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 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).

Naturalmente due strumenti diversi dotati di spettro di emissione identico non usufruiscono affatto del beneficio di essere emessi da un sistema NPS.

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A) Il suono è un’onda di pressione longitudinale che viaggia nell’aria a 340 m/sec (a 20°C). (Nell’acqua a 1200 m/sec, nel marmo a 3000 m/sec, nel ferro a 5127 m/sec)

B) Vibrazione Da Wikipedia, l’enciclopedia libera.

La condizione fondamentale affinché si produca un suono è che sia messo in vibrazione un corpo vibrante e perché un corpo (anche un gas) sia definito vibrante, è necessario che sia elastico. Una corda, ad esempio, viene definita vibrante quando viene sottoposta a tensione. Quando una corda viene messa in vibrazione, si producono due nodi alle estremità ed un ventre al centro e lo spazio coperto dalla corda nel suo vibrare verso l’alto e verso il basso viene chiamato ampiezza della vibrazione. Esistono delle leggi che regolano la vibrazione delle corde. Per capirle, però, bisogna introdurre il concetto di frequenza, il numero di vibrazioni che vengono compiute in una determinata unità di tempo, per noi il minuto secondo. Le leggi sono:

- La frequenza è inversamente proporzionale alla lunghezza della corda: più lunga una corda, minore è il numero delle vibrazioni al minuto secondo e meno acuto è il suono prodotto;
- La frequenza è inversamente proporzionale al diametro: più grossa una corda, minore è il numero delle vibrazioni e meno acuto il suono prodotto;
La frequenza è direttamente proporzionale al quadrato della tensione: più si tende una corda, maggiore è il numero di vibrazioni e più acuto è il suono prodotto;
- La frequenza è inversamente proporzionale al quadrato della densità: più la corda è densa, minore è il numero delle vibrazioni e meno acuto è il suono prodotto.

Per ottenere suoni acuti occorrono corde sottili, corte e ben tese; per ottenere suoni gravi occorrono corde spesse, lunghe e leggermente tese.

C) Quando vibrano, le corde degli strumenti musicali sono sede di onde stazionarie; una corda di violino, ad esempio, vibra generando un’onda stazionaria con i nodi agli estremi, simultaneamente a una con tre nodi di cui uno al centro, a un’altra con quattro nodi, e così via. La vibrazione a due nodi produce la nota fondamentale, tutti gli altri modi di vibrazione generano le armoniche successive.

Nei sistemi che implementano il DSR verticale ho deciso di posizionare gli altoparlanti di due vie contigue ad una distanza fra loro pari alla lunghezza d’onda alla relativa frequenza d’incrocio.

Operando in questo modo si ottiene che, quando i due altoparlanti emettono entrambe la stessa onda acustica allo stesso livello, la dimensione verticale della sorgente complessiva 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 che vibri alla sua frequenza di risonanza fondamentale.

Invece, nell’NPS, 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.

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…Un ragazzo mooolto studioso e mooolto preparato, alla semplice domanda di Castanga su quanto tempo avrebbe impiegato un certo grave, date certe condizioni iniziali, a toccare il suolo, dopo avere calcolato con la massima attenzione il tutto (ma non riuscendo comunque ad evitare un banalissimo errore di virgola) dette una risposta evidentemente sbagliata.

Castagna gli chiese (non è una barzelletta, ero presente personalmente, dato che fui l’esaminato successivo… E forse questo episodio mi fu favorevole) di salire in piedi sulla sua scrivania. Poi gli chiese di saltare giù. Cosa che lo studente, un po’ perplesso, fece comunque senza obiettare toccando terra dopo una frazione di secondo. Nel frattempo il Prof. scriveva alcuni appunti su un suo blocco. Dopo un bel po’ guardò verso il malcapitato e gli chiese : “Come… è già a terra…? Credevo di dover aspettare ancora parecchi secondi! Vada pure… Si accomodi… Torni quando avrà “capito”…”

L’ultima domanda della mia interrogazione (dopo un bel po’ di dimostrazioni di teoremi e di domandine teoriche cattive) invece fu: “…A cosa servono quelle mezze lune sulle ruote delle locomotive a vapore?”. Io ricordo benissimo che non scrissi nessuna equazione, sulla lavagna, ma risposi subito a colpo sicuro ” Ad equilibrare la massa delle bielle, professore!”. Lui mi disse subito: “Si accomodi pure, il voto è trenta e lode…”.

Ciononostante, il mondo è tuttora pieno di serissimi e preparatissimi progettisti/imprenditori che stanno ancora cercando “avidamente” di realizzare la famosa “sfera pulsante” in quanto sono convinti che si tratti della “sorgente acustica ideale”.
Non hanno “capito” che la parola “ideale” in questo caso non significa “magnifica”, “perfetta”, “migliore in assoluto”, bensì solamente che è un “modello ideale” (da usare tipo “mattone”) per poterci fare dei calcoli che altrimenti sarebbero troppo difficili, ma che con le sorgenti reali e la loro necessità di ottimizzazione in campo hi-fi non ha proprio nulla a che vedere (e, tanto per non uscire troppo dal seminato, il DSR, ad esempio, tutto ciò lo ha dimostrato sul campo da “molto” tempo)…

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Quando nello stesso ambiente si iniziasse ad ascoltare, ad esempio, un CD di Mina, il nostro sistema uditivo (cervello “compreso”) si aspetterà che anche quest’altra voce sia affetta più o meno nello stesso modo dall’acustica dell’”ambiente”. Equalizzando il segnale per ottenere la risposta che avremmo avuto nella regia dello studio di registrazione, il nostro cervello ci troverà qualcosa di molto strano e (sottraendo automaticamente l’effetto ambiente che ha memorizzato ascoltando la voce della persona nota) attribuirà alla voce di Mina delle caratteristiche molto diverse da quelle reali e sicuramente diverse da quelle originali, con un risultato assolutamente innaturale.
Lo stesso avviene anche nelle nostre stanze di audiofili, perciò in realtà: ogni ambiente è caratterizzato da una sua curva di risposta in frequenza globale ottimale anche quando il disco, l’ampli e le casse cercassero di farci credere che ci troviamo in un ambiente diverso. E’ grazie a tutto ciò che anche le buone casse inglesi progettate per avere una buona risposta sull’asse ed una buona dispersione hanno sempre goduto di una ottima reputazione anche se sono state installate in tutto il mondo in ambienti di dimensioni e caratteristiche acustiche molto diverse, tali che sicuramente le risposte globali rilevate in ambiente avrebbero mostrato una infnità di andamenti diversi.
Ogni ambiente chiuso imprime le sue caratteristiche sul suono che sentiamo. Non è corretto tentare di annullarle completamente, agendo con regolazioni e/o equalizzazioni troppo spinte.
Un metodo che può essere messo in atto per capire quale è l’andamento della risposta globale a regime da considerare giusto per un certo ambiente, potrebbe essere il seguente.
Per prima cosa dotarsi di un buon microfono di misura e di un sistema di analisi di spettro e di registrazione appropriati. Quindi recarsi su un prato lontano da case e registrare alla distanza d’ascolto preferita un assolo di batteria (vera), piatti e cassa compresi. Quindi fare con calma una corretta analisi dello spettro che si è registrato. Poi portare il musicista e la sua batteria nell’ambiente d’ascolto e fare la stessa misura (alla stessa distanza di ascolto). Quindi mettere in funzione l’impianto con le casse più o meno dove era la batteria vera e senza spostare il microfono. Riproducendo il suono che registrato sul prato si dovrebbe rilevare lo stesso spettro appena misurato con la batteria vera nella stessa stanza. Se il risultato fosse diverso si potrebbe agire con opportuni controlli (meglio se DRC) per “equalizzarlo”.

Ora, con rumore rosa ed analizzatore di spettro quale risposta si rileverà?
Sicuramente diversa in ognuna delle nostre stanze… Ma sempre quella “giusta” per la il particolare impianto nel particolare ambiente.

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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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Il brano “incriminato”, che si trova nell’articolo sul “kit” 7/06

Durante tutti gli incontri avuti con il Prof. Amar Bose questi ha sempre insistito con grande convinzione sul fatto che durante la riproduzione con diffusori convenzionali il rapporto fra il suono diretto e quello riflesso/riverberato è molto sbilanciato a favore del suono diretto, rispetto alla situazione reale (vero, soprattutto alle frequenze medie ed alte).
Questa secondo lui era l’unica vera ragione della sensazione di fatica e di poca naturalezza provata durante l’ascolto di segnali acustici riprodotti (ricordate che Bose suonava e registrava anche il suo violino, per le sue prove).
La sua scelta è stata quindi di ridurre il rapporto diretto/riflesso il più possibile.
Le mie conoscenze in merito a quello che deve o non deve fare un buon sistema di altoparlanti per uso domestico mi hanno condotto invece, passando attraverso l’esperienza della serie 7 DSR della ESB, fino alla filosofia di emissione NPS, orizzontale e verticale.
In molte occasioni ho anche esposto come, al di là delle semplificazioni rese necessarie da esigenze di divulgazione, il sistema NPS-1000 implementi molte ulteriori modalità di emissione del tutto nuove rispetto ai sistemi, sia pure “verticals” di tipo “convenzionale”.
L’ultimo particolare che ho descritto è stato quello relativo alla complessa funzione svolta dai due mid-bassi posti nelle NPS-1000 in prossimità del soffitto dell’ambiente d’ascolto.
Ma il DSR e l’NPS orizzontali, fra le tante cose che ottengono, permettono anche alle NPS-1000 di spostare un poco il rapporto diretto riflesso proprio nella direzione auspicata da Bose. E questo, sia grazie all’orientamento orizzontale dei loro altoparlanti che alla presenza dei due mid-bassi superiori. Ovviamente, in accordo con il dato di fatto che qualsiasi valutazione delle caratteristiche di emissione dei sistemi di altoparlanti non deve essere mai fatta “globalmente” su tutto lo spettro di frequenze emesso, ma verificando banda per banda cosa serve e cosa viene ottenuto, nelle NPS-1000 gli effetti cui mi riferisco sono ben differenziati in funzione della frequenza.

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L'articolo Un vecchio amico – Servizi, Consulenze e Ricerche della Brüel Acoustics sembra essere il primo su Renato Giussani.

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