(Da Suono n.257 - Novembre 1994)

L'argomento centrale di questo intervento è la sfida che ho raccolto quando ho dato inizio ai miei personali studi e sperimentazioni, a partire dal 1974 circa, nel tentativo di dare una risposta al problema "impossibile" di ricreare una "credibile" e "naturale" sensazione di dimensione verticale della scena sonora durante l'ascolto di un programma hi-fi registrato in semplice stereofonia.

La prima risposta che fui in grado di darmi era la seguente: tutti i progetti che tentavano di ricreare una sensazione di dimensione verticale mediante "sorgenti lineari" o "sorgenti estese" a pannello erano sbagliati.

Una sorgente lineare verticale è stata realizzata molto spesso impiegando una fila verticale (in inglese "array") di altoparlanti tutti molto vicini fra loro.Un altro modo di realizzare una sorgente lineare verticale è stato quello di adottare un pannello elettrostatico molto più alto che largo.

Bene, in questi casi, se la approssimazione pratica della sorgente lineare fosse stata sufficientemente valida, la dimensione verticale della scena acustica avrebbe dovuto essere nulla: una linea orizzontale e nulla più. La differenza rispetto all'ascolto di una coppia di casse approssimanti due sorgenti sferiche (due normali casse da libreria) sarebbe stata che l'orizzonte delle sorgenti virtuali si sarebbe spostato, ad ogni spostamento verticale dell'ascoltatore, riposizionandosi sempre di fronte ad esso alla stessa quota delle sue orecchie. Con due casse da libreria invece il suono "viene" sempre "dalle casse" e un ascoltatore che si alzi o si abbassi sentirà sempre il fronte stereo compresso su una linea che le congiunge. Un discorso praticamente identico vale per le sorgenti estese, quali i pannelli elettrostatici, con l'aggravante di una dispersione orizzontale molto limitata.

La scelta di tentare di emettere tutto il suono da una sola quota (casse da libreria) oppure lo stesso suono distribuito su una serie di più quote diverse (pannelli o array verticali) era quindi sbagliata.

La dimensione verticale soggettiva ricreata da simili realizzazioni (che pure esiste e certe volte offre sensazioni coinvolgenti, anche se imprevedibili) dipende quasi esclusivamente dagli errori propri della emissione a quote diverse da parte del sistema reale rispetto al modello teorico ideale che i progettisti volevano realizzare.

ENGLISH:

About in 1974, I accepted the "impossible" challenge to find a way to recreate a "credible" and "natural" vertical dimension of the acoustic scene, while listening to a standard hi-fi stereo musical program.

The first answer that I was able to give to myself, was this one: all the designs that  try to recreate the sensation of a vertical dimension through the use of "linear source" or "extended source" are wrong. A vertical line-source was very often created using a vertical array of speakers, all very near one each other. Another way of trying to realize a vertical line-source was the use an electrostatic transducer much more tall than wide.

Well, in this cases, if the real approximation of the linear source should be right, the vertical dimension of the acoustic scene would be nothing more than an orizontal line. The difference with the listening of two traditional systems (whose working, in the frontal semi-space, approximates that of two spherical sources) should be only that the acoustic virtual-sources horizon should moves with the listener movements, repositioning itself ever in front of him, at his ears level. On the contrary, with two bookshelf systems, the sound always comes from the systems hight and a listener that moves vertically will ever hear the stereo image coming from an horizontal line at the same systems hight. An equivalent explanation can be given for the case of large sources, like many electrostatic transducers, with the negative addiction of a bad horizontal dispersion.

The choice of trying to emit all the sound from a single quote (bookshelf systems), or the same sound and spectrum distribuited on a series af similar speakers located at different hight (large vertical transducers or arrays) was certainly wrong.  

The subjective vertical dimension recreated by similar realizations (that cetainly exists and sometimes offers interesting sensations, even if unforeseeable) depends, almost exclusively, by the emission errors at different hights of the real system against the theoretical model that the designers were trying to realize.

La prima conclusione che fui in grado di trarre (per quanto ovvia, nella sua banale semplicità) fu quindi che, per dotare la scena acustica di una "realistica" e "naturale" dimensione verticale, avrei dovuto prevedere delle casse acustiche (dotate di una opportuna dimensione verticale) in grado di emettere da diverse quote una serie di fronti di emissione differenziati fra loro in modo simile a quello riscontrabile nella realtà. La prima implementazione pratica di tale concetto furono le Audiolab Delta 4, nelle quali il fronte di emissione era ben sviluppato in verticale, allontanando opportunamente i quattro centri di emissione delle quattro vie nelle quali era suddiviso lo spettro audio. La evoluzione successiva è stata rappresentata dalla serie 7 della ESB, per la quale sviluppai la emissione DSR che, oltre ad ottenere un buono sviluppo verticale della scena acustica, realizzava anche una correzione "automatica" della prospettiva orizzontale. Tale caratteristica rendeva possibile l'ascolto della stessa scena acustica da parte di più ascoltatori contemporaneamente, ed ho avuto la soddisfazione (mitigata dallo scarso rilievo dato fin'ora dalle riviste specializzate allo "storico" evento) di vedere lo stesso identico concetto ripreso successivamente da diversi progettisti esteri (ed anche in modo abbastanza servile dal signor Ken Cantor, ex Acoustic Research e fondatore della NHT.

Con la Aedon Audio si apre il capitolo più recente della storia, che ha visto dapprima la messa a punto della emissione NPS (più evoluta dei DSR per quanto riguarda la correttezza della ricostruzione della sensazione di profondità sulla quale si sviluppano i diversi piani sonori) e successivamente il progetto delle NPS-1000. Con questo sistema la filosofia della emissione delle diverse parti dello spettro acustico da diverse quote è giunta ad una sua prima vera maturità. Con le NPS-1000 non abbiamo più, semplicemente, una emissione delle basse frequenze dal basso, delle medie dalla zona centrale e delle alte dalla parte più alta del diffusore (il che comporta anche, è bene sottolinearlo il desiderato effetto di variazione della dimensione della sorgente emittente coerente con la lunghezza d'onda emessa: in parole povere l'ascolto di un violoncello più grande di un violino, e non viceversa),

La soluzione approssimata appena vista, pur presentando tanti vantaggi pratici non trascurabili, causa però uno shift dinamico della quota soggettiva della sorgente ascoltata (il violino oscilla un po' in alto e in basso) al variare dell'inviluppo spettrale riprodotto (durante l'esecuzione di una scala, ad esempio). Con le NPS-1000 questo effetto dei second'ordine è pressoché annullato, mentre viene mantenuta la variazione della dimensione apparente al variare della sorgente.

E' importante notare che questa variazione controllata, della dimensione verticale al variare del segnale emesso, è congruente con quanto avviene nella realtà, sia per quanto riguarda la emissione dei violoncello se paragonata a quella dei violino che, cosa altrettanto importante, in relazione all'emissione di note diverse da parte dello stesso strumento.

lnfatti, quando nella realtà uno strumento emette note più basse, queste si riflettono di più (sia pure attenuandosi non poco) sul pavimento e sul soffitto aumentandone sempre in una certa misura la dimensione verticale apparente rispetto a quando lo stesso strumento emette note più alte.

Le particolarità esclusive delle NPS-1000

Anche le NPS-1000 sono ovviamente dotate di una emissione in grado di presentare una prospettiva orizzontale corretta da una ampia area di ascolto. In questo caso la correzione adottata è tale da privilegiare la ricostruzione dei diversi piani sonori e la sensazione della profondità della scena acustica piuttosto che la identificazione degli "esecutori" nelle casse.

In effetti, l'ascolto di questi sistemi dovrebbe essere sempre attuato solo dopo avere preso atto dell'ambiente nel quale è stata effettuata la registrazione (supposta naturale) ed avere regolato il livello di ascolto in modo di approssimare al meglio quello della situazione reale.

Le caratteristiche di emissione delle NPS-1000 sono tali da attuare un interfacciamento acustico con l'ambiente del tutto nuovo e diverso dal convenzionale:

ciascuna delle sei bande audio in cui è suddiviso il segnale di ciascun canale è emesso da una zona di spazio avente una differente dimensione verticale ed una differente (sia pure di poco) quota centrale soggettiva. Ciascuna cassa non approssima una sorgente sferica, né una sorgente lineare o una sorgente planare: è viceversa una famiglia di più "array di sorgenti sferiche" quasi-concentrici, che tende ad emettere fronti d'onda multipli simili a quelli riscontrabili durante l'ascolto dal vivo.

ENGLISH:

Each one of the six audio bands into which is divided each channel signal, is radiated from an acoustic  source having a different vertical dimension and a slightly different subjective high in respect to the floor.

Every system doesn't approximates a point source or a line source or a planar one: it is, on the contrary, a family of many spherical-wave-sources arrays, with slightly different high of emission centers, whose acoustic emission approaches the  multiple  waves acoustic field that it's normal to find in a live performance.

Un po' di relazioni utili per il progetto del DSR e dell'NPS Verticali

(21 luglio 2003 - R.G.)

Prima di tutto è bene tener presente che quando la riproduzione dello spettro audio viene suddivisa in varie vie fra diversi altoparlanti, è bene che a ciascuna sia affidata una porzione di spettro assolutamente non inferiore ad una ottava (Es: 400-800 Hz).

Nel DSR, la espansione verticale della scena acustica, è ottenuta ponendo i vari centri di emissione delle porzioni dello spettro acustico riprodotto (costituiti, fisicamente da altrettante vie ed altrettanti altoparlanti singoli) ad una distanza verticale fra loro pari ad una lunghezza d'onda alla frequenza d'incrocio, in una sequenza che veda aumentare la frequenza centrale delle porzioni di spettro riprodotte con l'aumentare della quota dal pavimento.

Se, ad esempio, avessimo deciso di usare un woofer ed un mid-basso incrociati a 400 Hz, la distanza verticale cui dovrebbero essere posti (per ascolto in un normale ambiente domestico alla distanza di 2,5-5 metri), sarebbe di 344/400 = 86 cm con il mid-basso più in alto rispetto al woofer, e così via.

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 coincidenti o, meglio, poste ad una distanza verticale fra loro molto piccola (ad esempio 1/10 della lunghezza d'onda alla frequenza d'incrocio) e comunque mai superiore alla stessa lunghezza d'onda alla frequenza d'incrocio.

Ammettiamo di avere un gruppo composto da due altoparlanti, allineati in verticale, cui sia affidato il compito di riprodurre tutte le frequenze comprese fra i 200 ed gli 800 Hz.

Ai fini del progetto NPS, assumeremo come frequenza di centro-banda la f = (200 + 800) / 2 = 500 Hz.

La lunghezza d'onda a 500 Hz è pari a 344 / 500 = 68,8 cm.

Questa è la distanza cui devono essere posti i centri dei due altoparlanti.

Dato che, trattandosi di un sistema NPS, molto probabilmente si sta realizzando un sistema a forte sviluppo verticale, il tweeter potrà essere convenientemente posizionato ad una quota compresa fra i 130 ed i 160 cm dal pavimento.

Facendo sempre attenzione che anche alla frequenza d'incrocio passa-alto del tweeter sia garantito comunque un ascolto corretto sia per posizioni "in piedi" che "seduto".

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