Crediamo agli asini che volano - parte seconda

08-05-2007

Nel numero scorso abbiamo iniziato un discorso sull’efficienza degli altoparlanti, in cui mi sono lasciato andare ad affermazioni che non ho terminato di approfondire...

di Stefano Cantadori

Nel numero scorso abbiamo iniziato un discorso sull’efficienza degli altoparlanti, in cui mi sono lasciato andare ad affermazioni che non ho terminato di approfondire.

In poche parole abbiamo visto come gli altoparlanti per frequenze basse disponibili sul mercato, dB più dB meno, presentano delle caratteristiche molto simili soprattutto per quanto riguarda l’efficienza. Con due di questi altoparlanti, 15” di buona qualità, vogliamo ora tentare di capire come sia possibile costruire due diffusori a due vie con caratteristiche diverse e, per questo, abbiamo deciso di tentare di imbrogliare un po’... le carte.

Vediamo di imbrogliare le carte

A questo punto, tutti partono con woofer che generano non più di 99 o 100 dB con 1W @ 1m e tutti questi woofer tengono più o meno la stessa potenza, diciamo 1000 W di lavoro normale o continuous program (che è definito come tre dB maggiore della potenza nominale del woofer).

Assumiamo anche, come requisito di partenza, che tutti i costruttori seri di altoparlanti aderiscano alle raccomandazioni dell’AES per la potenza degli altoparlanti. Più o meno[1], si intende.

Facciamo due colonne, solo penna, niente calcolatrice:

potenza SPL max ad 1 m

1 W 99 dB

2 W 102 dB

4 W 105 dB

8 W 108 dB

16 W 111 dB

32 W 114 dB

64 W 117 dB

128 W 120 dB

256 W 123 dB

512 W 126 dB

1024 W 129 dB

La pressione di 129 dB per il nostro woofer è molto teorica, supponendo che non intervengano fenomeni di compressione termici della potenza o non linearità meccaniche (che invece intervengono eccome, nell’uso reale).

Per buona misura, inventiamoci anche un bel 2 kW, con tanto di ipotetici 132 dB SPL. Siamo sulla carta, non si rompe niente.

Ricordiamo poi che tutti sono tagliati intorno ad 1 kHz e poco sopra. Insomma, tutti uguali. Per il momento, mi sembra chiaro che nessun costruttore di casse, limitatamente al woofer, possa fare il furbo e dichiarare più pressione sonora di un altro.

Invece si può eccome, tanto è vero che lo fanno tutti.

Ad esempio, facciamoci venire un dubbio: la cassa dove è messa? In semispazio, annegata a filo di una parete rigida e riflettente? O in campo libero? In campo libero forse farebbe tre dB in meno rispetto al semispazio[2] ma non è nemmeno detto con sicurezza, dipende dalla frequenza di cui voglio interessarmi. Oppure la appoggio su un piano rigido e riflettente, la oriento opportunamente e la misuro con il microfono a terra, in modo da leggere due casse (una da sorgente immagine) ed ottenere sei dB in più anche sulle medie. Perché no?

Un watt come? L’equivalente di 2,83 V RMS sul minimo dell’impedenza? A che frequenza? Quella che mi fa comodo? Che segnale metto dentro? Sinusoide? Musica? Parlato? Rumore rosa? E se è rumore rosa, con che fattore di cresta? Lo filtro secondo raccomandazione AES o faccio quello che lo filtra pesato A? Come lo misuro? Con un fonometro in peak reading? RMS? Pesato A?

Se ho a che fare con una spia da palco mi andrà forse bene una gobba larga e dolce nel mezzo della risposta, ottenuta magari incrociando il driver nella parte alta del woofer, quella tra 1 k e 2 k, tutta pressione guadagnata (io non lo consiglio, sia chiaro).

Voglio impressionare i miei potenziali clienti? Se sparo dentro la mia cassa segnali brevi a larghi intervalli posso tenere – e quindi dichiarare – potenze enormi. La bobina non si surriscalda poiché fra un segnale e l’altro fa in tempo a raffreddarsi, il cono non va in sovraescursione perché non fa in tempo a seguire il segnale (il segnale è troppo breve nel tempo e richiederebbe accelerazioni impossibili per il cono). Non succede nulla, ma posso dichiarare tanta potenza. Figo.

La gamma dinamica? La gamma dinamica è solo la differenza tra il suono più forte riproducibile da un sistema ed il rumore di fondo. Non esprime alcunché di misterioso, una volta che sai cosa vuol dire. Non dice nulla a proposito della capacità della cassa di seguire un segnale velocemente o meno. Dice solo che nel sistema che consideri hai un ampli ed un’elettronica che sono la fonte del rumore a cui si fa riferimento, senza il quale non puoi cianciare di gamma dinamica, visto che la cassa da sola certamente non genera alcun rumore. Non ti aiuta per niente a chiarire il mistero del picco massimo.

Ancora: una volta raggiunto il picco massimo, qualsiasi esso sia, come ti accerti che sia riprodotto accettabilmente bene? A orecchio? Beh molti usano proprio questo metodo e lo dichiarano, vale quanto un altro.

Oppure, se non altrimenti specificato, il segnale potrebbe essere distorto. Qualcuno ha forse stabilito per il max SPL un limite di distorsione oggettivo? No, nessun organismo, nessuna associazione, niente di niente.

Poi ci sono metodi ancora più subdoli, pardon, raffinati: in una pagina ti danno la risposta in frequenza di una cassa modello Vattelapesca, in spazio libero, più o meno tot decibel da questa frequenza a quell’altra, e subito sotto ti mettono la pressione massima. Tu pensi che sia anche questa espressa in campo libero, ma non c’è scritto realmente. Esamini un altro documento sulla stessa cassa e lì magari scopri che la pressione è dichiarata in semispazio.

Raffinato, indeed. Voluto? Casuale? Certo non aiuta la chiarezza.

Il driver

Prendiamo ora in considerazione il driver.

Se voglio una cassa lineare, il complesso driver e tromba dovrà essere ovviamente attenuato per equiparare l’emissione del woofer. Il dispositivo in oggetto è infatti assai più sensibile (tipicamente dai 107 dB ai 110 dB – 1W @ 1m) e con un watt genererà più pressione.

I driver a compressione reggono molta meno potenza di un woofer ma, essendo con la loro tromba più efficienti, con i più gagliardi si arriva “tranquillamente” a 130 dB. Verificate da soli: serve la sensibilità, la potenza sopportata – i dati sono dei costruttori di altoparlanti – una penna, al doppio della potenza elettrica corrispondono +3 dB di pressione.

Torniamo per un istante alla cassa completa. Se metto una sinusoide prima a 1 kHz, poi a 5 kHz, quindi a 200 Hz, essendo la mia cassa, spero, decentemente lineare, misurerò in uscita circa le stesse pressioni, fatte salve le irregolarità della risposta in frequenza che non sono poche. Risposte in frequenza dichiarate entro un range di ±4 dB, che sono 8 dB picco picco, sono specifiche tipiche anche dei più blasonati e costosi oggetti del pianeta.

Posso anche sparare il dato di pressione massima riferendomi a quella possibile per il driver – senza specificarlo – che di solito è maggiore di quella raggiungibile dal woofer. Oppure sovrapporre cono e driver sulla stessa banda mentre faccio la misura. Dopo, rimetterò il crossover a posto. Perché no?

Cosa vuol dire ad 1 metro? Un metro da cosa? Dal frontale della cassa? Se il mio frontale fosse curvo, dovrei forse mettere il mio microfono appena più lontano rispetto ad una cassa concorrente con un frontale piatto? In questo caso sarei penalizzato. Ma no allora, rimuoviamo la griglia, non contiamo le cornici, entriamo un pelo nella tromba saltando la parte dove si arrotonda. E se la mia tromba fosse molto più profonda di quella del concorrente? Perché allora non fare un metro dal centro della cassa invece che dal frontale? Perché non dalla membrana del driver, visto che probabilmente sarà proprio il driver a genere la pressione massima?

La raccomandazione AES dice di misurare in campo lontano e poi ricondurre matematicamente la misura ad 1 metro. In questo modo eviti che il metro diventi mezzo con relativi 6 dB di guadagno “considerato che ho il woofer arretrato e una tromba più profonda dei concorrenti”.

Chi segue la raccomandazione?

Conclusioni

Signori, facciamocene una ragione: le nostre due vie di classe con woofer da 38 cm più driver con tromba se misurate tutte nello stesso modo vanno tutte forte (o piano) nello stesso modo, decibel più decibel meno. Non importa il costruttore, il paese di origine, il costo, le contorsioni di marketing, i materiali speciali, la NASA oppure l’Oroscopo.

Il resto è creduloneria.

[1] Cfr Tauber e Voelker – AES preprint 2444 (febbraio 1987) – Power Handling capacity of Loudspeakers.

[2] Ma come, non sono i famosi sei dB? No, la cassa annegata a filo misurata sulle medie non è una sorgente semplice.

A 1000 Hz la lunghezza d’onda è solo 34 cm ed un woofer diametro 38 cm a quelle frequenze comincia a pensare di essere direttivo. Quando le lunghezze d’onda sono sensibilmente più corte del cono, che questi sia su baffle o in aria libera non cambia nulla.