HiFi ed ambiente - 2

    Qui a destra (fig.1) è illustrato il procedimento per misurare il volume di suono prodotto da un altoparlante: gli si immette un segnale di volume costante, e gli si pone davanti un microfono che capta il suono. Se si fa girare il microfono attorno all'altoparlante (facendogli prendere prima la posizione 1, poi quella 2), ecco che non si misura sempre lo stesso volume di suono. Infatti l'altoparlante davanti emette un volume maggiore, a fianco un volume minore, sia per la forma del cono, sia per la presenza delle parti che "non suonano" tipo il cestello metallico. 
    Se si osserva il risultato ottenuto dal microfono (nella parte inferiore della fig.1) il passaggio dalla posizione 1 alla posizione 2 comporta quindi una riduzione di volume sonoro. 

    Di solito non si rappresenta l' andamento della pressione sonora in questo modo, ma sotto forma di un "diagramma polare" come quelli sotto (figure 2 e 3). Qui naturalmente si fa compiere al microfono un giro completo, di 360 gradi, e si può studiare come varia il volume del suono al variare dei vari angoli. In pratica non si fa girare il microfono ma l'altoparlante; questo è tuttavia un dettaglio insignificante ai fini pratici. Il principio ispiratore di questi diagrammi non è semplicissimo (quando la linea si allontana dall'altoparlante significa che lì vi è un volume superiore, quando la linea si avvicina significa che il volume diminuisce). Ma per esperienza so che la lettura di questi diagrammi è piuttosto intuitiva, e quindi non mi soffermerò più di tanto. 

fig.1: misurare il volume
del suono ad angoli diversi 
Fig.2: diagramma polare 
di un woofer (toni bassi)
Fig.3: diagramma polare 
di un tweeter (toni acuti)
 
        Osserviamo con una certa attenzione i due diagrammi qui sopra, uno ottenuto da un woofer (a sinistra) e uno da un tweeter (a destra) della stessa cassa acustica. Si vedrà che allo spettatore posto davanti alla cassa acuti e basi paiono allo stesso volume sonoro. 
        Infatti a 0 gradi la distanza tra la linea e l'altoparlante è la stessa. Ma se si gira attorno alla cassa la differenza diviene enorme: a 90 gradi il volume dei bassi è più del doppio rispetto al volume degli acuti! 

        Questo cosa comporta? Che quando si fanno le misurazioni standard della cassa acustica (in camera anecoica *) la risposta in frequenza della cassa sembra lineare: infatti, se tutte le riflessioni vengono assorbite dalle pareti, il microfono (e l'ascoltatore) posto davanti riceve solo il suono diretto, con eguale volume. Ma se immaginiamo che l'altoparlante sia in un ambiente domestico, dove avviene il fenomeno delle riflessioni descritto, ecco che pareti, soffitto, mobili, ecc. "riflettono" le onde sonore che arrivano dalle varie direzioni, e l'ascoltatore "ricapta" parte di questo suono irraggiato, il cui volume si va a sommare (anche se un po' ritardato come detto nella pagina precedente), si somma -dicevo- a quello del suono diretto. 

        Ne consegue che: il volume prodotto da un altoparlante onnidirezionale risulta alla fine più elevato di quello emesso da un altoparlante con unn direzionalità più spiccata (come quello a destra) anche se il grafico della risposta in frequenza misurata in condizioni standard è lineare. Un altoparlante ( o una cassa) onnidirezionale cede alla stanza una quantità totale di suono molto maggiore
        Questa quantità di suono in parte viene recuperata per via delle riflessioni, e si somma al suono diretto, aumentandone il volume ascoltato.

 
Fig.4 - Nell'ambiente 
reale  non conta solo  
il volume emesso 
frontalmente,   
ma conta anche  
il volume emesso  
ai lati, perchè  riflesso 
verso
l'ascoltatore ---
 
        I grafici sopra erano dei grafici schematizzati, disegnati per rendere chiaro il discorso. Vediamo qui a fianco invece dei grafici reali, fotografei di un diagramma polare ottenuto realmente in un laboratorio di misura su casse normalmente presenti sul mercato. Si può vedere che la differenza di energia sonora ceduta all'ambiente alla frequenza più bassa (in alto) è enormemente maggiore di quella ceduta alla frequenza più elevata. 
        Si potrebbe dire che le frequenze basse sono buttate nell'ambiente in una quantità che è quattro o cinque volte rispetto alla quantità degli acuti. 
        Questa osservazione dovrebbe far riflettere sul significato di una curva della risposta in frequenza misurata senza tener conto di questo fenomeno, che presenta (erroneamente) acuti e bassi come se fossero in eguale quantità. 

        Se la stanza fosse perfettamente riflettente, si avrebbe insomma una risposta in frequenza agli acuti "soffocata" dalla risposta dei bassi. 

        In realtà la stanza non riflette tutto, e parte dei bassi viene assorbita. Ma anche parte degli acuti viene assorbita, ed anzi i comuni arredi domestici assorbono più facilmente gli acuti che non i bassi. 
        In pratica, cambiando ambiente si può alterare la risposta in frequenza di una cassa in modo simile a quanto rappresentato nella figura 7. 
        Non ci si lasci ingannare dalla similitudine delle tre curve: ad occhio la differenza può sembrare poca, ma trattandosi di una rappresentazione su una scala logaritmica (in dB) vi è una differenza enorme. Tra 50 e 100W di potenza vi è uan differenza di soli 3dB. molto meno della differenza registrata tra queste curve attorno ai 500 Hz. Quindi, il volume di certe frequenze (cambiando ambiente) cambia più della differenza che si ha tra un amplificatore da 50 e uno da 100 watt! 

        Da tutto questo discorso esce per lo meno una conclusione: la risposta in frequenza di un altoparlante (o di un sistema di altoparlanti) è pesantemente influenzata dalla stanza in cui viene collocato. 
        . 
         

 
fig.5 - diagramma di una cassa  in commercio 
realizzato con una frequenza di  500 Hz.

 
fig.6 - diagramma polare reale della stessa cassa 
della figura 5, nelle stesse condizioni di misura 
ma registrato a 8000 Hz
 

 
fig.7 - Misura in 3 diversi ambienti di dimensioni simili.

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