Mezzogiorno di Suono

17 Gen 2013

di Giorgio Gianotto

Nella scorsa puntata di Mezzogiorno di Suono abbiamo esaminato, seppur in breve, il principio fisico dell’interferenza, topico per il funzionamento di una linea di suono, e definito il concetto di onda cilindrica, contrapposta all’onda sferica generata da un diffusore sonoro convenzionale. Abbiamo anche sottolineato l’abilità dell’onda cilindrica nel garantire una copertura dell’area di ascolto molto più uniforme di quella possibile con un’onda sferica. L’onda cilindrica possiede però una virtù ancor maggiore: concentra l’energia sonora in fascio molto più stretto di quello possibile con un’onda sferica. È quindi possibile indirizzare la quasi totalità dell’energia verso gli ascoltatori anziché disperderla verso il soffitto e le pareti di un ambiente. Coloro che si seguono sin dall’inizio ricorderanno che nella prima puntata di Mezzogiorno di Suono abbiamo affrontato il tema dei campi sonori diretto e riflesso e di come quest’ultimo influisca sulla percezione delle formanti che compongono un segnale vocale e, di conseguenza, sull’intelligibilità della parola.

Un’onda cilindrica crea un’intensa concentrazione di energia di campo diretto e minimizza quella del campo riflesso. Ne consegue un allontanamento della distanza critica che, ricordo, è la distanza da una sorgente sonora ove il campo diretto e quello riflesso assumono pari intensità. In un ambiente molto riverberante, la distanza critica di una linea di suono è ben superiore a quella di qualsiasi diffusore convenzionale ed è in grado di garantire una buona intelligibilità in condizioni del tutto impraticabili per tutte le altre sorgenti, senza eccezioni. Ben si comprende quindi il favore del quale le linee di suono godono in ambienti acusticamente impervi e laddove la perfetta comprensione della parola sia un must.
Ci sono ancora alcune nozioni che dobbiamo apprendere riguardo alle linee di suono: la gittata e l’angolo di copertura. Mezzogiorno di Suono

Gittata
Gittata è un termine mio personale, niente affatto standardizzato, che non ha valenza universale. Però lo trovo comodo ed appropriato; così, continuo ad usarlo, in barba alle convenzioni e al sistema MKSA. Con esso intendo la distanza massima da una determinata linea di suono entro la quale deve trovarsi l’ascoltatore per beneficiare dell’emissione dell’onda cilindrica. Sotto questo aspetto, la gittata è parente stretta della distanza critica ma dipende da parametri ben più complessi.

Nel nostro caso, infatti, il rapporto tra campo diretto e riverberato è determinato non solo dall’acustica dell’ambiente e, genericamente, dall’angolo di emissione della sorgente e dal suo puntamento ma anche da altri due fattori: la lunghezza della linea di suono e la distanza fra i trasduttori che la compongono. Il concetto fondamentale è che un’onda cilindrica non rimane tale all’infinito; progressivamente ed inesorabilmente essa tende a trasformarsi in onda sferica. Il motivo di questa trasformazione è puramente matematico, come puramente matematica è l’onda cilindrica stessa: la sua esistenza deriva da differenze di fase tra le emissioni dei suoi trasduttori e le differenze di fase dipendono dalle differenti distanze che separano l’ascoltatore dai trasduttori medesimi. Lungo l’asse di propagazione del suono – perpendicolare alla colonna di trasduttori – e a distanza infinita queste differenze sono infinitamente piccole ma, già a distanze concrete con il nostro Universo, pochi metri o decine di metri dalla sorgente, l’onda cilindrica perde buona parte della sua sostanza. Ed è lì che valutiamo la gittata della linea di suono. Dobbiamo però notare, sia detto per inciso, che in una linea di suono classica quanto detto vale per l’asse di emissione; i nulli di emissione, generalmente situati ai due poli della linea di suono, permangono all’infinito… seppur ridotti alle dimensioni di punti matematici.

Da quanto esposto, il lettore più attento avrà già ampiamente dedotto il perché la lunghezza influisca sulla gittata: ampliando le dimensioni della base, si aumenta l’angolo con il quale l’ascoltatore “vede” gli altoparlanti alle estremità della colonna e quello centrale e si aumenta del pari la distanza alla quale quest’angolo si riduce al di sotto di un determinato limite.


Quanto vale la gittata di una linea di suono? Partendo dal presupposto che il diffusore sia progettato correttamente ed operi in un ambiente caratterizzato da un tempo di riverberazione elevato (ché altrimenti non si giustificherebbe l’impiego della linea di suono), possiamo valutare che una linea di suono lunga un metro abbia una gittata di 6-8 metri; se lunga due metri, la gittata raddoppia anch’essa, arrivando a 12-15 metri. Linee di suono alte tre o quattro metri possono esibire gittate di 30 o più metri anche in ambienti, come le grandi cattedrali gotiche, caratterizzati da un tempo di riverberazione (normalizzato a 500 Hz) di 10-15 secondi.

Angolo di copertura
L’angolo di copertura è l’altro parametro significativo di una linea di suono. Come già anticipato in precedenza, non è del tutto corretto parlare di angoli di radiazione in riferimento ad un’onda cilindrica; ritengo più appropriato parlare di altezza dell’onda. Questa altezza è grossomodo pari a quella della linea di suono che la genera. Una linea lunga un metro, quindi, produce un fascio sonoro alto circa un metro; una linea di due metri un fascio alto anch’esso due metri e così via. Poiché l’energia decade rapidamente al di fuori del fascio, il corretto puntamento del diffusore assume un’importanza fondamentale e vedremo tra breve le regole pratiche del corretto orientamento di una linea di suono. Prima, però, occorre accennare ad un altro concetto fondamentale: il lobing. La linea di suono perfetta produce un’onda cilindrica di lunghissima gittata lungo l’asse di radiazione e non irradia alcuna energia in tutte le altre direzioni… ma solo nei nostri sogni. Le linee di suono reali si comportano in maniera differente e sono affette da “perdite”, a varie frequenze, verso direzioni dove non dovrebbero verificarsi emissioni.

A queste “perdite” viene dato il nome di lobing. Il fattore che più influenza il lobing è la distanza fra i trasduttori che compongono la linea di suono. Trasduttori ravvicinati tra loro garantiscono la miglior coerenza dell’emissione sonora anche alle alte frequenze e, a parità di altre condizioni, la migliore gittata (a causa del miglior rapporto tra i campi diretto e riflesso). La distanza minima fra i trasduttori di una linea di suono non dovrebbe superare 0,1 metri (10 centimetri). Una distanza di 0,05 metri (5 centimetri) è forse il compromesso ideale tra prestazioni (a larga banda) della linea di suono, complessità e costo. Ovviamente, una distanza così ridotta richiede driver di grande qualità a lunga escursione (volume/velocità), caricati acusticamente, per garantire una sufficiente emissione delle basse frequenze.

Le ragioni che hanno determinato la cattiva fama delle linee di suono per molti decenni sono la pessima qualità progettuale di moltissimi prodotti, spesso realizzati artigianalmente con driver estremamente economici, lunghezze troppo ridotte e distanze tra i trasduttori eccessive. Per non parlare dei cavi di collegamento, talvolta doppini telefonici… Tuttavia, nessun fattore ha contribuito a questa fama più dell’errata collocazione nell’ambiente, spesso enfatizzata dalla momentanea rimozione dei diffusori esistenti, di per sé collocati correttamente, per lavori murari o di pittura e la successiva reinstallazione senza alcuna scienza e conoscenza.


Le linee di suono devono essere installate in modo tale che l’area di ascolto giaccia interamente entro i limiti dl fascio sonoro prodotto dal diffusore. La Figura 1 mostra due collocazioni: la prima del tutto scorretta, la seconda accettabile. Nel primo caso, gli ascoltatori percepiscono il solo campo riflesso, e l’intelligibilità è pessima. Nel secondo caso, il fascio sonoro copre gli ascoltatori ma non garantisce la migliore uniformità di pressione sonora in tutta l’area di ascolto e non evita possibili riflessioni da parte di superfici suscettibili di produrre un’eco.
Nella Figura 2, la linea di suono è inclinata e disposta in modo che gli ascoltatori ad essa vicini si trovino al limite del fascio, dove l’energia sonora comincia a ridursi. In questo modo si ottiene una pressione sonora più limitata nelle vicinanze del diffusore e di conseguenza, unitamente ai vantaggi dell’onda cilindrica, un’eccellente uniformità in tutta l’area d’ascolto. L’inclinazione non deve essere eccessiva, pena la mancata copertura di parte dell’area d’ascolto.  


La Figura 3, infine, mostra il modo scorretto e quello corretto di sonorizzare un’area di ascolto che si estende in altezza, oltre che in profondità.

Nella prossima puntata di Mezzogiorno di Suono vedremo quali sono le altezze, gli angoli di inclinazione e le distanze corrette per le linee di suono di varie lunghezze e gittate, mostrando anche esempi della possibilità, offerta dalla tecnologia attuale, di inclinare il fascio sonoro senza inclinare fisicamente il diffusore. Un vantaggio fondamentale laddove i vincoli estetici del sito rendano improponibile installare linee di suono di lunghezza elevata con inclinazione tale da renderle esteticamente invasive.

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