La scelta di come riprodurre le basse frequenze è uno degli elementi che più di ogni altro definisce l’identità di un sistema di altoparlanti.
La configurazione adottata è infatti una scelta cruciale, capace di imprimere un carattere preciso all’intero progetto di diffusori.

La gamma bassa

Quando si parla di diffusori, le basse frequenze possono cambiare radicalmente a seconda del tipo di cassa. Un sistema Bass Reflex usa una porta appositamente accordata per sfruttare la risonanza dell’aria e “spingere” i bassi più in basso e più forte. Il risultato è un suono più pieno e potente, ideale quando si vuole sentire ogni nota profonda con grande presenza. L’unico compromesso è che la risposta ai transienti, cioè la rapidità con cui l’altoparlante reagisce ai cambiamenti, può risultare più lenta, e in alcuni casi, quando il sistema viene mal progettato, si può percepire un picco vicino alla frequenza di accordo della porta.

La sospensione pneumatica, o cassa chiusa, segue invece una filosofia opposta: il cono è tenuto sotto controllo dall’aria interna, che agisce come una molla. Il suono è più preciso, i transienti sono rapidi e la riproduzione dei bassi è lineare, ma senza quella “spinta extra” tipica del Bass Reflex. Serve quindi più potenza per ottenere lo stesso livello di pressione sonora alle frequenze più basse, e l’estensione verso queste è spesso più limitata.

In poche parole: il Bass Reflex regala bassi profondi e potenti, mentre la sospensione pneumatica assicura controllo e precisione. La scelta dipende da cosa si cerca in termini di suono e stile d’ascolto.

Ma il nostro sistema, lo dice il nome stesso è un “micro” sistema. L’uso di un altoparlante da soli 4 pollici, o poco più, limita già l’estensione verso le basse frequenze; diventa quindi obbligatorio, nel nostro caso, l’utilizzo di un allineamento Bass Reflex, che ci consente di avere almeno una larghezza di banda non troppo limitata.

Quale allineamento?

Detto questo si tratta ora di scegliere l’andamento della risposta che più si adatta alle nostre esigenze.

Negli anni ’60-’70, dapprima Neville Thiele, in Australia, ed in seguito Richard H. Small, negli USA, svilupparono un metodo matematico per collegare i parametri fisici degli altoparlanti (F_S, Q_TS, V_AS…) alla risposta in frequenza in cassa.

La loro ricerca permise di prevedere e ottimizzare l’andamento dei bassi senza dover costruire decine di prototipi.

La tabella degli allineamenti di Thiele-Small è uno strumento fondamentale nella progettazione dei diffusori, soprattutto per chi lavora con sistemi Bass Reflex. Serve a tradurre le caratteristiche elettriche e meccaniche di un altoparlante (i famosi parametri T/S) in scelte pratiche di progetto per il mobile, permettendo di predire la risposta in frequenza e il comportamento acustico del sistema.

Nelle figure che seguono sono visibili alcuni tra gli allineamenti possibili per l’altoparlante scelto per il progetto, il Dayton Audio DSA115-8. Dato che il Q_TS dell’altoparlante è circa 0,43, a causa della resistenza della bobina mobile che andremo a collegare nel filtro del woofer, l’allineamento ottimale appare attorno al B4, Butterworth del quarto ordine, che consente di avere la massima estensione alle basse frequenze consentita dall’altoparlante, mantenendo una risposta piatta e priva di sovraelongazioni.

Come si vede, si passa da una F_B di 61 Hz per il QB3 a F_B 59 Hz per il B4. Differenze praticamente trascurabili. Differenze non trascurabili si hanno invece nel volume, che passa da poco meno di 3 litri per il QB3 a quasi 5 per il C4. Anche la F_-3dB varia non di poco, passando da 71 Hz del QB3 ai 58 Hz del C4.

Quale allineamento conviene scegliere per avere la migliore prestazione in bassa frequenza?

Dipende… Volete montare questi altoparlantini su uno stand in mezzo alla stanza, come andava di moda ai tempi delle Pro AC Tablette, oppure collocarli su uno scaffale oppure su un mobile, più vicino ala parete di fondo?

Nella figura seguente sono visibili le risposte in bassa frequenza per i diversi allineamenti.

Come si vede la risposta del QB3 è quella più smorzata, e con minore estensione. Questo allineamento consente di avere un volume molto piccolo ma a discapito di una frequenza di taglio inferiore più alta. Per contro l’allineamento C4 ha l’estensione più ampia, mentre il B4 è un giusto compromesso tra i due. Da notare anche che in questo caso il C4 non presenta la tipica gobba in corrispondenza della frequenza di incrocio, ma la risposta appare, al contrario, molto regolare. Come è possibile? È possibile perché il C4 calcolato dal software in questo caso non è in effetti un C4. Dalla tabella di Thiele riportata sopra si può vedere che per l’allineamento C4 n°6 il Qts ottimale sarebbe 0,415, mentre quello dell’altoparlante utilizzato è pari a 0,43. Il software compensa questa piccola differenza con un aggiustamento della cedevolezza (con il metodo della compliance shift – o scarto di cedevolezza) che modifica i parametri dell’altoparlante per adattarli all’allineamento richiesto. Da notare che questo metodo viene utilizzato anche per calcolare l’allineamento QB3 N° 4, che richiederebbe un Qts pari a 0,303 a fronte di un valore pari a 0,43.

Molto interessanti sono le curve di MIL e MOL. Guardando attentamente si può vedere che, mentre la MOL rimane praticamente invariata nei tre allineamenti, la MIL del QB3 è di circa 150W RMS (su 8 ohm) alla frequenza di accordo mentre quella del B4 è circa 96W.

L’andamento della risposta del QB3, più smorzato degli altri, rende adatto questo allineamento se si vuole collocare gli altoparlanti vicino alla parete di fondo, per sfruttarne al meglio il naturale rinforzo, mentre gli allineamenti B4 e C4, sono più adatti per un posizionamento free standing.

Il progetto _{(finalmente!)}

Alla fine ho deciso di utilizzare una configurazione che permettesse un posizonamento degli altoparlanti sia free standing che vicino ad una parete. Come si ottiene questo? Semplice, scegliendo un volume fisso e modificando l’unica cosa che si può facilmente modificare senza dover smontare tutto: la lunghezza del condotto e quindi la frequenza di accordo.

Di seguito è possibile vedere i parametri del progetto.

Ho scelto un volume del mobile di 5 litri, che vedremo si riduce a 4 litri con l’inserimento dell’assorbente, ed una frequenza di accordo Fb di 60 Hz.

Giocando con la lunghezza del condotto sarà possibile accordare il sistema da 55 Hz fino a 65 Hz. Questo consente di adattare la risposta alle basse frequenze sia per un collocamento tablette style, cioè su stand in mezzo alla stanza, sia su scaffale, su una scrivania o su un mobile accanto al televisore (a proposito, sto progettando una versione della Micro 4 studiate proprio per essere collocate a parete, appese ai lati del televisore. stay tuned!).

Qui sotto sono visibili le curve di risposta in frequenza con le tre F_B cosiderate: 55, 60 e 65 Hz.

Il prototipo che ho realizzato utilizza un condotto idraulico da 40 mm esterni e 38 mm interni. Si può usare quello che si vuole o si riesce a trovare in commercio ricalcolando la lunghezza con il software. Giocando sulla lunghezza del condotto di accordo si potrebbero avere anche soluzioni più “estreme”: ancora più smorzate o più esaltate, sta a voi sperimentare secondo le vostre esigenze.

A presto…