESTONES quello che per i sistemi convenzionali costituisce una variabile incontrollabile?

Vediamo come si comportano le 3 sezioni che compongono il sistema.

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Parte 3: Sezione Bassi (45-450Hz): Il Woofer Cardioide

E’ costituita da un altoparlante di 28 cm di diametro con un’efficienza di 98 dB, montato in cassa aperta con emissione a cardioide:

cardioide

Come possiamo vedere, la particolarità del cardioide è l’assenza dell’emissione posteriore.

In questo modo viene “eliminata” la parete posteriore e le relative deleterie onde riflesse, permettendo inoltre il libero posizionamento in ambiente, anche contro la parete di fondo, con un notevole risparmio di spazio.

Inoltre, la dispersione si mantiene costante e pari a 180° nella decade 45/450 Hz (ricordiamo che nel caso del sistema tradizionale del confronto in apertura, la dispersione nella stessa decade variava da 360° a 180°).

L’emissione a cardioide è ottenuta grazie ad un secondo altoparlante, con opportune caratteristiche, posto nel medesimo mobile, controllato via DSP e dotato di proprio amplificatore.

A sostegno dell’utilità della risposta polare a cardioide è opportuno citare le conclusioni tratte nella 115° convention dell’AES in tema di controllo della direttività a bassa frequenza per una migliore riproduzione musicale in ambiente chiuso (LOW-FREQUENCY POLAR PATTERN CONTROL FOR IMPROVED IN-ROOM RESPONSE): “…si può affermare che una sorgente a cardioide offre maggiore libertà verso i cambiamenti di posizionamento nell’ambiente d’ascolto e maggiore insensibilità alle caratteristiche di assorbimento della stanza stessa…almeno fino al più basso modo di risonanza”.

L’ulteriore grande vantaggio di una simile configurazione è la considerevole riduzione della distorsione: non è più necessaria l’equalizzazione a +6 dB/ott, indispensabile per il funzionamento in cassa aperta di un altoparlante con fattore di merito totale pari a 0.5, come quello qui utilizzato per avere il massimo smorzamento e velocità di risposta.

Poiché la distorsione prodotta da un altoparlante è proporzionale all’escursione della bobina, l’assenza dell’equalizzazione riduce in modo drastico l’escursione richiesta, ottenendo un altrettanto drastica riduzione della distorsione.

Ennesimo beneficio è la riduzione dell’Effetto Doppler, anch’esso dovuto all’escursione del cono, che modula le frequenze medio-basse; abbiamo quindi all’ascolto una riproduzione del medio-basso chiara e perfettamente intellegibile.

Infine, il posizionamento dell’altoparlante molto vicino al pavimento fa sì che anche questa superficie venga “eliminata”: le riflessioni da essa prodotte cadono al di fuori della gamma delegata al woofer, ovvero al di sopra dei 450Hz. Allo stesso tempo tale posizionamento offre un incremento di livello su tutta la gamma di circa di 2dB, portando il rendimento della sezione bassi sopra i 100 dB!

 

… nella Parte 4: LA GUIDA D’ONDA ASIMMETRICA