EMISSIONE DSR e NPS (di Renato Giussani)
Il concetto di "Distribuzione dello Spettro" delle frequenze Audio si applica sia nel DSR (Distributed Spectrum Radiation) che nell'NPS (Natural Perspective System) secondo due
modalità nettamente distinte che potremo per semplicità chiamare Distribuzione Orizzontale (descrizione breve) e
Distribuzione Verticale.
Premessa:
Scena acustica - Soundstage :
Tutto lo "spazio acustico" che si trova intorno all'ascoltatore, principalmente davanti a lui. Tutto il volume percepito come occupato da sorgenti acustiche reali, virtuali (ad esempio sorgenti riflesse) e fantasma (che esistono solo nella testa di chi ascolta, come ad esempio l'immagine centrale che si ottiene in un sistema stereofonico alimentato con un segnale monofonico, come pure la percezione di sorgenti "inesistenti" ricreate da complessi fenomeni psicoacustici).
- Durante l'ascolto dal vivo: Le sorgenti "prevalenti" sono quelle reali.
- Durante l'ascolto di un sistema stereofonico o Dolby Surround: Le sorgenti "prevalenti", nei migliori sistemi hifi, sono le virtuali e le fantasma.
La scena acustica riprodotta varia al variare del tipo di sistemi di trasduzione, della loro forma e dimensioni, delle loro caratteristiche di emissione, della loro risposta all'impulso, dell'ambiente, dell'ascoltatore, della sua posizione, della sua esperienza d'ascolto di suono reale e/o riprodotto, della sua situazione fisica/psicologica al momento del particolare ascolto...
Normalmente si conviene che la scena acustica possa essere caratterizzata da una ampiezza (più o meno "stabile"), una altezza (spesso molto aleatoria) ed una profondità, entro la quale i vari "piani sonori" possono essere più o meno facilmente distinguibili.
Il DSR Orizzontale
In qualsiasi sistema stereofonico la massima ampiezza della scena acustica ricostruita è coincidente con la distanza che separa i diffusori.
In una qualsiasi posizione di ascolto lo spettatore percepisce un segnale complessivo costituito dalla somma del valore del campo diretto nel punto da lui occupato (segnale inviatogli direttamente dal diffusore) e dell'apporto del campo riverberato, costituito dalla somma di tutte le riflessioni e le code sonore dell'ambiente. In presenza di emissione acustica di segnale musicale in normali ambienti domestici, il livello di pressione caratteristico del campo riverberato è nettamente predominante su quello diretto alle basse frequenze, mentre alle alte avviene esattamente il contrario.
Il problema
Se l'ascoltatore è equidistante dai due diffusori e questi emettono segnali uguali, la sorgente fantasma di cui percepirà la presenza sarà unica e posizionata al centro fra i due diffusori reali. Quando però l'ascoltatore non può porsi esattamente sull'asse di simmetria dei sistema, ogni spostamento comporterà un aumento dei livello del segnale diretto percepito dal diffusore cui si sarà avvicinato e una diminuzione dell'altro. La cosa importante da osservare è che (in termini di campo complessivo percepito) a causa dell'esistenza dei campo riverberato, per spostamento entro un'area di ascolto ragionevole per un ambiente domestico, le variazioni di livello saranno confinate quasi esclusivamente a frequenze superiori ai 1.000/2.000 Hz; le variazioni di livello che eventualmente intervengano a frequenze inferiori, possono essere di entrambi i segni a seconda dell'andamento dei campo di prime riflessioni e di onde stazionarie che si sarà instaurato in quel particolare ambiente e come tali non sono da tenere in conto ai fini della localizzazione.
Dunque l'effetto di un ascolto da posizione asimmetrica con diffusori a direttività costante o omnidirezionale o ad ampia dispersione tradizionali e tradizionalmente orientati sarà sempre affetto da due tipi di distorsioni:
- prospettica, conseguente alla localizzazione delle sorgenti fantasma slittata verso il diffusore più vicino.
Ciò avviene per tutte le sorgenti tranne che per quelle "virtuali" generate da segnali "solo sinistro" o "solo destro", per cui l'ampiezza apparente della scena acustica non varia, ma si deforma comprimendosi da un lato e rarefacendosi dall'altro;
Slittamento delle sorgenti acustiche virtuali con lo spostamento della posizione di ascolto (dopo Bauer).
- timbrica, conseguente alla diminuzione dei livello di alte frequenze percepito dal diffusore più lontano e all'aumento di quelle ricevute dal più vicino.
La soluzione
In un'esperienza classica Stevens e Newman (1) dimostrarono che per localizzare le sorgenti acustiche nello spazio il nostro sistema uditivo utilizza sia le informazioni temporali che quelle di intensità. Ovvero in presenza di due sorgenti acustiche uguali funzionanti insieme la posizione di emissione apparente (sorgente fantasma) sarà più vicina a quella delle due il cui segnale arriva prima o più forte alle orecchie dell'ascoltatore.
Ma l'esperimento definì anche che a frequenze inferiori ai 1.500 Hz per la localizzazione vengono preferite le informazioni sul tempo di arrivo, mentre al di sopra dei 3/4.000 Hz vengono utilizzate le differenze di intensità.
Ricordando quanto detto sui campi diretto e riverberato degli ambienti domestici e considerando che il campo acustico alle basse frequenze è affetto da irregolarità rilevanti causate da riflessioni e onde stazionarie, mentre il campo riverberato non è in grado per definizione di fornire informazioni direzionali, appare evidente come un sistema stereofonico studiato per offrire una localizzazione corretta sulla base di variazioni di intensità alle frequenze medie alte sia particolarmente promettente. Le novità dell'approccio DSR (orizzontale) al problema delle deformazioni timbriche e prospettiche per posizioni di ascolto non equidistanti dai due diffusori consistono quindi nelle seguenti due proposizioni: 1) in normali ambienti domestici la localizzazione delle sorgenti fantasma in una scena acustica dipende soprattutto dalle differenze di intensità fra i due canali alle frequenze superiori ai 1.000/2.000 Hz; 2) il sistema deve compensare le distorsioni prospettiche con un intervento in funzione della frequenza tale da ottenere anche l'invarianza timbrica su tutta l'area di ascolto prevista.
Come già ampiamente chiarito in altre occasioni, l'invarianza della localizzazione delle sorgenti fantasma, centrali e non, in presenza di spostamenti laterali dell'ascoltatore può essere ottenuta orientando l'asse di massimo livello di emissione delle frequenze medio-alte di ciascun diffusore verso l'estremo opposto dei luogo delle possibili posizioni d'ascolto. Tale situazione è meglio illustrata in figura 1
Fig.1
nella quale sono schematicamente rappresentati i diffusori, la sorgente fantasma "V", le posizioni di ascolto 1 e 1' e i vettori la cui lunghezza indica la pressione acustica nelle due posizioni causata dall'emissione diretta di ciascun diffusore. Il risultato da ricercare è che la variazione di livello delle frequenze medio-alte causata dallo spostamento dalla posizione 1 a quella 1' sia compensato da una variazione di segno opposto funzione dell'angolo di emissione. L'orientamento dei lobi di emissione rappresentato in figura ottiene proprio un effetto dei tipo desiderato e, dimensionando opportunamente i vari parametri, tale effetto può essere reso esattamente opposto a quello causato da uno spostamento laterale, alla prevista distanza di ascolto.
In presenza di segnali elettrici aventi uguale spettro ai morsetti di ingresso dei due diffusori, l'ascoltatore potrà dunque percepire da "L" e da "R" segnali acustici complessivi, somma dei rispettivi campi diretti con quello riverberato, uguali per qualsiasi ragionevole posizione di ascolto: ciò ottiene sia la desiderata invarianza prospettica della scena acustica, sia l'invarianza timbrica di ciascuna sorgente in essa contenuta.
I diffusori 7/06 rispondono esattamente alle richieste di orientazione (34°) per una distanza di ascolto pari a 1,5 volte quella che separa i diffusori (ascolto centrale di fronte al pannello dei woofer, orientato di 18°). Tale condizione è prevista anche da Kates (2) nella sua tabella n. 1 per Y/D1= 3 e la soluzione teorica prevista alle "alte frequenze" contempla un'ampiezza a -3 dB dei lobo di dispersione pari a 90°. Nel caso della 7/06 l'ipotesi della formazione di un campo riverberato avente un andamento in funzione della frequenza dipendente dalle caratteristiche acustiche di un ambiente domestico tipico e la richiesta di invarianza timbrica su tutta l'area di ascolto hanno condotto a realizzare un lobo di dispersione di ampiezza variabile fra i 110° a 2.000 Hz e i 60° a 12,5 kHz, con un valore di 90° a 4.000 Hz.
Il risultato finale sono perciò dei diffusori che, rispetto alla proposta convenzionale, oltre ad avere l'asse di massimo livello di emissione opportunamente orientato, sono caratterizzati da una dispersione opportunamente ridotta e decrescente con continuità all'aumentare della frequenza secondo un andamento prestabilito. Dalla scelta di distribuire in senso orizzontale lo spettro audio in funzione dell'angolo di emissione discendono i seguenti vantaggi:
1) possibilità di risolvere correttamente la struttura orizzontale della scena acustica nelle varie sorgenti virtuali e fantasma elementari da qualsiasi posizione di ascolto; 2) percezione dell'informazione timbrica relativa a ciascuna sorgente corretta da qualsiasi posizione di ascolto.
Il DSR Verticale
I diffusori 7/06 hanno un'altezza rilevante rispetto alle altre due dimensioni e gli altoparlanti sono dislocati a distanze notevoli l'uno dall'altro.
Ad esempio fra il centro dei woofer e quello del mid-basso della 7/06 vi sono ben 63 cm,
distanza inusitata per un progetto convenzionale.
Infatti la logica della "massimizzazione" dell'angolo di dispersione esente da alterazioni porta a scegliere di disporre i componenti in verticale sul pannello dei diffusore ad una distanza minima fra loro e possibilmente inferiore a 1/2 della lunghezza d'onda alla frequenza di incrocio. Nel sistema DSR tale distanza viene invece scelta su valori prossimi ad un'intera lunghezza d'onda alla frequenza d'incrocio.
Le considerazioni che sono alla base di questa scelta tengono conto della risoluzione delle sorgenti da parte dei nostro sistema uditivo in funzione dell'angolo di ricezione verticale e della frequenza (Rodgers, 3).
Le sorgenti acustiche reali sono collocate in uno spazio a tre dimensioni ed hanno esse stesse tre dimensioni. Il nostro sistema uditivo è in grado di distinguere i vari segnali che riceve dalle diverse direzioni sia in senso orizzontale che in senso verticale e proprio grazie alla diversa dislocazione nello spazio può meglio selezionare il segnale al quale vuole "prestare attenzione", separandolo dagli altri contemporaneamente presenti (ad es. come quando si parla con una persona nella confusione di una stanza affollata, "Cocktail Party Effect").
Con una sorgente acustica artificiale (sistema di altoparlanti) che riemetta tutti i segnali da un unico punto quest'operazione sul vettore intensità acustica non è più possibile. Distribuendo le zone di emissione sulla dimensione verticale dei diffusore (non disturbando così l'effetto stereo orizzontale) in modo che a segnali differenti corrispondano zone di emissione diverse, si restituisce al sistema uditivo la possibilità di selezionare e analizzare il particolare desiderato sia utilizzando differenze di spettro, sia di angolo di ricezione. Non v'è dubbio che questa situazione di ascolto è più realistica di quella in cui le tre dimensioni dei mondo reale sono ridotte al centro di una "sfera pulsante".
Una distanza fra i trasduttori superiore a quella prescelta (per assurdo di alcuni metri) porterebbe viceversa alla difficoltà da parte del sistema uditivo di considerare ciascun diffusore come sorgente acustica coerente; come dire che le varie porzioni di spettro apparirebbero come emesse da elementi completamente distinti, senza la possibilità di ricostruire la sensazione di segnale unico proveniente da un'unica sorgente estesa univocamente posizionata nello spazio. Tale condizione deve essere necessariamente rispettata autonomamente per l'emissione dello spettro di ciascuna sorgente acustica fantasma, indipendentemente dalla dimensione verticale massima e dalla quota che le verranno soggettivamente attribuite.
Dalla scelta di distribuire in senso verticale lo spettro audio in funzione dell'angolo di ricezione, discendono i seguenti vantaggi:
1) possibilità di risolvere più facilmente i programmi complessi nei vari segnali elementari;
2) conferimento alla scena acustica di una realistica dimensione verticale;
3) autodimensionamento delle zone di emissione in funzione dello spettro emesso congruente con la situazione reale. Dalla scelta di distribuire lo spettro audio sia in senso orizzontale che verticale, deriva infine il vantaggio di conferire alla scena acustica una tridimensionalità ed una stabilità che rendono meno avvertibile la presenza dei diffusori, stimolando una naturale partecipazione all'evento musicale.
Nell'NPS, la espansione verticale della scena acustica, è ottenuta facendo riprodurre le varie porzioni nelle quali viene suddiviso lo spettro audio dalle diverse vie del sistema di altoparlanti, da zone emittenti aventi una dimensione verticale che approssimi al meglio la lunghezza d'onda della frequenza di centro-banda della porzione di spettro che riproduce. I centri delle varie zone di emissione delle porzioni dello spettro acustico riprodotto (costituite, fisicamente da altrettante vie ed altrettanti altoparlanti singoli e/o gruppi di altoparlanti) sono qui poste ad una distanza verticale fra loro molto piccola, in una sequenza che veda comunque aumentare la frequenza degli spettri riprodotti con l'aumentare della quota dal pavimento).
L'NPS e il controllo della sensazione di "profondità" della scena acustica ...
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Vorrei precisare alcuni particolari relativi alla emissione DSR orizzontale che rendono ragione della maggiore "profondità della scena acustica" riscontrata all'ascolto delle NPS 1000 rispetto alle ESB 7/06.
Prima ricordiamo brevemente il concetto cui si rifà il DSR Orizzontale.
Se in un sistema di riproduzione stereofonico si dispongono le casse con gli assi di emissione degli altoparlanti orientati in senso ortogonale alla parete frontale (rispetto all'ascoltatore, cioè quella dietro alle casse...), si può facilmente verificare che: quando un ascoltatore è seduto in posizione perfettamente equidistante dalle due casse (sulla perpendicolare al segmento che le congiunge tracciata a partire dal suo centro), sarà in condizione di ascoltare un suono composto dallo spettro del campo riverberato più il campo diretto secondo un angolo dipendente dalla distanza di ascolto. Se il triangolo cassa-sin/cassa-des/punto-di-ascolto fosse equilatero quest'angolo sarebbe di 30°.
Ora facciamo spostare un poco l'ascoltatore lateralmente.
La timbrica complessiva di tutte le sorgenti (sinistre, destre e centrali) risulterà sicuramente compromessa a causa di una consistente alterazione delle alte frequenze percepite, più eventuali ondulazioni dovute a discontinuità nella dispersione dei vari altoparlanti di un sistema multivia. A partire dalla posizione centrale, se le casse (supposte a base rettangolare) hanno il fondo parallelo alla parete frontale, ad ogni piccolo spostamento laterale dell'ascoltatore, questo percepirà un campo diretto maggiormente ricco di alte frequenze dalla cassa verso la cui parte si è spostato e meno ricco dall'altra. A questo si aggiunga che spostandosi si avvicinerà alla cassa dalla quale riceve più alte frequenze e si allontanerà dall'altra.
Gli audiofili però tendono a disporre le casse "orientate" esattamente verso il punto di ascolto. Se le casse sono orientate (invece che disposte come nell'esempio precedente) il fenomeno sarà diverso. Ogni spostamento avrà come conseguenza di ridurre il livello delle alte frequenze da entrambe le casse, causando una timbrica più chiusa dalle posizioni laterali per tutte le sorgenti, mentre la variazione del livello conseguente alla variazione della distanza rimane la stessa.
Il risultato è che, in ognuno dei due casi, oltre alle deformazioni timbriche già viste, si avrà anche una importante deformazione prospettica: le sorgenti fantasma dell'intero fronte stereo si ammasseranno verso la cassa dalla parte della quale l'ascoltatore si è spostato.
Il DSR orizzontale si propone di correggere entrambi i difetti. Quello prospettico per tutte le sorgenti, quello timbrico, quantomeno per le sorgenti "centrali".
Il risultato viene conseguito realizzando sistemi aventi una dispersione orizzontale il più coerente possibile su tutta la banda audio riprodotta (tale che al variare dell'angolo di ricezione del campo diretto la risposta in frequenza tenda a ruotare, per quanto possibile, come una linea rigida imperniata più o meno sui 500 Hz) e con gli assi di massima emissione orientati in modo da "incrociarsi" in un punto centrale avanzato rispetto alla posizione d'ascolto. In questo modo, quando l'ascoltatore si sposta lateralmente da una parte percepirà un campo diretto più ricco di frequenze medie ed alte dalla cassa più lontana e meno ricco da quella più vicina. In questo modo si corregge la distorsione prospettica con un sistema simile a quello del controllo di bilanciamento (agendo però solo su una parte dello spettro) e si corregge la distorsione timbrica delle sorgenti centrali (spesso le più importanti) il cui suono è sempre la somma dei due canali (uno più aperto del "normale" ed uno più chiuso, in modo tale che lo spettro somma rimanga uguale a quello percepito dal centro).
Ora andiamo un poco oltre.
Le sorgenti fantasma che vengono sottoposte alla correzione prospettica sono solo quelle il cui spettro contiene frequenze medie ed alte interessate alla variazione della dispersione del sistema DSR. La correzione poi sarà più o meno consistente a seconda di quanto è importante questa porzione dello spettro delle sorgenti considerate rispetto al loro spettro complessivo. Durante una registrazione dal vivo, le sorgenti reali e virtuali più lontane avranno uno spettro sicuramente più povero in frequenze medie e alte rispetto alle sorgenti più vicine, che con il DSR vedranno la loro posizione corretta maggiormente.
Se provate ora a disegnare una tipica situazione d'ascolto come quella descritta e ponete dietro alla parete frontale due sorgenti fantasma centrali uguali (due violini?), l'una più vicina (magari proprio a 3 metri davanti a voi) e l'altra più lontana (facciamo dieci), dal centro le sentirete più o meno sovrapposte di fronte a voi, ma sarà difficile valutarne la distanza, dato che le uniche differenze fra i due segnali saranno costituite solo da diversi livelli e diverso spettro (che potrebbero anche essere emessi da due violini diversi suonati in modo diverso, ma magari l'uno accanto all'altro).
Ora spostatevi leggermente di lato. La sorgente più vicina, grazie al DSR, rimarrà fissa al centro fra le due casse, mentre quella lontana si sposterà lungo il segmento che congiunge le due casse, dalla stessa parte verso la quale vi siete spostati voi. Se congiungete, sul disegnino di prima, la vostra posizione con quella delle due sorgenti, vedrete che la retta che vi "unisce" alla sorgente lontana interseca appunto il segmento congiungente le due casse, non più al centro, ma dalla vostra parte.
Questo equivale a dire al cervello che quella sorgente fantasma, caratterizzata da uno spettro più "chiuso", un livello più basso e che si è spostata seguendovi nel vostro movimento, evidentemente è "più lontana".
Ora, se quanto descritto si verifica per lo spettro di tutti i segnali di una grande orchestra, ecco perché con un sistema DSR ulteriormente "sottocompensato al diminuire della frequenza", qual'è l'NPS delle 1000 (grazie all'uso di altoparlanti relativamente piccoli già a partire dai 140 Hz in su e ad un pannello frontale molto stretto), la profondità della scena acustica aumenta... E questo anche con segnali monofonici. |
Aggiungiamo il "giusto" spettro in ambiente
Ma, la filosofia di emissione NPS (Natural Perspective System) implementata nelle NPS 1000, al fine di ottimizzare la sensazione di naturalezza di maggiore profondità della scena acustica ottenuta con il suesposto metodo di controllo delle informazioni direzionali in funzione della frequenza, ad esso associa anche la scelta di adeguare le caratteristiche di dispersione e le frequenze di incrocio di tutti i componenti utilizzati in funzione dell'ottenimento di una risposta globale in ambiente d'ascolto (somma del campo acustico diretto più il campo acustico riverberato) caratterizzata da un andamento decrescente con la frequenza in misura maggiore rispetto a quello classico proposto da H.Møller.
Risposta in frequenza ottimale di sistemi hi-fi per uso domestico
proposta negli anni '70 da H.Møller della B&K.
In questo modo, l'ascoltatore, cui le informazioni direzionali fornite dalle NPS 1000 richiederanno di attribuire alla scena acustica una determinata profondità oltre la parete frontale, si sentirà immerso in un campo acustico congruente con la distanza d'ascolto soggettiva ricreata, ovvero caratterizzato dallo stesso andamento che avrebbe avuto nella situazione reale che viene riprodotta, ove l'ascoltatore fosse stato ad una distanza pari a quella ricostruita dall'NPS rispetto alle sorgenti acustiche reali. Questa caratteristica di funzionamento rende il sistema NPS 1000 particolarmente adatto a ricreare sensazioni d'ascolto fortemente congruenti ad una ipotetica situazione d'ascolto naturale in un grande auditorium o in un concerto rock dal vivo, ascoltato a debita distanza dagli esecutori.
Pressione acustica in funzione della distanza da una sorgente acustica caratterizzata da un fattore di direttività Q,
per tre diversi valori della costante acustica dell'ambiente nel quale avviene l'emissione.
Si può notare come, per piccole distanze, il livello decresca di 6 dB per ogni raddoppio della distanza,
per poi tendere asintoticamente al valore assunto in quell'ambiente dal campo riverberato.
Questo andamento si ripete per ogni frequenza componente il segnale complesso (musicale) ascoltato,
ma si deve tenere presente che, al crescere della frequenza, il valore del campo riverberato è sempre più basso.
BIBLIOGRAFIA
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3) C.A. Puddie Rodgers, "Pinna Transformations and Sound Reproduction", J. Audio Eng. Soc., vol. 29, pp. 226-234 (1981 Apr.).
4) W.B. Snow, U.S, Patent No. 2, 137, 032 (November 1938).
5) Beranek L., "Acoustics", McGraw-Hili, New York, 1954.
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7) B.B. Bauer, "Broadening the Area of Stereophonic Perception", J. Audio Eng. Soc., vol. 8, pp. 91-94 (1960 Apr.).
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9) R.C. Heyser, "Acoustical Measurements by Time Delay Spectrometry", J. Audio Eng. Soc., vol. 15, pp. 370-381 (1967).
10) S.K. Roffler and R.A. Butler, "Factors that lnfluence the Localization of Sound in the Vertical Plane", J. Acoust. Soc. Am., vol. 43, pp. 1.255-1.259 (1968).
11) Eli Osman, "Correlation Model of Binaural Detection: lnteraural Amplitude Ratio and Phase Variation for Signal", J. of Acoust. Soc. Am.,vol. 54, pp.386-389 (1973 No. 2).
12) H. Staffeldt, "Correlation between Subjective and Data for Quality Loudspeakers", 47th Convention Audio Eng. Soc., 26-29 marzo 1974.
13) Allison R. F., "Influence of Room Boundaries on Loudspeaker Power Output", J. Audio Eng. Soc., vol. 22, June 1974.
14) J.M. Kates, L.A. Abbagnaro, B.B. Bauer, "A Variabie Directional Axis Dipole Loudspeaker", 49th Convention Audio Eng. Soc., New York. Sept. 10 (1974).
15) H.D, Harwood, "Some Factors in Loudspeaker Quality", BBC Research Department, Wireless Worid (1976 may).
16) Martin Colloms, "High Performance Loudspeaker", Pentech Press Limited, Plymouth (Devon - 1978).
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18) J. Crabbe, "Broadening the Stereo Seat", Hi-Fi New & Record Review, pp. 65-68 (1979 June).
19) R. Giussani, "Proposta di Sistema Stereofonico di Diffusione Sonora Alta Fedeltà di Nuova Concezione", Comun. Uff. Ricerca ESB, 2 agosto 1979.
20) R. Giussani, "Sistemi Stereofonici e loro Limiti nella Ricostruzione della Scena Acustica Soggettiva. Proposta di Miglioramento", 1° Seminario di Elettroacustica e Alta Fedeltà, 3-7 settembre 1981, Milano.
21) O.K. Petterson and U.R. Kristiansen, "Describing Acoustic Energy Flow in Two Dimensions by the use of lntensity Vectors", lnternational Congress on recent developments in acoustic intensity measurements. 30 Sept. - 2 Oct., Senlis (France).
22) Duane H. Cooper, "Calculator Program for Head-Related Transfer Function", J. Audio Eng. Soc., vol. 30, pp. 34-38 (1982 Jan.).
NOTA INTEGRATIVA:
Nel DSR verticale (quello della serie 7 ESB) io avevo scelto di posizionare in verticale due altoparlanti contigui, nella suddivisione dello spettro acustico riprodotto, ad una distanza fra loro pari alla lunghezza d'onda alla frequenza d'incrocio.
Operando in questo modo si ottiene che, quando i due altoparlanti emettono entrambi la stessa onda acustica allo stesso livello, la dimensione verticale della sorgente che emette tale onda possa essere facilmente percepita come quella che separa i due altoparlanti, equivalente alla lunghezza di una corda di uno strumento musicale (di opportuna massa e opportuna tensione, dato che per una corda f=1/2 * L * (T/p)^(1/2). Dove f è la fondamentale cui vibra la corda, L la sua lunghezza, T la tensione e p (ro) la densità lineare cioé la massa per unità di lunghezza) che vibri alla sua frequenza di risonanza fondamentale.
Invece, nell'NPS delle NPS-1000, La dimensione verticale della sorgente acustica emittente costituita da ciascun gruppo, è pari alla distanza che separa i componenti lontani del gruppo non solo nell'intorno di una frequenza d'incrocio, ma su tutta la banda riprodotta da quel gruppo. E dato che la relazione con la fondamentale di una corda è rispettata solo per la frequenza "centrale" di progetto per quella banda, è naturale che sia meglio avere tutto lo spettro acustico suddiviso nel maggior numero di vie possibile, in modo che le approssimazioni di ciascun gruppo agli estremi della banda che riproduce siano le minori possibili. Inoltre, in questo modo si ottiene di far coincidere i centri di tutti i gruppi (che nel DSR sono invece allineati in verticale a distanze rilevanti) per evitare che un pianoforte riproducendo una scala si sposti su e giù variando la sua quota virtuale percepita...
sabato 21 aprile 2007
Alcune sere fa sono stato ospite ad una cena Fortis (orologi) a BaselWorld e, mentre tutti mangiavamo e parlavamo amabilmente, un gruppo di musicisti ci ha allietato con pianoforte, violoncello, basso e canto. Buona musica da camera...
Ebbene, dopo tanti ascolti fatti sia pure con molte casse e impianti di ottima qualità, ho riassaporato una volta di più le sensazioni uniche dell'ascolto dal vivo.
La sensazione che provavo era simile a quella che provo tuttora quando tolgo gli occhiali. Anche se si tratta di quelli da vista. Magari vedo meno bene, ma è come se fra me e il mondo che guardo venga eliminato un filtro che riduce comunque in una qualche misura la sensazione di tridimensionalità e soprattutto di assoluta "indipendenza" di ogni particolare da tutti gli altri e dal fondo.
Immaginate di guardare verso l'esterno dall'interno di un ambiente chiuso (un ristorante...?) attraverso una grande vetrata. Per quanto essa sia trasparente e pulita la sensazione non è mai esattamente uguale a quella che si prova quando non c'è.
Allora... Passiamo ad approfondire l'argomento, sia pure rimanendo nell'ambito dell'analogia ottica:
Poniamo ora fra noi e la scena che stiamo guardando (caratterizzata da tanti colori diversi) un vetro colorato.
Qualsiasi sia il colore e per quanto tenue esso sia, il suo colore si sommerà (in senso algebrico) a tutti i colori di tutti i particolari della scena che stiamo osservando modificandoli tutti nella stessa direzione, ovvero applicando a tutti la stessa funzione di trasferimento. E' una alterazione dello spettro naturale che viene applicata allo spettro di tutta la scena, tutta insieme. E basta questo fatto per metterci in condizione di accorgerci della presenza del "filtro" anche se gli oggetti contenuti nella scena non sono da noi conosciuti in modo perfetto.
La stessa cosa avviene quando la "scena acustica" viene "filtrata" da un unico altoparlante (o un sistema di altoparlanti relativamente "semplice").
La sua risposta in frequenza va ad alterare lo spettro di tutti gli elementi di quella scena "tutti nello stesso identico modo" rendendo evidente la presenza "dell'altoparlante" fra noi e il suono reale.
Come si potrebbe cercare di limitare e ridurre questo fenomeno?
Ma è "semplice"...
Usando tanti altoparlanti differenti per ciascun "elemento" delle stessa scena.
Ed è proprio quello che Giammaria Lojodice ed io abbiamo fatto nel '78 quando abbiamo usato due Delta 4, mai esattamente identiche fra loro e poste in due posizioni diverse in ambiente, per riprodurre il suoni di un sassofono e di una coppia di tumba. L'uno a sinistra e le altre a destra.
E quando dobbiamo riprodurre i suoni emessi da un intero gruppo di musicisti (più di due) registrato sì in stereo ma disposti sulla scena in modo da venir successivamente riprodotti contemporaneamente da entrambe le casse?
Un sistema che può aiutare a ridurre "l'effetto filtro" è proprio l'NPS... Nel quale i vari suoni e i vari strumenti, essendo dotati di spettri acustici differenti sia pure spesso molto sovrapposti, vengono statisticamente riprodotti contemporaneamente in una percentuale a volte molto rilevante da gruppi di altoparlanti diversi...
ADDENDA... A MAGGIORE SPIEGAZIONE...
"...l'NPS... Nel quale i vari suoni e i vari strumenti, essendo dotati di spettri acustici differenti sia pure spesso molto sovrapposti, vengono statisticamente riprodotti contemporaneamente in una percentuale a volte molto rilevante da gruppi di altoparlanti diversi..."
Stessa cosa (in percentuale molto inferiore a 100) di quando i diversi strumenti vengono riprodotti da altrettante cassa diverse (tipo il sax, la tumba e le due Delta4/78).
Un sistema monovia da questo punto di vista è il peggiore.
Un sistema multivia "migliora" all'aumentare delle vie fra le quali è suddiviso lo spettro (e nelle 1000 ce ne sono 6).
Per ulteriori approfondimenti, vedi anche:
E, a cura di Andrea Riderelli:
Piccolo studio sull'NPS - Parte I
Piccolo studio sull'NPS - Parte II
The cocktail party effect is an interesting phenomena that tells us a lot about how attention can effect how perceptual stimuli are processed. During a conversation at a party, where there are a lot of other conversations occurring, and music nearby, we somehow manage to tune into the voice of the person that we are talking to. All of the other noise is filtered out and largely ignored. This generally happens in all perception: some of the stimulus is filtered out for conscious analysis. This enables us to filter out the rest of the conversation at a party and concentrate on only one person's voice. The 'figure-ground' phenomenon is the separation of the auditory input into the components of figure (the attended signal) and ground (everything else, in the background). However, an interesting point is that if someone over the other side of the room suddenly sees us and calls out our name, we generally notice quite quickly. This suggests that some processing of the other information does occur, enough to often enable to pick up on bits of it in certain situations, for example if it is a familiar voice.
Cherry (1953) discovered that it is based upon characteristics of the speech that we are attending to, and its differences from other sounds that are present. In the case of separating one voice from many in a room, the ability to do this depends on characteristics of the speech that in turn depend on the gender of the speaker, the intensity of the voice and the location of the speaker. Cherry discovered that if a subject is presented different messages in each ear through a pair of headphones, at the same time, if the voice that is used is the same then there is much more difficulty in separating the two messages on the basis of their meaning alone, which is the only cue left. Cherry also discovered that, if one of the messages that the subject was hearing was shadowed, that is, the subject had to repeat what was said in one of the messages out loud, then information from the other message was very rarely extracted. In fact, even when the unattended message was changed somehow, such as changing to a foreign language or being reversed, subjects very rarely noticed. However, if the unattended signal had a non-speech sound suddenly added to it, subjects almost always notice (after Eysenck and Keane, 1994). This explains how we can detect a sound such as tyres screeching when we cross the road, as explained on the timbre page (contrast with previous sounds).
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