Frequenza di Schroeder

A seconda della posizione della sorgente in relazione a quella di ventri e nodi delle stazionarie stesse, variabile con la frequenza, ne verranno energizzate maggiormente alcune a scapito di altre.

Figura 1

Figura 1 – Andamento della velocità delle molecole d’aria. I nodi e i ventri della pressione acustica hanno posizioni invertite (alle estremità vi sono due pareti perfettamente riflettenti).

Queste sono le semplici considerazioni in base alle quali è stato deciso che fosse bene anche da questo punto di vista che il sistema GR NPS-1000, che per la sua struttura NPS lo consente, fosse dotato di ben 6 sorgenti di bassa frequenza al di sotto dei 140 Hz e 10 fino a circa 300 Hz dislocate in posizioni molto lontane nell’ambiente.
Ottenendo di “energizzare” il maggior numero possibile di onde stazionarie in modo il più uniforme possibile, ovvero di rendere la risposta in ambiente su quel range di frequenze il più regolare possibile.
Cosa che è stata poi verificata quando, cercando di migliorarla ulteriormente con l’uso di DRC e/o di KRK Ergo, si sono ottenuti miglioramenti assolutamente minimali.

Figura 2

La figura 2 evidenzia chiaramente che la posizione del woofer dei sistemi GR Delta 4 vicino al pavimento (una delle due laterali. L’altra è il soffitto) è la sola che permette di eccitare tutte le stazionarie indipendentemente dalla loro lunghezza d’onda. E, date la grande massa e la grande riflettenza acustica del pavimento di qualsiasi ambiente, ciò avviene in modo poco variabile al variare delle caratteristiche costruttive dell’ambiente stesso. Ottenendo quindi anche con i sistemi GR Delta 4 molti dei vantaggi offerti dall’uso delle numerose sorgenti di basse frequenze dei sistemi NPS.

GR NPS-1000

Da http://mariobon.com/Articoli_Glossario/ambiente_01.htm (Mario Bon):

“…In qualsiasi ambiente chiuso (con pareti parallele e non parallele) si formano delle onde stazionarie (dette anche modi propri di risonanza o modi normali). A bassa frequenza questi modi cadono a frequenze ben separate tra loro mentre, aumentando la frequenza, diventano sempre più numerosi e ravvicinati fino ad essere indistinguibili. Ne segue che lo stesso ambiente deve essere studiato in modo diverso: a bassa frequenza si deve tenere conto del contributo di ciascun singolo modo mentre alle frequenze più alte si può usare il metodo statistico. Questi due range di frequenza sono separati dalla “Frequenza di Schroeder” che rappresenta il limite superiore per il calcolo deterministico ed il limite inferiore per il calcolo statistico.
Non è difficile prevedere la risposta in potenza di un diffusore acustico, ad una distanza pari a 3 o 4 volte la distanza critica, per frequenze superiori alla frequenza di Schroeder. Il fatto è che questo tipo di risposta è poco interessante perché riguarda una regione dove il suono riverberato è dominante (bassa Chiarezza).

L’effetto dei modi normali dell’ambiente è quello di creare un campo acustico non omogeneo per cui in alcuni punti certe frequenze sono esaltate mentre in altre sono fortemente attenuate. Se non bastasse i modi normali si estinguono lentamente dando origine a fastidiose “code sonore” o rimbombi che limitano la Chiarezza e provocano fatica da ascolto…”

In conclusione
Più il campo stazionario è irregolare (condizioni standard in normali ambienti con due soli woofer lontani dal pavimento e dalla parete posteriore) e più le code sonore delle frequenze poste inevitabilmente in maggiore evidenza risulteranno individuabili e fastidiose.
Più il campo è uniforme (Delta 4 vicine alla parete posteriore e/o GR NPS-1000) e minori saranno le possibilità per questo effetto negativo di estrinsecarsi.

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Calcolo Serie/Parallelo

Questo mio programma in Visual Basic permette di calcolare l’impedenza e il livello di emissione totali di una matrice di altoparlanti composta da “n” gruppi ciascuno composto da un numero di altoparlanti in serie a piacere.

Fra i casi particolari vi è ad esempio quello di un solo gruppo composto da un solo altoparlante. E in questo caso il programma non è certamente molto utile.

Ma si può finalmente calcolare molto facilmente cosa accade quando si pongono due o più altoparlanti in parallelo, scegliendo 2 o più Gruppi composti ciascuno da un solo altoparlante. Oppure si può prendere atto che quando si collegano più altoparlanti in serie l’impedenza diventa quella della somma di tutti gli altoparlanti, ma il livello di emissione totale resta quello di un altoparlante solo. Oppure, cosa ben più utile, si può ad esempio controllare cosa si guadagna collegando in parallelo due gruppi composti da due altoparlanti in serie ciascuno.
Scaricate il programma al link seguente e usatelo quanto volete.
Ecco come si presenta, con i dati di default che ho scelto (figura).

Calcolo Serie-Parallelo 1.0

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5 – Propagazione contro pressione
Una congettura molto diffusa è che non si possano riprodurre i bassi in un piccolo spazio. Se questo è certamente vero considerando la propagazione delle onde, è completamente falso se si è in condizioni di funzionamento a pressione all’interno dello spazio. Nella maggior parte degli ambienti, vi è un punto di transizione fra la propagazione delle onde ed il funzionamento a pressione (a volte citato come ‘guadagno d’ambiente’). Che le frequenze basse possano essere riprodotte nei piccoli spazi, è dimostrato chiaramente dalle cuffie e dai sistemi di subwoofer da automobile. Entrambi si basano sul funzionamento a pressione ed il punto -3dB delle frequenze basse è determinato dalle ‘perdite’ perché lo spazio non è sigillato perfettamente. In un ambiente completamente sigillato, la riproduzione dei bassi è possibile fino alla CC – non che la cosa sia realmente utile. La maggior parte dei subwoofer si basano sul funzionamento a pressione per ottenere la riproduzione delle frequenze più profonde nei normali ambienti, e bisogna notare che i sistemi accordati non possono correttamente eccitare il funzionamento a pressione, in molti ambienti.
Uno dei motivi potrebbe essere che vi è la presenza di uno sfiato che consente il livellamento della pressione. In teoria questi sono sistemi risonanti in cui l’onda posteriore dell’altoparlante è invertita di fase e si somma al fronte d’onda principale del cono. Che il principio funzioni, è dimostrato da molti grandi sistemi in sale, in teatri e perfino ambienti di riunione esterni, ma in tutti questi casi vi sono grandi spazi dove la propagazione delle onde sonore, è il fattore dominante.
Quando le dimensioni della stanza diventano piccole rispetto alla lunghezza d’onda, la propagazione dell’onda stessa non funziona ed i bassi possono essere riprodotti soltanto pressurizzando (e de-pressurizzando) l’ambiente…. Nelle prove che ho effettuato nel mio laboratorio, un subwoofer accordato sembra fare “un sacco di rumore”, ma fallisce miseramente nel produrre frequenze basse che possono essere “percepite”. Un driver simile in cassa chiusa riesce a far vibrare l’intero appartamento, a tal punto che non sono riuscito ad ottenere gli stessi (o nemmeno simili) livelli usando qualsiasi sistema di subwoofer accordato.
In parte, queste sono mie supposizioni ed al momento non ho misure per sostenere le mie congetture. Gli effetti che ho segnalato sono (o almeno sembrano essere) reali, ma non è chiaro il punto di transizione- non so esattamente dove la propagazione delle onde cessi di essere il termine principale e dove il “modo a pressione” diventi dominate. Di ciò mi occuperò più dettagliatamente quando avrò la possibilità di fare delle misure e della ricerca.

Devo però aggiungere che:
Il fenomeno descritto non dipende solo dalle dimensioni dell’ambiente o da quanto questo è ben “chiuso”, ma anche dalle dimensioni dell’altoparlante.
Immaginate una stanza nella quale a muoversi e vibrare sia un’intera parete. Il funzionamento “in pressione” sarebbe comunque assicurato… Mentre in una cuffia che abbia una membrana mobile larga 1 mm non ne sarei così sicuro…
Ecco perché, per i subwoofer in auto io suggerisco l’uso di altoparlanti grandi e non reflex o carico simmetrico…

N.B.: Il “buon funzionamento” del nostro TFS-1 (the forum speaker) alle basse frequenze (sottolineato da chi lo ha ascoltato), oltre che alla qualità del woofer ed alla bontà del progetto (reflex QB3) potrebbe essere attribuito al migliore “accoppiamento” con l’ambiente, conseguito con una superficie della bocca d’uscita del condotto di accordo pari ad 1/3 di quella dell’altoparlante (e non 1/6 come d’uso corrente) e al suo posizionamento (del condotto) “a pavimento”…
In talune auto e con taluni progetti potrebbero verificarsi condizioni favorevoli simili a quelle testé esposte…

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Quelli Pre-Giussani:

La ESB nacque negli anni ’70 grazie all’impegno profuso dal Sig. Vincenzo Biasella.
Il progettista che trovai io in ESB quando vi giunsi proveniente da Suono e Stereoplay a giugno del 1979, era l’Ing. Ferrer. Mentre chi già svolgeva un importante ruolo di raccordo fra l’ufficio tecnico e la produzione e divenne rapidamente il mio braccio destro nello sviluppo di tutti i nuovi prodotti era il Sig. Pescosolido.
Gli altoparlanti impiegati dalla ESB per la serie L e per la prima LD (la L con il Display a led…) erano tutti prodotti dalla Ciare di Senigallia, ed erano disponibili per chiunque a catalogo e nei negozi di tutta Italia.
Prima del 1979 i miei contatti con Vincenzo Biasella erano stati numerosi. La ESB acquistava moltissima pubblicità sulle riviste per le quali io lavoravo e quindi le occasioni per incontrarci non mancavano. Fra l’altro, ricordo benissimo la volta che Biasella (eravamo in Via Flaminia a Roma, fuori della sede ESB di allora), che vedeva praticamente tutti i costruttori del mondo disporre gli altoparlanti sui pannelli delle loro casse in modo abbastanza fantasioso, mi chiese a bruciapelo quale avrebbe dovuto essere secondo me la disposizione ottimale della coppia midrange-tweeter. Io, un po’ condizionato da considerazioni legate alla modalità di esecuzione delle prove tecniche, oltreché da considerazioni abbastanza banali, risposi che un allineamento verticale asimmetrico rispetto alla larghezza del pannello e con i centri acustici più vicini possibile avrebbe povuto senza dubbio contribuire ad ottenere una migliore risposta in frequenza sull’asse e una dispersione ottimale. Lui mi incalzò chiedendo se il fatto di porre le cupole di midrange e tweeter molto vicine avrebbe potuto causare problemi (interferenze, riflessioni…), ed io risposi che non mi risultava.
Biasella fece tagliar via una fetta dalle flangie tonde del midrange da 2″ e del tweeter da 1″ che stava impiegando e li avvicinò il più possibile.
Era nata la famosissima UMA (Unità Medio Alti) ESB.
Di lì a breve venne realizzato un “ferro-trancia” adatto e da quel momento tutti i tre vie ESB che impiegavano il midrange a cupola sarebbero stati dotati esclusivamente della UMA ad 8 ben riconoscibile anche sul pannello delle 7/06 e che contraddistingue tutt’ora l’immagine ESB.
Mi pare di ricordare che già a questo punto l’Ing. Ferrer impiegasse per alcuni modelli degli altoparlanti prodotti sempre dalla Ciare, ma in esclusiva e mai posti a catalogo.

ESB 3808

Quelli Giussani-Time:

Al mio arrivo in ESB a giugno 1979, la prima cosa che mi venne chiesta fu di rinnovare la serie LD, che era composta da parecchi modelli sia a due vie (25LD) che a tre vie (40LD, 70LD, 80LD, 100LD).
Decidemmo subito che i nuovi modelli avrebbero dovuto mantenere le stesse dimensioni e la stessa struttura di base dei precedenti, mentre i display che indicavano il livello del segnale in ingresso alle casse avrebbero potuto essere eliminati.
Io proposi di mantenere comunque un pannellino di alluminio sul quale montare un fusibile di protezione per ciascun altoparlante e un led che si accendesse quando il fusibile bruciava (cosa mantenuta poi anche sulla prima Serie 7). Alcune casse mantennero anche dei controlli di livello, sia pure di tipo nuovo.
Le sigle divennero 25LD, 45LD, 75LD, 80LD, 100 LD (mi pare). E Vincenzo Biasella mi chiese di tentare di mantenere una sensibilità elevata e di tenere come riferimento per il loro suono sia la serie precedente che i migliori diffusori presenti in quel momento sul mercato italiano e mondiale.
Io, quali riferimenti “esterni” scelsi le Acoustic Research 10 Pigreco, le Audiolab Delta Tre (che impiegavano altoparlanti esclusivi prodotti dalla RCF), le Yamaha NS1000 (quelle con mid e tweeter in berillio) ed altre che non ricordo fra cui modelli delle marche B&W, Kef e Heco…
Il grande cambiamento che introdussi con la nuova serie LD fu però un altro:
la ESB non avrebbe più impiegato nessun altoparlante Ciare standard.
Il woofer che mettemmo a punto insieme alla Ciare per la 100 LD New Generation era un 12″ che nella sua ultima evoluzione andò ad equipaggiare anche le 7/05 e 7/06.
I parametri di Thiele/Small qui accanto.
Ma anche i 20 e 25 cm, come pure i tweeter e i mid a cono di tutte le serie, dal 1979 in poi, furono sempre sviluppati appositamente per i modelli che dovevano andare ad equipaggiare e non sono mai esistiti altoparlanti Ciare venduti sul mercato uguali a quelli impiegati dalla ESB per i propri diffusori.

Gli altoparlanti ESB a cono, in generale, avevano una impedenza più bassa e una massa maggiore, ma anche altre differenze volte ad incrementare la già notevolissima affidabilità che ha sempre contraddistinto la produzione Ciare, oltre che l’ottenimento di caratteristiche tecniche di ogni tipo specificamente mirate al progetto che si stava mettendo a punto.

L’unico componente che non fu mai modificato è il famoso midrange Ciare da 2″ con magnete in Alnico V, tornato da non molto in produzione e a catalogo.

Per alcune serie “economiche” vennero impiegati per qualche tempo (per motivi di costo) anche tweeter Vifa, woofer, midrange e tweeter Audax e woofer Irel. Alcuni costruiti su specifiche e altri da catalogo.

Quanto alla serie 7, alcuni altoparlanti erano derivati senza varianti dalla serie LD New Generation, mentre altri furono sviluppati ad hoc, come ad esempio il midrange-basso da 8″ di 7/05, 7/06 e 7/03. Il mid-basso da 160mm delle 7/07. Il woofer delle grandi era lo stesso delle 100 LD, il 250 era quello delle 75LD, l’unità medio-alti con il midrange da 2″ era la stessa delle 100LD e delle 80 LD, l’UMA con il midrange più piccolo era la stessa delle 45LD e 75LD e il mid non era quello precedente da 38mm bensì da 43mm. Il woofer delle 7/03 era invece un componente completamente nuovo, ottenuto facendo scendere a 4 ohm l’impedenza dell’ottimo altoparlante da Ciare da 18″ nato per applicazioni musicali e appesantendolo non poco.

Il tweeter cui giungemmo alla fine e che non ricordo se fosse già impiegato sulle primissime serie delle LD NG era con membrana in seta trattata e ferrofluido. Capace di una risposta più lineare ed estesa del precedente della prima serie LD come pure di una potenza sopportabile e di uno smorzamento (a tutto vantaggio di un miglior interfacciamento con il filtro) maggiori.

Quelli Post-Giussani:

Di questi non posso dire praticamente nulla.

Alla fine del 1984 passai a lavorare a tempo pieno ad Audio Review, che avevo contribuito a far nascere e crescere fin dal 1981.
Certamente i componenti dei modelli della serie 7 già esistenti, quando io li lasciai, non furono cambiati, mentre non so nulla di quelli delle 7/08 a quattro vie (le mie erano a tre) come pure di tutte le altre casse delle serie che non siano le LD-NG, 7-DSR, DCM, CS, QL, Harmony, FX.

Aggiungo:

La Ciare, da me interpellata, dichiara di non avere mai commercializzato o posto a catalogo gli altoparlanti sviluppati per la ESB. Qualche componente attualmente a catalogo potrebbe somigliare a qualcuno utilizzato all’epoca dalla ESB, ma tale somiglianza è eventualmente da considerarsi casuale. Non è peraltro mai stata attrezzata per la riparazione degli altoparlanti d’epoca ESB e non può quindi rispondere positivamente ad eventuali richieste, mentre ha a catalogo sospensioni adatte per qualsiasi dei suoi altoparlanti e ne consiglia senz’altro l’uso in caso di necessità di sostituzione, specie quelle in spugna.

Chi decidesse di effettuare riparazioni o interventi di qualsiasi tipo sui suoi diffusori ESB, oltre a non sostituire mai gli altoparlanti con componenti Ciare standard di produzione attuale, è bene si rivolga ad un laboratorio specializzato.

In base alla mia personale esperienza, la mia segnalazione è per il seguente: riparazione-diffusori.it.
Il titolare Fabio Brembilla saprà senz’altro esaudire al meglio le vostre richieste.

L'articolo I diffusori e gli altoparlanti ESB sembra essere il primo su Renato Giussani.

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