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Diffusore “F C1� Caratteristiche e Dati Tecnici Carico Acustico bassa frequenza
DCAAV (Doppio Carico Asimmetrico A Vista)
Tipo
da piedistallo
Configurazione
2 Vie + Tweeter posteriore di compensazione del campo riverberato.
Altoparlanti
1 Woofer Mivoc WPP180 a cono da 180mm in polipropilene con rifasatore a ogiva e doppio magnete schermato 1 Tweeter frontale Tang Band 27-847S da 28mm a cupola morbida con magnete in neodimio e volume di carico posteriore 1 Tweeter posteriore Hi-Vi TN25 da 25mm a cupola morbida con magnete in neodimio e volume di carico posteriore
Dimensioni
500 x 220 x 370 mm (A x L x P)
Struttura
I pannelli superiori, inferiori e anteriore sono realizzato in legno massello, mentre i pannelli laterali sono costituiti da un sandwich composto da MDF e multistrato. Pannello posteriore in multistrato.
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INDICE
1.
Descrizione dell’obbiettivo...................................................................................................... 4
2.
Componenti utilizzati.............................................................................................................. 8
3.
Procedure di calcolo ............................................................................................................. 10
4.
Piani di costruzione .............................................................................................................. 20
5.
Fotografie della realizzazione............................................................................................... 23
6.
Commento ai risultati ........................................................................................................... 23
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1. Descrizione dell’obbiettivo Il diffusore “FC1” nasce dalla richiesta di realizzare un diffusore che avrebbe dovuto soddisfare i seguenti requisiti: 1. Tipologia: diffusore da supporto di dimensioni medie, comunque in grado di riprodurre in modo egregio le basse frequenze senza richiedere l’uso di un sub woofer. 2. Uso di componenti schermati per permetterne l’utilizzo nelle vicinanze di schermi televisivi CRT. 3. Budget economico per i soli altoparlanti di circa €150 per entrambi i diffusori 4. Riproduzione di un’ampia e realistica “Scena acustica”
Da queste linee guida ho iniziato ad elaborare il progetto per questo diffusore che mi è stato commissionato dal mio amico falegname ed ebanista Cosimo, e già a questo punto è nato il nome del diffusore “FC1” ovvero: 1° diffusore progettato da Franco per Cosimo. A questo punto prima di tutto ho deciso il tipo di caricamento, per poter soddisfare il punto 1 dovevo utilizzare un woofer da circa 160mm o leggermente maggiore, in un box di dimensioni medie potevo optare per il classico Bass Reflex, ho escluso a priori la cassa chiusa che reputo ottima ma in presenza di woofer di dimensioni maggiori e ho anche escluso linee di trasmissione perché non ero sicuro di riuscire a farla rientrare nello spazio a disposizione. Tuttavia c’era un carico particolare che mi incuriosiva: il DCAAV ovvero “Doppio Carico Asimmetrico A Vista” o Doppio Reflex asimmetrico. Questo sistema di caricamento studiato e descritto ampiamente da Gian Piero Matarazzo consiste in due risonatori in serie accordati ed è solitamente realizzato come illustrato schematicamente nel seguente disegno.
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I vantaggi principali di questo caricamento rispetto ad un classico Bass Reflex sono: un maggiore controllo dell’escursione, una pendenza di attenuazione minore (che si avvicinerà alla pendenza di una cassa chiusa) e la possibilità di utilizzare con buoni risultati woofer con Qts non molto bassi (ma non andrei oltre il valore di 0,7) i quali utilizzati eventualmente in un Bass Reflex sarebbero difficili da gestire.
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Questa è una prima bozza di quello che avevo pensato di realizzare
Una volta deciso il caricamento in bassa frequenza c’era da stabilire la configurazione generale del diffusore. Sicuramente sarebbe stato un due vie ma… Devo premettere che negli ultimi periodi ho dedicato parecchio tempo a leggere con molto interesse gli studi fatti dal grande Renato Giussani dal quale ho appreso tanto, dalle nozioni fondamentali di acustica fino ad arrivare ai concetti di “Distribuzione dello Spettro” passando dalle trattazioni sulla percezione acustica! Da queste sono scaturite una serie di considerazioni e spunti in modo particolare sull’aspetto “Campo diretto e campo riflesso”.
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• Prima considerazione: Moller e Bose
Questo grafico (la famosa curva di Moller) è strato tratto da un articolo di Giussani apparso su Audioreview n.46, e mostra l’andamento ritenuto ottimale per la risposta in frequenza dei sistemi di diffusione sonora domestica. Come si può leggere dalle note originali la curva è stata dedotta dopo alcuni studi effettuati da Henning Moller della Bruel & Kjaer. Per quale motivo questa curva è stata preferita ad un andamento perfettamente lineare? La risposta più plausibile l’ho avuta leggendo un intervista fatta ad Amar Bose il quale afferma che tale curva non sia logica per il motivo che un sistema di riproduzione dovrebbe riprodurre esattamente lo stesso equilibrio di livelli, tra le varie frequenze, che c’era nell’evento musicale nel momento i cui è stato registrato dal vivo. Quindi senza introdurre differenza anche sostanziali del livello tra basse e alte frequenza come propone Moller. Allora come mai esiste tale curva? E qui vi trascrivo le parole di Amar Bose: “…se volete sapere perché la gente pensa che questa sia la curva migliore questo è molto semplice. Se usate un altoparlante a radiazione diretta (sapete che durante un ascolto dal vivo il suono raggiunge l’ascoltatore da molte direzioni) quando voi concentrate il suono direttamente verso l’ascoltatore vi è uno strano effetto psicoacustico per il quale il suono sarà troppo penetrante alla alte frequenze; così vorrete attenuare gli alti per minimizzare la loro eccessiva presenza.” E ancora: “…ma se fate un sistema nel quale il suono raggiunge l’ascoltatore da più direzioni, allora il miglior risultato sarà con uno spettro piatto, perché in questo modo sarà possibile ottenere lo stesso bilanciamento fra frequenze basse e alte che si ha nell’esecuzione dal vivo…”
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Probabilmente Bose ha ragione, ma anche la curva di Moller ha i suoi innegabili vantaggi (specialmente nel caso di diffusori a radiazione diretta). Come affronta Bose praticamente il problema? Come riferito da Giussani in alcuni suoi articoli Amar Bose insiste con grande convinzione che bisogna ridurre il rapporto suono diretto/riflesso il più possibile, il quale nei diffusori convenzionali e molto sbilanciato a favore del suono diretto. E a dimostrazione della convinzione di Bose possiamo osservare le varie realizzazioni della stessa Bose di filosofia “Direct/Reflecting”, ad esempio per le Bose 901 viene dichiarato che solo l’11% dell’energia acustica viene emessa direttamente verso l’ascoltatore mentre la restante 89% e diretta verso le varie pareti che rifletteranno il suono.
• Seconda considerazione: Allora riflettiamo tutto? Dalle considerazioni appena fatte se ne deduce che è possibile cercare di percorrere una strada un po’ diversa dei sistemi convenzionali (a radiazione prevalentemente diretta). Tuttavia la soluzione di irradiare la maggior parte dell’energia sonora verso le pareti non può essere una soluzione sempre auspicabile. La maggiore pecca di questo tipo di radiazione è quella di avere un rapporto di emissione Anteriore/Posteriore non congruente con quanto viene presupposto dalle tecniche di registrazione normalmente usate. Anche nei diffusori omnipolari, bipolari o dipolari si verifica lo stesso tipo di incongruenza, ma bisogna ammettere che spesso questo tipo di diffusori riescono a coinvolgere l’ascoltatore grazie proprio alle riflessioni ambientali. In tutto questo un altro fattore molto importante è l’ambiente dove vengono ascoltati i diffusori: dimensioni, geometria, assorbimento acustico delle pareti e pavimento influenzano pesantemente i risultati.
•
Conclusioni: Emissione posteriore controllata!
Una strada che mi è sembrava percorribile è stata quella di adottare per il diffusore “FC1” una Emissione Posteriore Controllata, ovvero: un trasduttore posto sulla parete posteriore del diffusore atto a riequilibrare il rapporto fra suono diretto e suono riflesso, lo stesso avrebbe dovuto avere un controllo del livello, in modo da poter variare il su detto rapporto in funzione di: a) ambiente destinato all’ascolto (quindi: distanza dalle pareti, assorbimento delle stessi ecc...) b) genere di musica c) tipo di ripresa utilizzata nella registrazione dell’evento musicale d) gusti personali Chiaramente ci sono una serie di aspetti secondari da affrontare come le reciproca interferenza tra emissione anteriore e posteriore e la conseguente creazione di lobi di emissione. Posso quindi affermare che l’obbiettivo principale di questo diffusore è proprio quello di sperimentare e verificare praticamente se la teoria delle menzionate considerazioni da dei risultati apprezzabili, il tutto aggiungendo un tweeter in più ad un classico due vie e magari adottando un posizionamento particolare dei diffusori. 7
2. Componenti utilizzati Per la realizzazione del diffusore ho dovuto effettuare una ricerca vincolato dai requisiti 2 e 3, ovvero componenti schermati, costo non elevato e per quanto possibile buona qualità generale. Facendo ricerche su negozi on-line anche internazionali ho notato questi Woofer:
Mivoc WPP 180
Il costo di un woofer di 35€ unito ad altre caratteristiche quali: la schermatura magnetica, la risposta con una buona linearità, l’ogiva rifasatrice che avrebbe assicurato una emissione fuori asse migliore e i parametri adatti al tipo di carico da me ipotizzato hanno fatto cadere la mia scelta proprio su questo componente.
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TangBand 28-847S
Per il Tweeter ho scelto un modello delle Asiatica Tang Band della quale ho sentito vari pareri positivi, le principali caratteristiche di questo componente sono: una frequenza di risonanza molto bassa (600Hz), camera posteriore di risonanza, flangia dalle dimensioni molto contenute per permettere di avvicinare i centri di emissione dei vari componenti, magnete in neodimio, e anche per questo componente buona linearità (ma è bene non farsi ingannare dal grafico del produttore asiatico che utilizza una scala del livello di ben 100dB!). Costo: € 22,50 l’uno.
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Hi-VI TN25
L’Hi-Vi TN25 è il tweeter che si occuperà dell’emissione posteriore, questo componente ha molte caratteristiche in comune con il TB 28-847S quali: volume di carico posteriore, magnete in neodimio, flangia ridotta al minimo. La frequenza di risonanza è posta a 1500Hz. Questo tweeter e costruito e rifinito veramente bene specialmente se si tiene conto del costo, solo €11,00 !
3. Procedure di calcolo Bassa frequenza Per il caricamento delle basse frequenza ho usato il programma DCAAV2 in Ms-Dos realizzato da Gian Piero Matarazzo. Da una prima simulazione utilizzando i parametri forniti dal costruttore del woofer ho ottenuto la curva che si può vedere qui di seguito, che ho reputato soddisfacente.
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Simulazione utilizzando i parametri forniti
Il volume totale inferiore a 24 litri rientrava nelle prerogative quindi ho iniziato il disegno del mobile (vedere il capitolo Piani di Costruzione). Intanto i vari componenti ordinati sono giunti a casa e dopo un primo controllo sono passato all’importante fase di rodaggio dei woofer al termine della quale ho rilevato, con l’aiuto di Speaker Workshop, i parametri:
Ed ecco la prima nota dolente che mi ha fatto rimpiangere il Made in Italy: i parametri rilevati sono sostanzialmente diversi da quelli dichiarati e per di piĂš la tolleranza tra i due woofer non e proprio minima. Nella schermata sopra riportata si possono leggere i parametri immessi per la simulazione questa volta con i parametri reali, ed ecco il miglior risultato che sono riuscito ad ottenere nei limiti di spazio ormai stabiliti.
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L’andamento della risposta è caratterizzato da una doppia pendenza, l’intervallo da 80 a circa 35 Hz ha un andamento simile ad una sospensione pneumatica per poi scendere ripidamente al di sotto di tale frequenza. Ho effettuato varie prove di ascolto dopo la realizzazione provando vari accordi, è questo è stato il più soddisfacente, anche la simulazione è stata abbastanza attendibile.
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E questa è la risposta e l’impedenza del Woofer (senza filtro) montato sul mobile definitivo:
Per la parte bassa della misura c’è da fare un’ osservazione, essendo effettuata in campo vicino questa misura non tiene conto del carico offerto dalle dimensioni del pannello dove è montato il woofer. Questo vuol dire che se non vengono adottati particolari accorgimenti nella realizzazione del filtro si avrà una risposta in bassa frequenza non in linea con il restante spettro sonoro (altro che curva di Moller!) Questa è una simulazione abbastanza attendibile di quello che succede se un altoparlante a risposta lineare verrebbe montato su un pannello di dimensioni uguali a quelle usate in questo diffusore.
Per effettuare una constatazione pratica è sufficiente effettuare una misura in ambiente in campo lontano non finestrato. 13
Questa è una prima misura in ambiente sul diffusore FC1 trascurando l’effetto appena menzionato:
L’andamento in salita della risposta conferma quanto appena detto.
Filtro crossover Per la messa a punto del filtro ho utilizzato il software Audio per Windows (AFW) della TechniPress. Lo studio è iniziato prima della realizzazione del diffusore iniziando a stabilire la disposizione dei componenti sul pannello frontale cercando la migliore posizione per minimizzare i fenomeni di diffrazione ai bordi del pannello, tuttavia ho preferito scegliere una posizione del tweeter non molto decentrata per evitare particolari direzioni di emissione. Una volta montati i componenti sul mobile definitivo ho rilevato: impedenza, risposta e fase acustica. I rilevamenti del Woofer si possono vedere nel paragrafo precedente, qui di seguito sono riportati quelli dei tweeter:
Misure del TB 28-847S
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Misure del Hi-Vi TN25
Come si può notare questi due tweeter hanno un andamento della risposta molto simile, il motivo principale e proprio il posizionamento sul pannello che è identico per entrambi i tweeter. Dopo avere simulato svariati filtraggi per ordine di pendenza, frequenze di taglio ecc… ed averne realizzato ed ascoltato alcuni tra i più significativi sono giunto a quello definitivo che ha la seguente risposta
Risposta elettrica del filtro
Si può osservare prima di tutto la compensazione adottata per ovviare all’inconveniente relativo al carico offerto dal pannello. Ho attuato una dolce attenuazione fino alla frequenza di incrocio, posta a 2000Hz, tramite una grossa induttanza da 3mH avvolta in aria con del filo di rame da ben 1,25mm per contenere il più possibile la resistenza. Oltre tale frequenza la 15
pendenza aumenta notevolmente per rendere del tutto inoffensivi i fenomeni di Break Up del cono in propilene. Il ramo del tweeter è un passa alto del secondo ordine elettrico con una cella RLC parallela in serie al tweeter, quest’ultima è stata necessaria per attenuare un picco nella risposta a circa 10000 Hz. Per ultimo sul ramo del tweeter posteriore ho posto una resistenza da 2,7 ohm che oltre ad attenuare l’emissione del tweeter serve a non far scender il modulo dell’impedenza oltre i limiti. Dopo questa resistenza troviamo una cella del secondo ordine elettrico identica a quella utilizzata sul tweeter principale, su questo tweeter non è stata necessaria nessuna cella di equalizzazione, ma troviamo l’attenuatore di livello regolabile che ci serve per equilibrare l’emissione riverberata.
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Risposta dei singoli componenti filtrati e risposta totale. 20°
Fase acustica degli altoparlanti filtrati
Un altro importante fattore che ho voluto curare in questo diffusore è la fase acustica, quindi l’allineamento temporale dei centri di emissione di woofer e tweeter nei dintorni della frequenza di incrocio. Visto che non avevo previsto nessun tipo di allineamento fisico dei centri di emissione dei componenti ho dovuto lavorare molto sullo studio della configurazione del filtro in modo da ottenere una buona sovrapposizione delle fasi senza tuttavia ricorrere a particolari celle di ritardo (utilizzate in alcuni casi a tale scopo).
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Come si può vedere alla frequenza di incrocio e nelle vicinanze la sovrapposizione delle fasi è buona ed è limitata a pochi gradi di differenza. Anche per posizioni di ascolto fuori asse le fasi relative restano abbastanza stabili.
Risposta in ambiente in asse
La risposta in ambiente mediata ad 1/3 di ottava mostra una buona linearità, il buco nella risposta a circa 50Hz è dovuto alle prime riflessioni ed è da limitare con un accurato posizionamento del diffusore rispetto alle pareti laterali. Tutti i livelli sonori nei vari grafici sono arbitrari e puramente indicativi.
Posizionamento Altro aspetto molto importante per completare la trattazione di questo diffusore è il loro posizionamento, infatti un posizionamento non proprio convenzionale ci dovrebbe aiutare nel compito che mi ero prefissato all’inizio: aumentare il campo riverberato ed evitare il fastidio e la fatica d’ascolto della radiazione “troppo” diretta. A questo scopo mi sono rifatto al sistema RLX (Right Left crossed) della CHARIO che per alcuni aspetti ricorda i sistemi si dispersione orizzontale DSR di Giussani.
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Riporto alcune note tratte da documentazione CHARIO: “La disposizione RLX prevede l’orientamento dei diffusori destro e sinistro lungo le diagonali di un quadrato il cui lato è pari alla distanza tra gli stessi. Il nuovo equilibrio, tra energia diretta ed energia riflessa, facilita la fruizione musicale, annullando virtualmente la fatica d’ascolto e regalando momenti di raro coinvolgimento emotivo”.
Come si vede dalla raffigurazione l’orientamento dei diffusori non è diretto verso l’ascoltatore ma l’emissione diretta, in special modo ad alta frequenza essendo molto direttiva, è diretta verso la pareta laterale e da questa alle altre pareti e superifici della nostra sala d’ascolto, questa insieme all’emissione posteriore daranno luogo ad un campo riflesso che dovrebbe essere di grande aiuto nella creazione di una scena acustica ampia e realistica.
Un altro vantaggio non indifferente di questo posizionamento è di avere un buon risultato di ascolto anche per posizioni non perfettamente centrali, infatti un po’ come nel sistema DSR (Distribbuted Spectrum Radiation) si ha una correzione timbrica e prospettica assente nei diffusori tradizionali. (Chiunque vuole può approfondire questo argomento ampiamente trattato sul sito internet di Renato Giussani: www.renatogiussani.it)
Ma affinche questo posizionamento sia possibile è necessario che il diffusore abbia una risposta il più lineare possibile non tanto in asse quanto per posizioni fuori asse.
Come si può vedere dalla seguente immagine la risposta in blu è in asse mentre la rossa a 30° è evidente che a 30° si ha una migliore regolarità generale!
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4. Piani di costruzione Questi sono i disegni 3D del diffusore FC1
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E qui sono riportate le misure
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5. Fotografie della realizzazione
6. Commento ai risultati Il risultato considerando anche il costo abbastanza contenuto degli altoparlanti è tutto sommato soddisfacente. Ma voglio soffermarmi sugli accorgimenti adottati in questo diffusore, il tweeter posteriore fa notare positivamente la sua presenza, durante l’ascolto di alcuni brani attenuando del tutto l’emissione posteriore si ha una netta sensazione di appiattimento dell’evento sonoro, mentre nel caso di abuso dell’emissione posteriore si può avvertire un’enfasi del campo riverberato alle alte frequenze che potrebbe far apparire la riproduzione poco reale. Ma con un’attenta regolazione e il giusto posizionamento si può godere buona scena acustica, e di una posizione di ascolto svincolata dal canonico vertice di ascolto.
Zuppa Franco E-mail: franco.zuppa@ivpcmf.it
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