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Diffusori: tempo e frequenza

Guida di Gian Piero Matarazzo , pubblicato il 18 Dicembre 2019 nel canale AUDIO

“Le misure, croce e delizia del tecnici che devono effettuarle e dei lettori meno tecnici che non riescono a capire cosa questi grafici ci raccontano, in maniera oggettiva, del comportamento dei diffusori. Spiegazione esaustiva dei grafici, uno per uno.”

Nel dominio del tempo


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La risposta all’impulso

La risposta all’impulso è la più immediata delle acquisizioni nel dominio del tempo. Si manda un impulso strettissimo al diffusore in prova e si acquisisce la reazione del diffusore. Tutto quanto del segnale iniziale viene alterato dal diffusore, sommato o sottratto all’impulso di partenza, ci serve a definire e caratterizzare il diffusore stesso. Nella realtà il sistema per ottenere la risposta all’impulso è molto più complesso, per aumentare il rapporto tra l’ampiezza dell’impulso ed il rumore di fondo, ma analiticamente il risultato è esattamente lo stesso, quello visibile in Figura 1 ove possiamo vedere l’acquisizione di un diffusore di dimensioni contenute. Come potete notare il primo segmento, che dura 2,91 millesimi di secondo, è praticamente allineato allo zero. Si tratta del cosiddetto “tempo di volo”, il tempo cioè che impiega il suono per arrivare dal diffusore sotto misura al microfono, che è posto ad un metro di distanza. Per quanto veloce sia il suono infatti ha bisogno di questo piccolo intervallo di tempo per attraversare lo spazio che lo separa dal microfono.


Figura 1
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La Time Energy

La Time energy, che a volte è chiamata “decadimento temporale” ha una gestazione abbastanza complessa a partire dall’impulso di misura e viene espressa nel dominio del tempo. In buona sostanza ci mostra il quadrato della tensione rilevata dal microfono al cessare dell’impulso e ci dice come il diffusore riesce a smorzare l’energia del segnale inviatogli. In realtà ci mostra molte cose. Prima di tutto consente di verificare la presenza o meno di riflessioni da parte del pannello frontale del diffusore. Se appoggiassimo una superficie riflettente come ad esempio un quadrato di compensato da 15 x 15 cm a lato del tweeter vedremmo una seconda punta del grafico appena dopo quella generata dal trasduttore. Quanto più verticale è la salita dell’impulso tanto più estesa in gamma alta è la risposta del diffusore.


Figura 2
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La prima parte dell’impulso infatti è dovuta quasi tutta al tweeter, il trasduttore più veloce a partire ed a fermarsi. Più la risposta in frequenza è ridotta (ad esempio la risposta di un woofer filtrato che arriva fino a 2000 Hz) e più obliquo è il fronte di salita iniziale. In Figura 2 possiamo vedere un eccellente decadimento temporale di un piccolo diffusore. Notate come il decadimento dopo il picco iniziale sia molto rapido ed univoco, nonostante le microesitazioni che seguono.


Figura 3
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La Step Response

La step response, ovvero la risposta al gradino, rappresenta semplicemente il comportamento del diffusore nel dominio del tempo visto da una prospettiva diversa. Il gradino, il segnale fornito al diffusore, ha proprio la forma di un gradino, ovvero passa istantaneamente da un valore zero al valore massimo, dopo di che rimane praticamente costante. In teoria in un diffusore dopo il picco iniziale ed un po’ di tratto orizzontale il gradino decresce abbastanza velocemente. Nella pratica questa misura ci fornisce delle informazioni preziose circa il tempo di arrivo dei vari altoparlanti del diffusore. Ovviamente è sempre il tweeter ad arrivare per primo, qualunque sia la sua fase, se cioè presenta un picco positivo (in fase) oppure un picco negativo (controfase). Segue, quanto più vicino possibile, il midrange che in virtù della sua banda passante più estesa verso il basso, protrae la sua emissione per qualche frazione di millisecondo. Buon ultimo, e non poteva essere diversamente, arriva il pesante woofer, che si produce in una salita mediamente obliqua a causa della sua ridotta banda passante. In Figura 3 vedete la Step Response di un diffusore a tre vie di eccellente fattura. Possiamo riconoscere i picchi dei tre altoparlanti connessi tutti in fase ed i loro tempi di arrivo al picco massimo della loro emissione. Vi faccio incidentalmente notare che per effettuare le misure nel dominio del tempo occorre un microfono dotato di una risposta in frequenza ben più elevata dei 20 kHz, piccolo particolare che esclude tutti i microfonini ad elettrete che molti sedicenti tecnici utilizzano per commentare delle rilevazioni sbagliate già in partenza.

 

1) Diffusori: introduzione alle misure

2) Diffusori: misure di tempo e frequenza

​​​3) Diffusori: misure di impedenza e distorsione