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Autocostruzione dei sistemi di altoparlanti - Parte I

La conservazione dell'energia nei diffusori

Ecco Mark Wheeler che ci illumina sulle problematiche sonore dei diffusori
[Di qui, solo entrata: speakon o morsetti a vite]

[English version]

Mark Wheeler scrive

La cosa che più va tenuta a mente quando si analizza un diffusore è che I sistemi di altoparlanti esistono per convertire, con accuratezza, energia elettrica in energia acustica; nulla di più e nulla di meno. Tutto qui.

Non avete idea di quanto sia facile perdere di vista questo elementare concetto una volta che ci si addentra nell'analisi dei diffusori, sia che lo facciamo dal punto di vista degli acquirenti, sia che partiamo come costruttori e progettisti. In fin dei conti, noi siamo degli ascoltatori, quindi per noi un diffusore deve avere lo scopo di far diventare ascoltabile un segnale essenzialmente (avrei scritto correntemente, ma il coro della plebe non avrebbe mai perdonato l'orrendo gioco di parole) elettrico.

Quindi, il nocciolo della progettazione e realizzazione dei diffusori risiede nell'efficacia della sua conversione dell'energia in musica. "Efficacia" descrive quanto bene il diffusore esegua il suo compito, ed è un parametro qualitativo. "Efficienza" avrebbe descritto in che misura il diffusore esegua il suo compito, ed è un parametro quantitativo.

Mi sono riferito alla musica, giacchè si tratta di ciò che questa serie di articoli prenderà in considerazione. Nonostante sia ben conscio che c'è qualcuno che ascolta canti di balene, locomotive a vapore e declamazioni dal libro Tibetano dei Morti, io mi interesso solo di musica dalla A (Albinoni, Amon Düll II, Aphex Twin & Louis Armstrong, per esempio) alla Z (Frank Zappa, Tapper Zukie e ZZ Top, per quelli fra il coro della plebe che invocano l'elenco alfabetico degli artisti).

Non esiste una cosa come l'energia indesiderata nei diffusori. Mi sono ben rigirato fra le mani i miei diffusori passivi, e l'unico posto da dove l'energia possa fare il suo ingresso è di natura elettrica, attraverso i terminali di ingresso. Quegli elettroni eccitati dal mio costoso amplificatore sono la rappresentazione, energetica, dell'energia acustica che raggiunse i microfoni nello studio di registrazione o nella sala da concerto. Niente di quell'energia acustica era indesiderata. Gli ingegneri si sono sforzati per convertirne la maggiore quantità possibile in un tenue, ma accurato, segnale elettrico da conservare, in un modo o in un altro, in un mezzo che mi permettesse di riprodurre a casa mia una qualche rappresentazione dell'evento acustico originale.

Quindi quella coppia di morsetti a vite dovrebbero stare in fremente attesa di quegli elettroni che saltano fuori dall'amplificatore. E visto che abito in una zona non soggetta a rischio sismico, non c'Ŕ alcun tipo di energia indesiderata che possa arrivare ai miei diffusori. I diffusori attivi hanno solo due vie di ingresso dell'energia, costituite l'una dalle prese di ingresso bilanciate o sbilanciate, e l'altra dal cavo di alimentazione. E tutta questa energia è stata comprata e pagata. Nessuna sua parte è indesiderata, anzi, probabilmente è anche costata cara.

Quindi, non esiste una cosa come l'energia indesiderata nei diffusori; salvo non viviate in zona sismica, nel qual caso sospetto che le vostre casse siano l'ultima delle vostre preoccupazioni. Fra gli scrittori che si occupano di audio si è creato il mito dell'esistenza di questa misteriosa 'energia indesiderata' nei diffusori. Non c'è. E' stata tutta voluta da qualche anello della catena audio.

Letture consigliate:

  • G. A. Briggs (1962) Cabinet handbook [Manuale (per la realizzazione) dei mobili (dei diffusori), n.d.t.], settima ristampa 1971
  • G. A. Briggs (1948) Loudspeakers: The How & Why of good reproduction (Sistemi di altoparlanti: il come e il perchè di una buona riproduzione), ristampa 1990
  • M. Colloms (1978) High Performance Loudspeakers (Sistemi di altoparlanti ad alte prestazioni, n.d.t.), di questo testo fondamentale appaiono regolarmente nuove edizioni
  • M. Wheeler (1999) Navigating Speaker design part 1: Defining the problem (Navigando fra le acque della progettazione dei diffusori parte 1: definizione del problema, n.d.t.), in Speaker Builder 6/99
  • M. Wheeler (1999) Navigating Speaker design part 3: Listening to Walls (Navigando fra le acque della progettazione dei diffusori parte 3: ascoltiamo i muri, n.d.t.), in Speaker Builder 8/99

Ma non è che questa energia sia stata osservata nel luogo o nel momento sbagliato? Forse si è osservata la vibrazione del mobile del diffusore. In questo caso, la vibrazione può solo derivare dall'energia fornita dalla costosa roba presente ai terminali di ingresso, quindi non è indesiderata. E' l'energia che desideravamo per (ri)produrre quella bella musica, solo che ha perso di vista il suo obiettivo e si è deviata in rumore.

E' energia deviata, fuori posto, male indirizzata, ritardata, si potrebbe quasi definire energia delinquente. Come altri comportamenti delinquenziali, origina da qualcosa che un tempo avrebbe dovuto essere amato, quella infanzia rappresentata dalla sorgente e dall'amplificatore, e che ora sta delittuosamente vandalizzando quelle pareti del mobile.

Come facciamo ad aiutare questa giovane energia appena arrivata a crescere sviluppandosi in una energia adulta e che si comporti bene? Dobbiamo assicurarci che questa energia segua la retta via, verso quell'obiettivo di informazione musicale non colorata.

Il nostro piccolo pacchetto di energia non si svilupperà con serenità se lo lasciamo impantanarsi in posti dove andrà incontro a delle perdite. Quell'energia che abbiamo identificato e che produce quei rumori molesti si traduce in un duplice problema per l'ascoltatore: la generazione di rumore che maschera la musica è un problema secondario rispetto al fatto che quel rumore, un tempo, era esso stesso musica, per cui la sua deviazione ha un effetto negativo di valenza doppia rispetto a quanto la sua misurazione acustica possa suggerire.

I giovani delinquenti spesso vengono condannati ed imprigionati, più o meno quel che si fa a quell'energia acustica delinquenziale: essa viene imbrigliata con smorzamenti (che comportano perdite) ed altri eccentrici rimedi. Non sarebbe più utile indagare i percorsi che l'energia può prendere e incrementare le possibilità che la nostra amata energia musicale segua i percorsi che portano alla musica piuttosto che al rumore? La risoluzione dei vettori di ogni impulso energetico ci indica dove quell'energia potrebbe andare, e, com'è noto lippis ac tonsoribus, è più semplice controllare l'energia applicando una forza direttamente lungo la direzione del vettore somma piuttosto che in un altro punto creativamente individuato lungo la linea di un'arbitraria intersezione di piani.

Così, quando un motore (il sistema gruppo magnetico/bobina/centratore) spinge la massa del cono avanti o indietro, difficilmente la scelta del miglior modo di mantenere il telaio nello stesso posto passa per il piazzarlo al centro di un grosso e flessibile foglio di legno composito, come invece avviene in molti modelli di casse. Sono possibili varie soluzioni più eleganti, e molte sono anche state vagliate e provate con successo. Per esempio, posizionare due altoparlanti per i bassi spalla a spalla e con i rispettivi magneti rigidamente vincolati tra di loro, come ha validamente fatto la KEF per molti anni, potenzialmente è un'idea migliore rispetto a quella che prevede l'impiego di un unico altoparlante per l'ottava più bassa (p.es. 30Hz-300Hz) della banda udibile (tipicamente da 30Hz a 20kHz). La KEF sviluppò ulteriormente l'idea, montando entrambi gli altoparlanti in un mobile con due camere comunicanti, così da ottenere un filtro passabanda; comunque, quello che ci interessa oggi è l'accoppiamento meccanico di altoparlanti che lavorano in direzioni opposte. E' un'idea che può estendersi anche ai diffusori che presentano i due altoparlanti montati sulle facciate opposte del mobile e connessi in fase.

Un mezzo efficace per connettere l'altoparlante dei medio-bassi al pavimento, più diretto della connessione attraverso il mobile del volume di carico, è un'alternativa usata dalla NAIM nei suoi originali SBL. Ogni SBL (Separate Box Loudspeaker, diffusore in mobile separato, n.d.t.) adottava un telaio in acciaio per sorreggere il rigido sotto-mobile su cui era montato l'altoparlante medio-basso da 200 mm., così accoppiando rigidamente (al pavimento, n.d.t.) il cestello dell'altoparlante ed il (sotto)mobile nel quale era montato attraverso i montanti di acciaio: la velocità del suono è maggiore nel ferro che non nel legno. Invece, il volume di carico, molto più grande, era a sua volta accoppiato al sotto-mobile in modo più elastico, mediante una guarnizione impermeabile. Ascoltai questo diffusore per la prima volta negli anni '80 e fu una rivelazione per il basso livello di colorazione indotta dal mobile e l'alto livello di informazioni restituite, con brutale esposizione dell'altoparlante da 200 mm. dal cono in carta. Anche l'altoparlante degli alti prevedeva un proprio mobile separato, così minimizzando l'intermodulazione della delicata forma d'onda degli acuti ad opera delle grandi forze reattive dei bassi, normalmente trasmesse, negli altri diffusori, per mezzo delle carcasse di multistrato.

Bowers & Wilkins (B&W) sono stati dei pionieri con il loro sistema di costruzione del mobile Matrix, che irrigidisce efficacemente il mobile agendo sulla intera superficie delle sue pareti. Questo approccio semplicemente ignora gli affermati usi & costumi: invece di chiedersi come rinforzare la parete di un mobile esistente, gli ingegneri della B&W hanno cercato una soluzione che non iniziasse con un problema. Questi sono solo tre esempi di realizzazioni commerciali che mostrano delle alternative per mantenere quella vulnerabile energia elettrica su un percorso utile verso la musica mentre si trasforma in energia udibile. Il SBL della NAIM offre utili idee, adattabili alla pratica dell'autocostruttore che voglia modificare i propri diffusori. Pochi altri diffusori sono in grado di offrire alla vostra sperimentazione una coppia di altoparlanti identici dedicati per i bassi accoppiati spalla a spalla, e nella maggior parte dei casi gli altoparlanti per i mediobassi non sarebbero adatti allo scopo.

[Dagli al Sig. Cattive Vibrazioni!]

A meno che i vostri diffusori non abbiano dei rinforzi interni connessi ai dadi di serraggio degli altoparlanti o compressi contro il fondo del magnete a sostegno del cestello, gli altoparlanti per i bassi più efficacemente sostenuti sono quelli montati su pareti strette, così che le viti esterne di serraggio degli altoparlanti cadano molto vicino agli angoli del mobile. Il caso peggiore, invece, è l'adozione di sistemi di serraggio degli altoparlanti che inducano perdite, in mobili con perdite.

Invariabilmente, questi progetti sacrificano l'informazione musicale sull'altare della minore colorazione. Ma la perdita di colorazione è molto inferiore alla perdita di informazione. Trovandosi di fronte ad un problema molto specifico, il modo più brillante di risolverlo è trovare una soluzione che tiene il problema fuori dal sistema in fase di progetto, invece di mascherarlo con degli artifici che inducono perdite variabili con la temperatura ed il tempo.

Aggiungere dei rinforzi ad un diffusore già fatto di solito produce un notevole miglioramento, a meno che non si tratti di un diffusore costoso e già ottimizzato. Anche sostituire le viti di serraggio delle pareti del mobile (penso ai pannelli posteriori staccabili di certi modelli) con dei buoni giunti di colla produce risultati chiaramente udibili. E già che vi trovate a staccare quella parete, date una maggiore giustificazione ai vostri sforzi aggiungendo anche un rinforzo verticale interno.

In un prossimo articolo discuteremo di quale materiale adoperare per i rinforzi e di quale collante usare per fissarli.

Quando ci accingiamo a progettare un diffusore partendo da zero, la previsione di un rinforzo connesso direttamente al retro dell'altoparlante dei bassi per sostenere la parete frontale ne ridurrà drasticamente la flessione, anche se fosse giÓ molto spessa e resistente. Il rinforzo in multistrato di betulla da 25 mm. che qui vi mostro aggiunge osservabile, udibile e misurabile rigidità ad una parete frontale che è pure fatta del medesimo multistrato da 25mm, sul quale è montato uno strato da 12 mm di acero; quest'ultimo è lo stesso legno che si usa per i manici di chitarra di alta qualità. E se il rinforzo di questo frontale già così forte è udibile, immaginatevi quanto lo possa essere quello del vostro mobile di medite da 12mm!

Conclusioni

Allora, caro lettore, il messaggio è semplice. Tutta l'energia in un diffusore ha un valore. E' più facile fare comportare bene una cosa che correggerla dopo che ha fatto danni. E' meglio mantenere l'energia ben controllata in tutti i punti del diffusore, piuttosto che trasformare quei deliziosi watt di musica in qualche milliwatt di calore.

La via maestra da seguire è quella della pianificazione studiata di tutti gli elementi del progetto di un diffusore e della sua realizzazione con buona qualità costruttiva. Dissipare l'energia deviata mediante uno smorzamento pesante che induce perdite sarà inevitabilmente meno efficace, musicalmente, rispetto alla sua conversione in suoni musicali.

Qualcuno dei prossimi articoli prenderà in esame alcune delle tecniche che gli hobbisti potranno applicare per massimizzare la riconversione in musica di quell'energia musicale elettrica.

Musica goduta nella stesura di queto articolo:

  • Arctic Monkeys: Whatever People Say I Am That's What I'm Not (vinile da 12 pollici)
  • Pony Club: Home Truths (cd)
  • Leftfield: Rhythm & Stealth (confezione di 5 vinili da 10 pollici)
  • Tapper Zukie: MPLA (vinile da 12 pollici)
  • The Clash: London Calling (2 vinili da 12 pollici)

© Copyright 2006 Mark Wheeler - www.tnt-audio.com

Traduzione: Carlo Iaccarino

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