LABORATORIO ESOTERICO
TECNICA & TECNOLOGIA

DATA PUBBLICAZIONE
06/08/2007

FOTO

La torre dei bassi con la base appena montata.
Notare all'interno della cassa, i diversi pannelli forati di multistrato marino, aventi funzione di rinforzo ed antirisonanzte.

(Continua da pagina 2)

L'efficienza riguarda l'aspetto meccano-acustico del trasduttore, cioè la capacità di convertire il movimento della membrana, in suono o potenza acustica.
Invece la sensibilità, riguarda l'aspetto elettromeccanico, cioè la capacità dell'altoparlante di trasformare l'impulso elettrico, in movimento meccanico.
I due parametri non sono strettamente collegati. Il diffusore elettrostatico, per esempio, in virtù del pilotaggio uniforme sulla superficie della membrana, è in grado di trasformare quasi completamente il suo movimento, in particolari musicali. Se poi, per ottenere tali formidabili prestazioni, occorre applicare ai morsetti d'ingresso un'elevata potenza, questo non sminuisce le sue qualità musicali, ma solamente la macrodinamica del sistema.
Spero che il concetto risulti chiaro nonostante sia particolarmente succinto.

Come dicevo, occorre utilizzare trasduttori ad alta efficienza, affinché si ottengano delle prestazioni musicali di primo livello, seguendo al contempo pedissequamente le leggi della Fisica.
Gli altoparlanti efficienti si distinguono, per un'elevata forza di pilotaggio applicata alla membrana, e per una massa mobile particolarmente contenuta. Il rapporto tra la forza di pilotaggio e la massa dell'equipaggio mobile, dà come risultato il fattore di accelerazione.
Maggiore è il fattore di forza e minore la massa dell'equipaggio mobile, più elevato sarà il fattore di accelerazione.
Questo parametro c'indica la qualità dell'altoparlante, la sua capacità di restituire la dinamica del segnale musicale. Pertanto nella progettazione di un diffusore, è errato non prenderlo in considerazione.

Il risultato di tale ragionamento, tende ad escludere il diffusore monovia o a larga banda, come idoneo al raggiungimento del nostro obiettivo: la riproduzione allo Stato dell'Arte.
Il perché è facilmente intuibile.
Le repentine variazioni di livello sonoro, ed un costante aumento della velocità ai transienti, caratterizzano il segnale musicale. Un monovia od un larga banda, sono dotati di un fattore di accelerazione costante al variare della frequenza. Pertanto, la sua capacità di seguire i transienti musicali, sarà massima in un più o meno ristretto range di frequenze. Oltre quest'intervallo, il trasduttore sarà, o troppo lento, o troppo veloce, secondo che debba riprodurre frequenze più alte, o la gamma più bassa.
Anche le dimensioni della membrana vibrante è d'ostacolo alla qualità della riproduzione. Facciamo un esempio. Un trasduttore a cono da 13 cm di diametro, di buona qualità, potrebbe avere una risposta in frequenza elettrica estesa da 100 a 6.000 Hz. Nella parte bassa dello spettro, dai 100 ai 500 Hz, a causa della sua ridotta superficie d'emissione, l'altoparlante non solo risulterebbe a corto di potenza acustica, ma rischierebbe la rottura. Al contrario, nella parte alta dello spettro, dai 2.500 ai 6.000 Hz, a causa invece della sua eccessiva superficie radiante, sarà soggetto a lentezza nei transienti, a colorazioni, e ad eccessiva direttività del suono.

Occorre allora, utilizzare il trasduttore più idoneo, per il range di frequenze cui è destinato a riprodurre. Dai woofer di 50 cm per la gamma bassa, ai tweeter da 19 mm per la gamma alta.
Il risultato di questo ragionamento, sarebbe l'adozione di un sistema di diffusione del suono a sei vie, perciò a sei altoparlanti per canale. Però, un siffatto diffusore avrebbe grosse difficoltà in termini di coerenza, equilibrio timbrico, e lascerebbe irrisolto il problema dell'efficienza.
Occorre necessariamente ridurre il numero delle vie, cercando d'utilizzare trasduttori d'altissima qualità, ossia primariamente ad alta efficienza, e con un elevato fattore di accelerazione. Se poi pretendiamo una bassa distorsione, e la possibilità di pilotare il sistema con finali di bassissima potenza, necessariamente dovremo ricercare anche l'alta sensibilità.

Dati questi presupposti, iniziamo la ricerca dei trasduttori idonei per una riproduzione di altissimo livello timbrico, analizzando

GRAFICO 1

Curve di sensibilità dell'orecchio umano

prima la curva di sensibilità dell'orecchio umano.

Dall'esame del grafico n. 1, notiamo immediatamente le diverse curve di sensazione dell'orecchio umano, al variare del livello di pressione acustica o potenza sonora.
Le caratteristiche comuni di tali curve sono:

1. Una zona centrale di maggiore sensibilità dell'orecchio umano, settore dove è possibile percepire differenze nell'ordine di 1 dB (minima variazione udibile per l'orecchio umano).
2. Due zone esterne ad essa, dove la capacità di discernimento dell'orecchio umano si deprezza notevolmente, soprattutto alle basse frequenze.

In particolare, queste curve sono dette curve di isosensazione o isofoniche, dalla denominazione dell'unità di misura, il phon, utilizzata per definire la sensazione sonora. Come potete vedere, la curva di sensazione sonora minima corrispondente a 10 phon, ha un andamento tutt'altro che lineare.
Nella scala verticale è riportata la pressione acustica misurata in Decibel (dB). Il confronto tra le due misure è drammatico: una sensazione uditiva di 10 phon a 20 Hz, corrisponde ad una pressione acustica di 78 dB (!), mentre la stessa sensazione uditiva a 5.000 Hz misura 5 dB.
Risultato: è assolutamente impossibile avere la sensazione d'udire i 20 Hz, se non si raggiungono o si superano i 78 dB di pressione acustica. Inoltre, è necessario che l'ambiente d'ascolto abbia una diagonale pari a Fa/2, ossia 8,6 m. Nel caso contrario, occorre uscire dalla stanza, per permettere alla frequenza d'estendersi in tutta la sua lunghezza.

Affermavo poc'anzi, che la sensazione uditiva minima a 5.000 Hz, corrisponde in assenza di rumore ambientale, ad una pressione acustica di 5 dB, corrispondente ad una sensazione uditiva pari a 10 phon. Ben 73 dB di pressione acustica dividono le due frequenze, anche se all'atto pratico la sensazione sonora risulta identica. La causa di questa differenza, risiede nella particolare struttura meccanica dell'orecchio umano, e nulla possiamo farci.
Per fortuna, il rumore ambientale ci viene incontro, portando la differenza di pressione tra le due frequenze a soli, si fa per dire, 43 dB, se tale rumore è stimato in 30 dB. Appurato questo stato di cose, ritengo che 43 dB di differenza con la banda passante di un diffusore, corrisponda ad una risposta in frequenza virtualmente piatta. A patto però, che la frequenza di 20 Hz, sia ad una pressione acustica minima di 78 dB.
E' proprio in questo settore di frequenze, che si differenziano maggiormente i minidiffusori dai grandi sistemi. Qui non si parla di risposta in frequenza elettrica, che tanti programmi per computer sono in grado di farvi vedere, anche utilizzando woofer da 11 cm. Io vi sto parlando della potenza sonora o pressione acustica misurata ad 1 W, ed il computer non sa nemmeno cosa sia questa potenza.
Perciò, anche l'orecchio umano è un trasduttore non lineare. E la risposta in frequenza di un diffusore, dovrebbe ricalcare le curve d'isosensazione.

Adesso analizziamo il grafico n. 2.
La linea esterna, è data dalla somma delle curve d'isosensazione minima e massima del grafico precedente. L'interno della curva determina la zona d'udibilità dell'orecchio umano. All'interno di tale area se ne trovano altre due: la zona delle parole e quella della musica. Dove un diffusore non può fallire, è proprio nella riproduzione della zona delle voci umane.

L'analisi di questi grafici, ci fornisce una prima ed inequivocabile risposta: se vuoi che un diffusore riproduca un buon

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GRAFICO 2

Limiti di percepibilità dei suoni, in funzione della loro frequenza ed intensità.