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Diffusori acustici: guida all'acquisto



Benvenuti! Ho pensato di raccogliere un po' di informazioni prese in giro e unirle con la mia – modesta- esperienza per fare questa "piccola guida" divisa in quattro parti, indicata a chi si affaccia al mondo della musica, sia come semplice ascoltatore che come produttore e musicista. Dal momento che lo strumento fondamentale per l'ascolto è l'impianto audio, ho pensato che sarebbe stato utile scrivere due righe a riguardo, e visto il forum in cui ci troviamo, ho cercato di indirizzare i consigli più pratici per l'acquisto di casse monitor da studio.

In questa prima pagina, daremo uno sguardo generale alle varie parti di cui si compone un diffusore acustico, ma non solo, parleremo anche di amplificatori, crossover e molto altro! Nella seconda parte parleremo di cavi e cablaggi vari, nella terza parte andremo ad analizzare più concretamente il mondo delle casse monitor da studio cercando di darvi qualche consiglio utile e nella quarta parte vi darò qualche nome di marchi produttori di sistemi hi-fi e di impianti di grandi dimensioni per concerti.

Detto questo direi che possiamo cominciare con una bella foto che a me fa venire l'acquolina in bocca!


Goldmun Media Room

:!::!:Avvertimento:!::!:

Ricordatevi che il nostro metodo di misura e valutazione, nel campo audio, sono le nostre orecchie. Per questo, sarebbe mille volte meglio che invece di leggere questa guida voi vi recaste in un negozio di musica ben fornito per ascoltare diversi tipi di diffusori. Poichè ci sono molti fattori soggettivi che entrano in gioco diventa fondamentale che voi ascoltiate le casse. Non comprate ad occhi chiusi! Per questo motivo, non mi assumo alcuna responsabilità della veridicità di quello che c'è scritto in questo topic, nè di vostri possibili errati acquisti.



Cos'è un trasduttore elettroacustico?

Con questo nome, si definisce uno strumento atto a tradurre un segnale elettrico proveniente da un amplificatore in un segnale prettamente acustico, cioè un'onda a carattere oscillatorio che si diffonde nel mezzo circostante (in genere l'aria), più comunemente detto “suono”. E la musica è data dall'insieme di suoni.

In linea del tutto generica possiamo dire che un trasduttore elettroacustico ( cioè una "cassa") ha la forma di un parallelepipedo e su un lato (detto buffle) presenta uno o più coni. Sono proprio questi coni che ricevendo un segnale elettrico, entrano in vibrazione e provocando spostamenti di masse d'aria trasmettono il suono all'ascoltatore.

Vi sono naturalmente moltissimi tipi di trasduttori, con caratteristiche molto diverse e anche con obiettivi diversi.
Prima di soffermarci sui trasduttori dediti a specifiche applicazioni (studio, home cinema, concerto ecc) daremo un po' di informazioni circa le caratteristiche tecniche e costruttive di una cassa acustica e dei trasduttori.



Casse acustiche

La forma, la dimensione, il materiele e la costruzione di una cassa acustica sono parametri molto importanti al fine di ottenere requisiti ottimali per quanto riguarda ad esempio la risposta in frequenza di un diffusore. Ogni tipo di cassa in genere ha le pareti interne (tutte, solo alcune o solo alcune parti a seconda dei modelli) rivestite di particolari materiali, in genere fonoassorbenti. Questo per diversi motivi, ad esempio per ridurre la velocità del suono, per la riduzione delle riflessioni e di eventuali onde stazionarie che potrebbero crearsi fra le pareti interne. Tutti questi motivi infatti possono causare gravi fenomeni di sfasamento e portare ad eventuali “cancellazioni” del suono (come vedremo dopo, 2 suoni contro-fase si annullano).
Appare chiaro quanto i lavori di progettazione e costruzione di diffusori debbano essere svolti professionalmente secondo precise regole (matematiche e fisiche).

Possiamo distinguere alcune tipologie principali di diffusori acustici, come la cassa chiusa, la cassa aperta e la cassa a linea di trasmissione.

• La cassa chiusa (detta anche a sospensione pneumatica) è una cassa che non presenta alcuna apertura nel mobile, ma è completamente chiusa su tutti i lati, salvo per la presenza degli altoparlanti.

• La cassa aperta (detta anche bass reflex) è invece un tipo di cassa che presenta una o più aperture su un lato, e queste aperture sono costruite in modo diverso a seconda del tipo di risultato che si vuole ottenere (anteriormente, posteriormente, sotto il mobile, una o più di una). La maggior parti degli impianti hi-fi domestici, ad oggi, è costruito con il raccordo reflex.

KrkVxt6 ( bass reflex)

• Le casse a linea di trasmissione (a tromba retroattiva e a labirinto) sono un “derivato” delle bass reflex. Sono infatti casse aperte in cui però il suono, per arrivare all'apertura, compie, all'interno della cassa, un particolare percorso lungo un tubo che in genere è rivestito materiale fonoassorbente.

Un'altra suddivisione per “tipo” di cassa acustica si fa di solito in base al posizionamento; ci sono infatti diffusori da piedistallo, da mobile o da muro.



Gli altoparlanti.

Vediamo brevemente come funziona un altoparlante.

Innanzitutto bisogna accennare al fatto che ne esistono di diversi tipi:

-Magnetodinamici, in cui si ha una bobina immersa in un campo magnetico e collegata al cono in modo che quando arrivi segnale elettrico essa metta in movimento l'altoparlante.

-Elettrodinamici, che impiegano una bobina specifica di forma cilindrica con spirali strette (detta propriamente solenoide).

-Elettrostatici, sfruttano un campo elettrico invece di un campo magnetico, analogamente ai microfoni a condensatore (molto deboli sulle basse frequenze)

-Piezoelettrici, che sfruttano infatti la caratteristica della piezoelettricità (alcuni materiali creano differenza di potenziale se sottoposti a compressione).

-Isodinamici: via di mezzo fra magnetodinamico ed elettrostatico


Altoparlante elettrodinamico


Com'è noto, gli altoparlanti utilizzano gli stessi principi fisici dei microfoni (dinamici, a condensatore, piezo..). Infatti gli altoparlanti semplicemente lavorano al contrario..ma se sapete cos'è un microfono sub-kick, saprete anche che non è difficile costruirlo e che per farlo in genere si usano veri e propri altoparlanti!

Non andremo qui ad analizzare tutte le diverse parti di cui è composto un altoparlante, daremo invece uno sguardo ai diversi tipi di altoparlante che vengono utilizzati e le diverse funzioni che hanno, ma non aspettatevi di trovarli tutti insieme su un unico diffusore!
Ognuno di essi infatti è dedicato a riprodurre un particolare range di frequenze (detto “banda passante”) e per questo ha caratteristiche costruttive diverse.

• Supertweeter: di dimensioni molto piccole, si occupa di ripdorurre frequenze al limite della soglia di udibilità (20 khz) e gli ultrasuoni, a volte fino a 50-100 Khz.circa . Sono per la maggior parte della forma “a cupola” (sono chiamati infatti dome tweeter) fatta di seta, ceramica o argento, anche se ne esiste anche un altro tipo, detto a tromba.

Supertweeter piezo (a tromba)

• Tweeter: come i super-tweeter, si occupano della parte alta dello spettro udibile fino a 15-20 khz (circa). Ne esistono di diverse forme e tecniche costruttive anche se quelli a cupola sono i più diffusi. Membrana per lo più in alluminio e magnete in neodimio.

• Midrange: Si occupa delle frequenze medie, da 150 hz a 7-9 khz circa. La sua struttura è molto più grande di un tweeter, ma non quanto un woofer: questo perché la soglia di udibilità umana per questa fascia di frequenze è abbastanza bassa*, quindi non dovendo produrre molti decibel non necessita di molti Watt, nè di una membrana molto estesa. In generale possiamo dire che i midrange si trovano nelle casse con almeno 3 vie (poi specificheremo il significato di questa affermazione).​

• Woofer: dedicato a riprodurre le basse frequenze dello spettro (120 hz – 2 khz circa), è per questo di dimensioni più grandi rispetto agli altri altoparlanti citati sopra (perché ha bisogno di una membrana più grande e di molta più energia per muovere l'aria). Può essere fatto di materiali diversi: metallo e leghe, carta, carbonio, materiali plastici. Caratteristiche preferenziali sono la rigidità della membrana e la leggerezza (in termini di peso).

Woofer

• Subwoofer: indicato per riprodurre frequenze bassissime (15 hz-100 khz circa). I coni hanno misure che vanno in genere da 10 a 20 pollici (ma scendono anche a 4 e salgono fino a 30!!). I subwoofer sono di solito un'unità a parte, montati dentro una cassa dedicata e progettata per lavorare a quelle precise frequenze basse, con un proprio amplificatore e possono avere forme diverse (quadrato, pentagono,triangolo ecc). Avere un subwoofer però non sempre è necessario per avere un suono migliore dal momento che in commercio ci sono molti impianti dotati solo di woofer ma che suonano in maniera nettamente più precisa.
  Generalmente i subwoofer li potete trovare negli impianti dotati di “satelliti” (che nella quarta parte di questa guida) come i Dolby 5:1 ecc.

• Full range: sono altoparlanti che esteticamente appaiono come un unico woofer ma che si occupano di riprodurre lo spettro intero delle frequenze udibili dall'uomo (che ricordiamo essere 20Hz-20Khz).

* soglia di udibilità bassa vuol dire che in una determinata banda di frequenze riusciamo facilmente a percepire l'intensità di un suono.


Altoparlanti a tromba.

Sono ottimi per riprodurre le alte frequenze (infatti sono di solito i tweeter che hanno questa forma), e sono chiamati così perché il diaframma è accoppiato ad un condotto di metallo. Ve ne sono di diversi tipi (conici, iperboli, esponenziali...) e si distinguono a seconda della forma del cono di metallo.


Cono passivo.

Si tratta di un cono privo di magnete e bobina che è identico a quello attivo e viene montato accanto ad esso. Il cono sarà messo in vibrazione dall'aria che lo speaker attivo spingerà all'indietro (dentro la cassa per capirci) e che riflettendosi sulla parete interna del mobile andrà a colpirlo.

Vediamo ora velocemente le altre parti di un impianto audio e le principali caratteristiche.


Amplificatore valvolare Pathos Logos


Pre-amplificatore

E' uno strumento hardware che si occupa di intensificare un segnale (usato ad esempio per segnali microfonici e di linea in studio e nei concerti) e anche di dargli una particolare “colorazione” a seconda dei componenti circuitali di cui è composto. Spesso sono inseriti nei cosiddetti “channel strip” ovvero sezioni hardware che presentano il preamplificatore e contemporaneamente anche altri processori di dinamica (eq, compressori ecc), utilizzati in studio di registrazione.



Crossover

Cominciamo col dire che esistono unità ad una sola via e unità a più vie (2,3..) dette unità multivia.
E' importante chiarire che il numero di vie non è dato dal numero di altoparlanti presenti ma bensì da come viene suddiviso il segnale originale, cioè in quante parti, e ognuna di esse avrà poi un suo specifico tipo di altoparlante. Quindi una cassa che presenta 2 woofer identici e un tweeter non è detto che sia a 3 vie poiché il segnale originale sarà diviso solo in 2 parti (una per il tweeter e una per i 2 woofer).
Della suddivisione del segnale si occupa un particolare apparecchio chiamato Crossover.

Il crossover infatti suddivide il segnale in base a dei filtri (con la propria frequenza di taglio, detta anche punto di crossover*), creando così diverse bande passanti,ognuna delle quali sarà collegata allo speaker adatto (le alte al tweeter, le medie al midrange, le basse al woofer ecc). State attenti quando andate a comprare uno stereo perché spesso e volentieri viene scritto “impianto hi-fi a 3 vie” quando in realtà non è né un impianto Hi-fi nè tantomeno un impianto a 3 vie ma magari è solo a 2..i soliti trucchetti commerciali


Dynaudio Evidence master


Un'altra distinzione da fare qui, riguarda gli impianti sterofonici e quelli multicanale. Sostanzialmente questa suddivisone viene fatta in base al numero di altoparlanti presenti in un sistema, stereofonici con 2 altoparlanti e multicanale con più di 2 altoparlanti. Un'unità che presenta un solo speaker è detta monovia.
Un crossover infine, non si occupa solo del taglio delle frequenza ma va a lavorare sui rapporti di impedenza fra amplificatore e casse..ecco che si capisce come un crossover dedicato ad una particolare coppia di speakers potrebbe non lavorare altrettanto bene su un altro paio di diffusori.


* i filtri non possono tagliare completamente le frequenze indesiderate. Infatti è più corretto parlare di “attenuazione” e di “selettività” che a seconda del tipo di hardware in questione avrà una determinata pendenza (se avete presente i filtri di un equalizzatore, sapete già di cosa sto parlando).



Amplificatore

E' chiamato così, lo strumento che ha lo scopo di incrementare il livello di un segnale, cioè di amplificarlo (semplificando significa aumentare il volume del suono in uscita) e che permette anche di andare a lavorare su alcuni parametri del suono.

Per amplificare il segnale vi sono 2 modi:

-Valvole termoioniche. Utilizzate ancora in apparecchiature di qualità elevate (e in genere anche di costo elevato!) e che regolano il flusso di elettroni (+ elettroni = + segnale = + volume).Le valvole generalmente vanno sostituite dopo un determinato tempo di utilizzo e un'altra caratteristiche da tenere in considerazione è che i valvolari hanno un'alta impedenza sia in ingresso che in uscita.

-Transistori. Hanno soppiantato l'utilizzo delle valvole per i molto inferiori costi e producono l'aumento del segnale applicando variazioni a delle resistenze. Gli ampli di questo tipo sono detti anche a stato solido.

Non mi addentrerò oltre nelle specifiche delle due tipologie.


Amplificatore Marantz PM 6003


In un amplificatore, la relazione fra segnale in ingresso e segnale in uscita è detta funzione di trasferimento (o rendimento) e l'ampiezza di questa funzione è detta guadagno (o gain) ed è in misurato in dB.
Gli amplificatori che si utilizzano oggi maggiormente nel campo audio hanno di solito alta impedenza in ingresso e bassa impedenza in uscita e vengono detti amplificatori operazionali.
Altri tipi di amplificatore sono gli ibridi (all'inizio erano una via di mezzo fra valvole e transistors, oggi sono molto simili agli integrati) e gli integrati (costruiti con circuiti integrati)

E' fondamentale, nel caso in cui si volesse acquistare una o più casse passive (cioè non dotate di amplificazione interna), scegliere l'amplificatore corretto e in tal caso la nostra valutazione dovrebbe basarsi principalmente su 2 parametri: saturazione e rumore.


La saturazione, riguarda il valore del segnale in ingresso, l'alimentazione e il rapporto di guadagno.

Facciamo un esempio pratico:

Alimentazione--> 20 Volt
Segnale input--> 0.5 Volt
Rapporto di guadagno--> 20:1
In questo caso il segnale in input moltiplicato per il gain darà:
0.5x20 = 10 Volt


Poichè l'alimentazione è nettamente superiore a questo segnale (è infatti 20 Volt) il nostro amplificatore riuscirà egregiamente a riprodurre il segnale e anzi..ne avanza!


Vediamo un altro esempio:

Alimentazione-->30 Volt
Segnale input-->1.5 Volt
Rapporto di guadagno-->30:1
​

Ecco che in questo caso ci troviamo di fronte ad un problema di saturazione, cioè il segnale in input moltiplicato per il guadagno darà:
30x1.5 = 45 Volt
e 45 Volt eccede di 1 terzo la potenza massima dell'amplificatore!
Il risultato? Il segnale subirà una saturazione udibile. Con il termine saturazione dunque, si intende un taglio netto delle frequenze (le alte in misura maggiore rispetto le basse). Ci sono dunque 15 volt di troppo. La figura qui sotto illustra chiaramente quanto appena detto.




Il rumore invece, è dato dai circuiti interni di cui è composto un amplificatore e quindi dipende dal progetto iniziale, dai componenti e da chi l'ha costruito.
Generalmente i transistor producono più rumore rispetto ai valvolari.

Ultima cosetta da dire sugli amplificatori riguarda le “classi”. Infatti, la qualità dei suddetti apparati è indicata dal tipo di classe a cui appartengono. Ad esempio la classe A tende ad amplificare il 100% del segnale, la classe B il 50% , la classe AB più del 50% ma meno del 100% e così via.



Caratteristiche sonore di un impianto audio

Ora che abbiamo visto i principali componenti di un impianto audio, diamo uno sguardo alle caratteristiche comuni a tutti gli impianti audio...


B&W CM9


Potenza.

Determina il volume che sia avrà in uscita dagli speakers e viene misurata in watt. Ci sono impianti da 50/100 watt ed impianti da 10 mila watt. Dipende dalle esigenze ovviamente, e dal contesto. Acquistare un impianto da 5 mila Watt per il salotto potrebbe non essere la scelta più adeguata!
Il limite “in alto” per la potenza è identificato dalla presenza di THD, cioè distorsione armonica totale.
Ricordiamo anche qui la differenza fra valori di picco (peak) e valori di media (RMS). Spesso quando leggerete “cassa acustica da 1000 Watt" quel numero indicherà la potenza di picco, e in realtà quello che a noi interessa è il valor medio (rms appunto) che sarà poco più della metà, quindi circa 500 Watt. Questo perché il nostro udito lavora sui valori medi del segnale percepito e non sui valori di picco.

Chiaro che il discorso della potenza di un diffusore è valido solo per amplificatori e casse attive, non passive (in tal caso le casse avranno sono indicata la tenuta in potenza, e del segnale se ne occupa l'amplificatore).


Potenza sopportata (o tenuta in potenza).

Con il termine “tenuta in potenza” si indica poi il massimo segnale raggiungibile prima della rottura dell'altoparlante o dei circuiti.

Dovreste quindi aver capito quanto sia importante trovare gli abbinamenti giusti fra amplificatore e casse.


Stadi di amplificazione.

Un segnale viene amplificato attraverso due fasi dette "stadi di amplificazione".

Il primo stadio serve ad amplificare il segnale ma non eccessivamente, punta piuttosto a mantenere la qualità del segnale.
Il secondo stadio, invece serve per “pompare” e aumentare la potenza in uscita.
Nelle apparecchiature di alto livello, spesso i 2 stadi sono affidati a componenti differenti:
il primo guadagno viene affidato ai preamplificatori mentre il secondo guadagno è affidato ai finali di potenza.



Diffusori KEF Blade


Risposta in frequenza.

Come sapete lo spettro sono udibile dall'uomo va da 20 Hz a 20 kHz. La risposta in frequenza di un apparecchio determina lo spettro sonoro che l'apparecchio è in grado di riprodurre. E' molto legato al punto di ascolto, all'ambiente in cui viene posizionato l'impianto (ricordiamo che il lavoro di un diffusore è altamente influenzato da questi fattori!), e al surriscaldamento eccessivo della bobina degli altoparlanti.

Per uno spettro full range si distinguono 3 zone:

- Roll-on è la salita in potenza che dipende dalla frequenza. Generalmente varia da 12 a 18 dB a seconda che si abbiano casse aperte o chiuse.

- Banda passante: è la parte dello spettro in cui la potenza è uniforme e in cui l'impianto lavora meglio. Caratteristica fondamentale in questo caso è la sensibilità.

- Roll-off è la discesa in potenza che si attua con una pendenza di 36 dB per ottava circa.


Impedenza.

E' un valore molto importante di cui tener conto soprattutto per la fase dell'output del segnale agli speakers. I valori usati di solito sono 4,8,16 Ohm. I 4 Ohm sono in genere usati negli impianti per automobili dove la corrente proviene dalla batteria, gli 8 Ohm sono quelli più diffusi negli impianti domestici e i 16 Ohm vengono usati negli amplificatori valvolari e infatti in questi casi, all'output, prima degli altoparlanti è presente un trasformatore che deve ridurre l'impedenza per renderla uniforme a quella dell'altoparlante.


Distorsione.

Si ha distorsione di un segnale quando il segnale originale risulta differente una volta riprodotto e presenta rumori di natura diversa e frequenze che non erano presenti all'inizio.
Il principale tipo di distorsione è detto THD o distorsione armonica totale. Si ha nella situazione in cui avviene una sovrapposizione delle armoniche che sono multipli dell'armonica da riprodurre (es armonica base 50 hz--> generano distorsione le armoniche a 100,150,200, (50*n) hz). Un altro tipo di distorsionè è detto Intermodulazione, e si crea quando un segnale, passando attraverso un circuito prende con sé anche frequenze spurie che generano interferenza.


Rapporto segnale-rumore.

E un parametro molto importante dato dal rapporto che indica quanto rumore sia presente in un segnale.


Velocità di risposta (o slew rate).

Determina la velocità con cui un apparecchio risponde ad un segnale elettrico ricevuto. Questo parametro va ad influire sui transienti di un suono. Ho disegnato un esempio molto chiaro prendendo in esame un'onda quadra.
Da tenere in considerazione che l'onda quadra come l'ho disegnata io (in nero) non è generabile, ma è stata semplificata per chiarezza dell'immagine.

Grafico dello slew rate

Potete vedere nell'immagine che la velocità di risposta (in azzurro) non corrisponde esattamente al segnale, ma è leggermente in ritardo.


Fattore di smorzamento.

E' il rapporto fra l'impedenza dell'altoparlante e quella dell'amplificatore. E' una caratteristica importante e dovrebbe avere valori al di sopra del 45 e in ogni caso mai sotto il 25-30.


Sensibilità.

Rappresenta il grado di precisione di un impianto nel riprodurre una precisa frequenza. Tendenzialmente le frequenze più difficili da riprodurre sono quelle poste agli estremi dello spettro, e infatti osservando un grafico della risposta in frequenza si può notare che nelle frequenze centrali la risposta sarà abbastanza lineare, a differenza degli estremi, in cui tenderà ad esserlo molto meno.
Viene misurata in dB SPL (Sound Pressure Level) e troverete nelle caratteristiche del prodotto un indicazione del tipo: +/-3 o +/-4. Significa che la risposta ha una linearità che può variare al massimo di +/-3 dB 0 +/-4 dB dalla posizione di equilibrio.

Avere un suono bilanciato significa avere un suono equilibrato su tutto lo spettro quindi molto lineare (questa considerazione tralascia volutamente il fatto delle curve isofoniche di udibilità per cui il nostro udito non ha una risposta lineare, ma di fatto la guida non vuole essere indirizzata a professionisti quanto piuttosto a principianti).
In riferimento alla sensibilità, di solito si parla di “linearità della risposta in frequenza”.


Teufel Audio Columa 700


Attivo o passivo?

Questa è una scelta importante, e vi dico da subito che se siete novizi nell'ambiente è meglio comprare casse attive senza pensarci un attimo..ora spiego il perché..
Innanzitutto, la differenza fra questi 2 tipi di casse è data dal fatto che le attive sono già amplificate, mentre le passive necessitano di amplificazione esterna. Nel primo caso insomma, acquistate una casse e vi basta attaccarci un cavo di segnale per ascoltare musica, nel secondo caso invece dovreste occuparvi di scegliere attentamente non solo le casse, ma anche l'amplificatore..e chiaramente non può essere una scelta fatta casualmente o inconsciamente, come abbiamo visto sopra.

Al nostro livello di conoscenze, non siamo in grado di fare paragoni apprezzabili fra attivo e passivo. Quindi, meglio fare le cose semplici e concentrarsi sulla scelta di casse attive (che è già abbastanza difficile quella! ).
In studio, le casse monitor sono per lo più attive (spesso per questioni di comodità), e le passive sono diffuse abbastanza sia in impianti Hi-Fi di qualità o negli impianti per concerti.



--- Fine prima parte ---

Nella seconda parte vedremo i diversi tipi di cavi che possono interessarci e relativi collegamenti.
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Diffusori acustici: guida all'acquisto (parte 2)