Parliamo di progettazione di diffusori...?

[F.Calabrese]

Mi ha positivamente colpito il thread sulle Wilson Sophie... viewtopic.php?f=5&t=9371

In effetti sarebbe una bella idea ripercorrere le tappe di un progetto, qualora questo progetto fosse per davvero interessante, come lo era -per esempio- quello delle Wilson Watt+Puppy.

Accade invece spesso, come nel caso dille Sophie (o Sofia), che il diffusore nasca come l'ennesima anatra zoppa, per tutta una serie di motivi che andiamo qui sotto a discutere, in modo che la discussione sia valida anche per le decine, anzi centinaia, di diffusori che condividono gli stessi limiti progettuali.

Ora andiamo al sodo, ed ipotizziamo di essere al posto del progettista incaricato di proporre e mettere a punto il "nuovo modello" per una casa prestigiosa, come la Wilson, ma anche per la B&W o la Pro-Ac o la Sonus Faber e via di seguito.

La prima difficoltà che affronterà il progettista sarà quella di non eccedere con l'ingombro.

Sappiamo tutti che le Leggi della Fisica impongono un compromesso tra tre grandezze fondamentali per la progettazione, che sono l'ingombro, l'efficienza e l'estensione verso il basso della risposta. Infatti un diffusore molto grande potrà essere efficiente e magari avere anche una risposta estesa in basso, ma se ne riduciamo la cubatura dovremo rinunciare o all'efficienza o alle frequenze più basse, oppure ad un poco di entrambe. Vediamo quanto...

La tabella qui sotto, presa dal fondamentale contributo di Richard Small sul Journal of AES, mostra i limiti fisici invalicabili quando si adotta la configurazione "sospensione pneumatica", vale a dire la cassa chiusa posteriormente ai woofers. Tenete presente che all'UN per cento di rendimento corrisponde un valore di 92 dB/1W/1m nel caso in cui il woofer sia collocato a parete o a pavimento, oppure di 86 dB/1W/1m se parliamo di un diffusore da stand o tower (con woofer alti da terra).

Small_ClosedBox_tradeoff.jpg (225.46 KiB) Visto 3517 volte

Come potete vedere, per ricavare appena l'UN per cento di rendimento e per avere una risposta estesa fino a 30 Hz occorrono 170-180 litri di volume interno... indipendentemente dalla scelta di impiegare un solo grande woofer (un 15"/38cm) o due-tre coni più piccoli...
Diciamo che la scelta dei due-tre coni piccoli si rivelerà penalizzante in termini di efficienza (perché uno solo di essi sarà vicino al pavimento, se non si tratta di un diffusore da stand, caso in cui siamo in ogni caso penalizzati...), ma sarà anche quella che consente una eventuale maggiore potenza sopportata (se i woofers sono ben realizzati) ed un taglio sicuramente migliore a frequenze più alte (il che farà lavorare meno il midrange).

Ora pensateci: quanti diffusori a sospensione pneumatica hanno un volume interno di quasi 200 litri, per ricavarne soli 92 dB/1W/1m... nel migliore dei casi...??? Roba del genere si trova solo nei vecchi cataloghi degli anni '70, p.es. alcuni modelli Bozak...


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F.C.

[F.Calabrese]

Dagli anni '70 in poi, proprio grazie agli studi di Neville Thiele e Richard Small, si è visto che conveniva assai impiegare la configurazione bass-reflex, che -a parità di frequenza di taglio inferiore e di efficienza- permetteva di adottare ingombri più "domestici"... come possiamo dedurre dall'analoga tabella, sempre di R. Small, questa volta relativa appunto ai limiti fisici dei diffusori reflex.

Small_Reflex_tradeoff.jpg (204.56 KiB) Visto 3516 volte

Adottando la configurazione reflex possiamo dimezzare il volume e raddoppiare l'efficienza, rinunciando solo alle frequenze comprese tra 30 e 40 Hz...

80 litri sono comunque un ingombro non trascurabile, anche perché stiamo parlando del volume interno del diffusore, le cui pareti spesso sono ricurve o inclinate, ed anche spesse almeno un paio di centimetri...

E poi cosa vuol dire "il doppio di efficienza"...? Siamo passati dall'uno al DUE per cento, vale a dire a 95 dB/1W/1m se il woofer è collocato a parete o a pavimento, oppure 89 dB/1W/1m se parliamo di diffusori da stand o tower (con woofer non a terra). Non proprio un granché, ma i 40 Hz ci servono, anche perché sono già a -3 dB e lo sono nel caso di un diffusore ideale, privo di perdite.

I diffusori reali di perdite ne hanno, ed anche notevoli, specie appunto quelli bass-reflex, i cui condotti sono affetti da turbolenze che generano distorsione: non poca !

Quindi abbiamo già individuato un criterio interessante: se parliamo di diffusori il cui volume interno è inferiore ad 80 litri... beh... aspettatevi un compromesso decisamente al ribasso, sia in termini di efficienza che di risposta in basso...!!!


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F.C.

[F.Calabrese]

Ora parliamo di distorsione nei condotti reflex... Guardate qui sotto...

Harwood_Vent.jpg (207.06 KiB) Visto 3510 volte

La fonte è più che autorevole: nientemeno che Harwood, della BBC... (!!!)

SI'... avete visto bene, per riprodurre in modo indistorto appena 103 dB in un ambiente di 60 metri cubi (=normalissimo) occorrerebbe un condotto della bellezza di 14 (quattordici) centimetri di diametro, ovvero un condotto da 10 cm. per ciascuno dei due diffusori, nel caso di un accordo a 40 Hz.

Ma noi sappiamo tutti che per riprodurre un transiente di grancassa in un pieno orchestrale occorrono anche dieci decibel in più, per cui i nostri condotti emetteranno distorsione alla stra-grande...!!!

E quale tipo di di distorsione...? Beh... guardate qui sotto quante armoniche di alto ordine ha rilevato Alex Salvatti -della JBL- citando anche John Vanderkooy... altro esperto stellare... 8con un condotto di normalissime proporzioni)

Salvatti_VentDist.jpg (310.13 KiB) Visto 3510 volte

Notate la progressione: la distorsione c'è anche a livelli decisamente bassi (qui la misura è ad appena un metro) e cresce gradualmente. L'eventuale profilazione del condotto migliora il risultato, ma non lo stravolge di certo in meglio.

Siamo quindi arrivati ad un secondo criterio progettuale: nei diffusori di normale ingombro, dove non si possono impiegare condotti reflex di enorme diametro, le prestazioni del diffusore sono INEVITABILMENTE LIMITATE proprio dalla distorsione creata dai condotti reflex.

Quindi è inutile adottare un woofer ultra-perfetto e costosissimo... se in ogni caso ci troveremo a riscontrare livelli di distorsione di vari per cento, causati dalle turbolenze nei condotti reflex... peraltro a livelli d'ascolto assolutamente normali...


Qui mi fermo per un poco, invitandovi a riflettere sulla profonda inutilità dei "piccoli diffusori costosi", come le Sonus Faber Extrema, tanto per citarne uno.

Più tardi conto di affrontare il problema delle distorsioni da Modulazione ed il problema del progetto dei filtri di crossover.


Saluti
F.C.

[Luca Anzalone]

Grazie Fabrizio, molto interessante e chiarissimo! Tutti concetti che grazie a questo forum sento ormai “miei” da diverso tempo, e penso valga per il 90% di chi legge qui.
In quest’ottica, prima ancora che fosse concepito il progetto di Nessie che poi ho sposato, mi stavo all’epoca orientando verso le Klipsch Cornwall IV, che avrei pilotato con un valvolare (Doge 10) dual class (30 watt in classe A o 60 Watt in classe AB), da prendere anche quello.
Non a caso le Cornwall sono concepite per essere collocate a parete (anzi, in angolo), hanno un’alta efficienza, alto litraggio, grosso woofer da 38 (vicino al pavimento), grossi condotti bass reflex anteriori, medi e alti caricati a tromba (sulla cui qualità e riuscita non ho alcuna idea, non avendole mai potute ascoltare, qui sentirei volentieri una tua opinione a riguardo), baffle molto largo e, non ultimo, un bellissimo aspetto da “cassa seria” di una volta. Si potevano portare a casa con 6000 € circa, non bruscolini ovviamente ma un prezzo quasi “onesto” rispetto ai prezzi doppi, tripli, quadrupli, quintupli di Focal, B&W, Sonus Faber e “compagnia distorcente”. Poi è arrivato Nessie e quindi ovviamente idea accantonata

[F.Calabrese]

La differenza tra le Conwall (attuali) e Nessie è abbastanza intrigante.

Le Cornwall innanzitutto sono due, per cui ingombrano il doppio.

Le Cornwall hanno medi ed alti nello stesso cabinet, per cui posizionandole ad angolo si massimizzano le riflessioni da almeno una delle due pareti che formano l'angolo (oltre al pavimento). Al contrario, Nessie ha le medie ed alte a dipolo, per cui NON produce alcuna riflessione dalla parete a lato (e dal pavimento), ma solo da quella posteriore (che si può eliminare con un pannello fonoassorbente).

Le Cornwall sono diffusori reflex, mentre il Sub di Nessie è a doppia cavità, per cui più efficiente (almeno il doppio) a parità di ingombro e di taglio in basso.

Ma le due differenze maggiori sono quelle che seguono.

1)- I trasduttori impiegati nelle Cornwall sono di tipo estremamente economico, sicuramente Made in China. Quelli di Nessie li conoscete: il woofer sel Sub regge 1 KWatt ed ha la minima distorsione mai misurata su un componente di quel diametro.

2)- Dal punto di vista degli interfacciamenti, le Cornwall sono dei normalissimi diffusori. Nessie NO.


Comunque non spetta a me fare confronti, se non dal punto di vista strettamente tecnico, come in effetti ho fatto.

Sono i vostri commenti all'ascolto a spiegare meglio di me la differenza...


Saluti
F.C.

[dgs]

interessante...
ogni progetto, naturalmente è sempre un compromesso...
ma se volessimo progettare un sistema top, veramente top...
come si procede? volendo un sistema di diffusori senza grossi vincoli dimensionali, per una sal medio grande diciamo 80 metri quadrati...
senza particolari vincoli di costo, senza arrivare alle follie cessaro wilson ecc...
un diffusore senza esagerazioni fini a se stesse?
come si scriverebbe, o meglio cosa si inserirebbe...nel capitolato?

[Luca Anzalone]

La differenza tra le Conwall (attuali) e Nessie è abbastanza intrigante.

Le Cornwall innanzitutto sono due, per cui ingombrano il doppio.

Le Cornwall hanno medi ed alti nello stesso cabinet, per cui posizionandole ad angolo si massimizzano le riflessioni da almeno una delle due pareti che formano l'angolo (oltre al pavimento). Al contrario, Nessie ha le medie ed alte a dipolo, per cui NON produce alcuna riflessione dalla parete a lato (e dal pavimento), ma solo da quella posteriore (che si può eliminare con un pannello fonoassorbente).

Le Cornwall sono diffusori reflex, mentre il Sub di Nessie è a doppia cavità, per cui più efficiente (almeno il doppio) a parità di ingombro e di taglio in basso.

Ma le due differenze maggiori sono quelle che seguono.

1)- I trasduttori impiegati nelle Cornwall sono di tipo estremamente economico, sicuramente Made in China. Quelli di Nessie li conoscete: il woofer sel Sub regge 1 KWatt ed ha la minima distorsione mai misurata su un componente di quel diametro.

2)- Dal punto di vista degli interfacciamenti, le Cornwall sono dei normalissimi diffusori. Nessie NO.


Comunque non spetta a me fare confronti, se non dal punto di vista strettamente tecnico, come in effetti ho fatto.

Sono i vostri commenti all'ascolto a spiegare meglio di me la differenza...


Saluti
F.C.

Fabrizio lungi da me paragonare Nessie alle Cornwall…tant’è vero che a casa ho Nessie
Credo sia sfuggito il punto…il confronto era ovviamente, come da me sottolineato nel post, e come da thread, nei confronti delle Wilson, delle Focal, delle B&W. Insomma, rispetto alle normali tower mi sembra che una cassa commerciale concepita come la Cornwall sia progettata con più “intelligenza”, visto che rispetta diversi dei concetti qui spiegati. Viene da pensare che abbia meno difetti delle altre casse commerciali che applicano decisioni progettuali decisamente fallimentari da tutti i punti di vista.
O no? Pensavo fosse questo il concetto di questo thread…cercare di capire i pro e i contro progettuali delle casse “normali”, le tue fuoriserie non sono di certo messe in discussione!

[F.Calabrese]

...Pensavo fosse questo il concetto di questo thread…cercare di capire i pro e i contro progettuali delle casse “normali”, le tue fuoriserie non sono di certo messe in discussione!

Hai pensato bene ed in effetti la mia risposta seguiva il tuo input, spiegando come su ciascun piatto della bilancia si posson porre caratteristiche diverse, ottenendo appunto risultati diversi... (e magari a parità di costo, per l'occasione).

Ho dimenticato una cosa importantissima: le Cornwall hanno forti risonanze interne, che non si possono eliminare riempiendo l'interno di assorbente, poiché siamo dinanzi ad un diffusore reflex (che con troppo assorbente semplicemente NON funziona). E purtroppo queste risonanze si verificano a frequenze alle quali il woofer emette ancora, ancorché filtrato, perché il suo filtraggio è graduale. E questo p un problema serio quanto bene avvertibile all'ascolto.

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

interessante...
ogni progetto, naturalmente è sempre un compromesso...
ma se volessimo progettare un sistema top, veramente top...
come si procede? volendo un sistema di diffusori senza grossi vincoli dimensionali, per una sal medio grande diciamo 80 metri quadrati...
senza particolari vincoli di costo, senza arrivare alle follie cessaro wilson ecc...
un diffusore senza esagerazioni fini a se stesse?
come si scriverebbe, o meglio cosa si inserirebbe...nel capitolato?

Bellissima domanda, che merita una risposta innovativa, anzi sorprendente.

Secondo me -infatti- il modo giusto di porre la questione è quello di considerare in primis il rispetto nei confronti degli altri committenti, vale a dire quelli precedenti.
Spiego meglio. Io ho lavorato per decenni nel campo Pro, nel quale ho di necessità dovuto seguire una piccola accortezza: quella di presentare preventivi il più possibile simili ai vari clienti, o quanto meno proporzionati alle necessità. Accade infatti che in un ambiente ristretto, come p.es. è il Pro al massimo livello, i clienti finiscono per conoscersi tutti e per conoscere sempre quel che ha speso il concorrente. E non c'è nulla che irriti maggiormente un cliente che lo scoprire che qualcun altro ha avuto di meglio pagando meno: se ne ricava una pubblicità negativa terribile, che io ho appunto sempre evitato (anche a costo di perdere qualche commessa, ma raramente, anzi...!).

Quindi i miei sistemi sono ordinati per costi e prestazioni crescenti, ma sempre ben proporzionati.

Quindi partiamo dal livello "top" più basso, che è quello del Poliedro: un sistema che ingombra quanto una coppia di B&W 802 più due Sub (60x60x40), ma che ha l'efficienza di una Klipschorn ed un'assenza di distorsione che gli ha meritato il massimo punteggio (alla pari con nessuno...) da parte di un ascoltatore espertissimo come Alan1. Un sistema da 125-130 dB a quattro metri, con i Sub che cancellano le risonanze fondamentali dell'ambiente.

Volendo di più si può passare al mio remake del Paragon, che ingombra di più in cambio di una sezione medio-bassi strapotente ed ancora una volta con una distorsione da record. Qui sotto posterò l'immagine di una semionda a 300 Hz riprodotta da questo mid-basso alla bellezza di 140 dB (ad un metro), senza la minima scomposizione o sovraoscillazione. Sfido chiunque a fare lo stesso con qualsiasi diffusore commerciale, Avantgarde e Cessaro incluse.

Il gradino immediatamente successivo è occupato dal FullHorn cosiddetto "per Aleandro"£, dal nome del primo committente. Qui il medio-basso ha una banda più estesa, sia in basso che in alto, e davvero la minima distorsione fisicamente possibile. La risposta è priva delle risonanze e delle nasalità tipiche delle trombe, grazie alla duplicazione del condotto in due parti di lunghezza perfettamente eguale, ma di sezione diversa e con curvature collocate a distanze diverse, in modo appunto di annullare gli effetti negativi delle curvature del condotto. Una soluzione che nessuno ha mai impiegato prima, che io sappia.

Infine c'è quello che ancor oggi io considero il vero "Top", vale a dire il Mostro di Stereoplay, con trombe lunghissime sui bassi, che formano due fronti d'onda cilindrici infiniti, come fanno pure le trombe dei medio-bassi. Ad oggi è l'unico impianto a tromba che si interfaccia perfettamente con qualsiasi ambiente, tant'è che suonava in una stanza di appena 3,7 x 4,5 metri...

Tutti questi sistemi hanno costi ragionevolissimi (in rapporto a quelli della concorrenza) e gradualmente crescenti. La finitura incide assai, purtroppo.

Un caso a parte lo sto realizzando in questi giorni: si tratta di un Monitor da Studio a tromba (esclusi i Sub da 20 a 45 Hz), progettato per raggiungere i 140 dB di picco senza troppi problemi... Costa più dell'Aleandro e meno del Mostro, ma lo considero pericoloso, per gli impieghi domestici.

Questo sin qui è ovviamente un semplice riassunto, perché ciascun sistema ha la sua logica di progetto ed i suoi vantaggi particolari, ma SEMPRE in proporzione. Con budget superiori è sicuramente possibile ipotizzare anche di meglio: ad esempio le trombe di terza e/o quarta generazione: ma ci sono davvero, questi budget, in Italia...???

Comunque ecco qui sotto la semionda a 300 Hz emessa a 140 dB dal mio Paragon, che costa un quinto rispetto ad un sistema Avantgarde Trio con Basshorn... Notate che è registrata in ambiente, per cui quel poco che si vede come coda è appunto introdotto solo dalle riflessioni...

Paragon_LFspike_140dB.jpg (318.84 KiB) Visto 3183 volte

Saluti
F.C.

[Toscanaccio]

E’ ….. eccezionale! Ma se fai cosi si chiude subito il discorso ..
Faccio un’altra domanda … partendo da Nessie sarebbe pensabile, o meglio conveniente, modificare la parte medioalta aggiungendo una o due vie?
Il rapporto prezzo prestazioni migliorerebbe o no ? Il fatto che tu abbia proposto questa configurazione senza possibilità di miglioramenti dovrebbe già dire qualcosa ma la domanda è lecita perché qui si parla di progettazione e fare una proposta invece di un’altra può fare la differenza.