26 agosto 2009

Qualsiasi woofer a cono (come peraltro qualsiasi altoparlante) è caratterizzato da moltissime "risonanze proprie". Ovvero:  sollecitandolo con un segnale elettrico complesso o con una sequenza di sinusoidi che ne copra completamente lo spettro (Fourier insegna) il segnale acustico che se ne ottiene in uscita impiega un certo tempo ad assumere la forma "a regime". Come pure, quando si cessa di alimentare l'altoparlante, che questo prima di "fermarsi" completamente continua ad emettere suono per un certo periodo. Quello che pochi sanno è che tale fenomeno è legato all'immagazzinamento di energia operato dai tanti "oscillatori meccanici smorzati" inclusi nel trasduttore e nella sua membrana a causa della sua costituzione fisica ben diversa da quella del "pistone rigido " cui normalmente ci si riferisce.

Le frequenze alle quali si presenta il fenomeno sono quindi tutte quelle alle quali si presentano le "risonanze" di cui sopra e sarà tanto più evidente e importante quanto meno gli "oscillatori meccanici" cui mi riferivo prima risulteranno "smorzati" (ovvero abbiano Q propri bassi).

Lo smorzamento è direttamente correlato al fatto che gli oscillatori contengano anche elementi dissipativi (attriti e quant'altro di simile) in grado di "consumare" l'energia da essi immagazzinata nella fase di applicazione del segnale.

Lo smorzamento potrà essere critico (Q=0,5 ovvero senza "sovraelongazioni") o meno che critico (Q>0,5) o più che critico (Q<0,5).

Lasciamo un momento da parte tutte le risonanze proprie della membrana stessa (nel caso del nostro woofer costituita dal cono e dalle sospensioni)

tratta da qui: http://www.renatogiussani.it/acoustics.htm

che si smorzeranno tanto più, consentendo alle varie parti della membrana stessa che vibrano in modo scorrelato le une dalle altre (succede anche con varie parti del cono fra di loro) di fermarsi quindi tanto più rapidamente, quanto più i materiali usati saranno ben lontani dall'essere metallici. Non per niente io uso sempre woofer in carta o in materiali plastici appropriati, quale ad esempio un buon polypropilene o bextrene.

Quanto alla "risonanza fondamentale" del woofer che avviene alla classica frequenza F_S in aria libera e F_C in cassa chiusa, questa sarà smorzata dal Q_TS o dal Q_TC.

Altra cosa che si deve sapere/ricordare è che nel modello fisico dell'oscillatore smorzato (il cui comportamento non è diverso peraltro da quello dei sistemi reali...) non appena la eccitazione esterna cessa (ad esempio un segnale elettrico di frequenza anche abbastanza diversa da quella di risonanza, ma in grado comunque di metterlo in movimento, il moto "libero" comincia ad avvenire istantaneamente alla frequenza di risonanza. E si smorza seguendo un andamento governato dal Q_T. Tutto ciò avviene abbastanza bene anche nel caso reale e non solo nel modello fino a frequenze alle quali il woofer riesce a comportarsi ancora quasi come un "pistone rigido" e non per nulla nelle Delta 4 la frequenza d'incrocio con il midrange è scesa dai 500 Hz delle "R5" agli attuali 320 Hz delle "R9" (che peraltro è la stessa frequenza d'incrocio delle progenitrici D4 Audiolab)...

Nei woofer il Qt è determinato dalla relazione: 1/Q_T=1/(Q_E+Q_M) dove il Q_M è influenzato dagli attriti nelle sospensioni nonché da quelli fluidodinamici (moti dissipativi dell'aria) nella stessa struttura dell'altoparlante. E quando questo è montato in cassa anche dalle vibrazioni della cassa stessa con eventuale presenza di ulteriori elementi "assorbenti". Mentre il Q_E dipende dal rendimento di trasduzione dell'altoparlante e quindi anche dalle sue resistenze elettriche reali o indotte che siano, ma anche dalla resistenza di collegamento all'ampli e dalla sua resistenza interna (o "di uscita"), ovvero dal fattore di smorzamento del finale nelle sue condizioni di funzionamento reale.

Quindi... La potenza non c'entra nulla... E le "sensazioni" d'ascolto dei fenomeni transienti sono e restano "sensazioni", reali finché si vuole, ma spiegabili in mille modi diversi che non con la "qualità" e/o "l'alto fattore di smorzamento" dei migliori amplificatori, che non c'entrano nulla.

Da notare infine che, spesso, è ascoltando altoparlanti affetti da risonanze non ben smorzate in gamma media, che qualcuno ne trae una sensazione di maggiore prontezza e "velocità" proprio a causa della esagerata presenza delle armoniche che costituiscono la parte più importante di qualunque transiente, causata dalle risonanze di membrana di cui sopra.

Per non parlare della sensazione di "prontezza" che taluni traggono dal più rapido decadimento delle frequenze basse, quando sia presente una carenza di livello delle frequenze più profonde causata dall'uso di membrane troppo leggere e magneti troppo potenti, che determina un prematuro taglio della risposta in frequenza all'estremo inferiore della gamma audio.

Lo "smorzamento" dei midrange e dei tweeter è lo stesso, ma il modo in cui vengono filtrati, sempre con enormi resistenze in serie, conduce a risultati che vanno valutati di volta in volta con un approccio molto diverso da quello da usarsi con i woofer (e relativi ampli). Non per nulla sulle nuove Delta 4 R9 ed R10 il componente più importante (il "midrange" Neo10) è un trasduttore "isodinamico", che come tale (controllo della membrana uguale su tutta la superficie) non soffre delle risonanze spurie proprie dei coni (molto meno le cupole...).