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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 della frequenza


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La risposta in frequenza

Delle misure fornite dal costruttore o effettuate sulle riviste specializzate è certamente quella più immediata. Si prende un microfono nato specificatamente per le misure, lo si calibra con attenzione, lo si pone ad un metro di distanza dal diffusore  e si verifica la pressione emessa da 20 a 20.000 Hz o da 10 a 40.000 Hz per le rilevazioni più sofisticate. Il microfono non fa altro che convertire la pressione emessa dal diffusore in frazioni di Volt, mentre la calibrazione ci dice quanti millivolt (millesimi di volt) escono dal microfono per una pressione conosciuta con certezza (tipicamente 1 Pascal, ovvero 94 dB). Teoricamente la pressione emessa dal diffusore, pilotato da un segnale dall’ampiezza di 2,83 V rms dovrebbe essere identica a tutte le frequenze e lo sviluppo sul grafico simile ad una linea piana allineata alla pressione media emessa in queste condizioni dal diffusore. Si utilizzano 2,83 volt perche questa tensione su un carico nominale di otto ohm equivale ad un Watt elettrico. Guardando un grafico di risposta troviamo sulla sinistra le frequenze più basse mentre man mano che si procede verso destra si sale fino all’ultrasuono, alla fine della griglia. In ascisse ci sono i decibel raggruppati di più o di meno ( dB/divisione) a seconda della dinamica che serve o che conviene al costruttore per mascherare qualche “aritmia” del suo prodotto.


Figura 4
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Attenzione allora quando vedete misure assolutamente rettilinee: andate a vedere la scala sulla sinistra! Le suddivisioni tipiche sono di 20 dB per divisione per i grafici più ottimisti, 10 dB/div. per quelli più realistici che ci mostrano la curva di risposta più ingrandita ed infine i grafici con 5 dB/div. che ingrandiscono tutto, come quelli che pubblichiamo noi. Sull’asse delle ascisse è indicata la frequenza, partendo da 20 Hz, indicata in genere in basso a sinistra, fino a 20 k, ovvero 20.000 Hz, limite riconosciuto, con un po’ di ottimismo, come il massimo udibile da una persona sana di giovane età. Se diamo uno sguardo alla Figura 4. vediamo le caratteristiche della griglia che normalmente usiamo per visualizzare le misure su AV Magazine.


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Possiamo vedere che ogni divisione delle ordinate vale 5 dB e che la dinamica di misura va da 50 a 100 dB. Utilizziamo insomma la versione più particolareggiata. Sulle ascisse notiamo però che le frequenze non sono equispaziate, ovvero poste a distanza costante l’una dall’altra, ma vanno a restringersi man mano che la frequenza si avvicina a 100 o un suo multiplo (100 Hz, 1 kHz, 10 kHz). Questo modo di visualizzare la progressione verso destra delle frequenze si chiama logaritmico, bene in linea con la sensibilità dell’orecchio alle frequenze, tanto che essendo anche il decibel della pressione una grandezza logaritmica si suole dire che siamo di fronte ad un grafico bilogaritmico, ovvero che segue questa progressione sia in ascissa che in ordinata. Tornando alla teoria dei diffusori ideali, che in natura non esistono, potremmo ipotizzare che la curva di risposta sia rappresentata da una linea dritta che va da 20 a 20.000 Hz. Nella pratica ovviamente non è così, visto che alle basse frequenze, ovvero alla sinistra del grafico, non è quasi mai possibile raggiungere i 20 Hz, pur contando su un andamento regolare dai 35-45 Hz a salire. Va aggiunto che  non basta, visto che questa misura è necessaria ma per niente sufficiente a definire la linearità timbrica di un diffusore. Spostandosi col microfono dall’asse privilegiato di misura, ovvero col diffusore esattamente di fronte al microfono, accadono diversi fenomeni che assumono un discreto peso una volta che i diffusori sono sistemati nell’ambiente di ascolto.


Figura 5
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Da un lato la gamma altissima decresce perché il tweeter è molto più direttivo del woofer, mentre dall’altro si possono evidenziare diversi fenomeni di attenuazione o esaltazione ad alcune frequenze dovute alla superficie ed alla forma del pannello frontale del diffusore. Una vistosa attenuazione alla frequenza di incrocio nelle misure effettuate al di fuori della posizione in asse sta in genere a testimoniare l’eccessivo ottimismo del progettista che si è fidato ciecamente delle sole risposte in asse. Non a caso la prima misura che mostriamo nei nostri test è proprio la risposta in frequenza effettuata sull’asse, contraddistinta dalla curva di colore rosso, mentre la misura effettuata col microfono spostato di 45° sul piano orizzontale è contraddistinta dalla curva di colore blu. Facciamo qualche esempio.  In Figura 5  possiamo vedere una risposta molto regolare sull’asse, addirittura da record. Che indica questa misura? La misura ci dice che in assenza di qualunque riflessione ponendoci di fronte al diffusore potremo contare su un bilanciamento timbrico notevole.


Figura 6
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Poco, in verità. Ma allora perché si usa sempre nelle misure? Si usa nelle misure seguendo delle regole preordinate in modo che sia possibile e credibile un paragone con altri diffusori nelle stesse condizioni. In Figura 6 vi mostro una risposta in frequenza limitata alle basse frequenze ed effettuata a 45° fuori dall’asse orizzontale. Risulta molto evidente il limite in gamma bassa dovuto alle dimensioni del diffusore ed una irregolarità notevole nella porzione di frequenze interessate dall’incrocio (circa 2500 Hz). In ambiente questo diffusore si esprimerà con una leggera carenza in gamma media, anche se la risposta in asse è molto regolare.


Figura 7
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La risposta in ambiente

Di tutte le rilevazioni è certamente la più facile ed immediata da effettuare. Una volta sistemati i diffusori in ambiente con una certa cura si pone il microfono nella posizione di ascolto ad una altezza da terra di circa un metro, quanta è la quota di una persona seduta su un divano, si pilota il sistema col rumore rosa, il pink noise, e si misura il comportamento dei due diffusori integrando la risposta a terzi di ottava, ovvero utilizzando un intervallo che consente sul grafico logaritmico della risposta delle larghezze costanti. Se l’ottava ha un intervallo che va da una frequenza al suo doppio (Es. da 1000 a 2000 Hz, da 2000 a 4000 Hz e così via) il terzo di ottava rappresenta…..un terzo di queste frequenze. Che ci vogliano tre terzi di ottava per fare una ottava…..ve lo risparmio. Ovviamente esistono anche i sesti di ottava ed i dodicesimi, che corrispondono ad un semitono, la più piccola variazione che troviamo nella musica. Per effettuare questa rilevazione occorre soltanto qualche piccola attenzione. Intanto il microfono non deve essere per campo libero, ovvero per le misure anecoiche, ma ad incidenza casuale, come le capsule ad elettrete,  che finalmente, opportunamente pesate, forniscono risultati corretti. Non è possibile, pur con una posizione del microfono equidistante dai due diffusori, evitare che le alte frequenze interferiscano tra di loro sommandosi o sottraendosi a seconda delle differenze di percorso del suono fino al microfono. Per la gamma bassa il problema non si pone vista la lunghezza d’onda, ma la differenza negli ultimi terzi di ottava, quelli di gamma altissima, potrebbe essere notevole. Per ovviare a questo inconveniente si ricorre ad un piccolo stratagemma, si utilizzano due rumori rosa differenti, oppure  fatti slittare leggermente nel tempo, così da evitare interferenze distruttive. Un buon comportamento dei diffusori in ambiente non implica affatto che il risultato sia dritto come la risposta in frequenza in condizioni anecoiche. Anzi posso dire che in genere una risposta dritta in genere lascia prevedere un suono troppo ricco di gamma alta ed altissima. Un eccellente esempio di comportamento in ambiente è visibile in Figura 7, per una coppia di diffusori dimensionata con attenzione proprio per suonare nell’ambiente in cui venne effettuata la misura. Come possiamo vedere l’andamento è uniformemente inclinato verso le alte frequenze senza particolari irregolarità.

 

1) Diffusori: introduzione alle misure

2) Diffusori: misure di tempo e frequenza

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

 

 

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