20 Hz... No, grazie !!!

[F.Calabrese]

Giorni fa mi è capitata una discussione su FB in cui un appassionato-amico-di-negoziante ha sostenuto la tesi che il mio Nessie-2 fosse un impianto inadeguato perché la sua risposta non scendeva fino a 20 Hz.

Inutilmente gli ho fatto presente che il cento per cento dei diffusori Hi-End non riesce a riprodurre frequenze al di sotto di 40-45 Hz, semplicemente perché non è possibile collocarlo in ambiente ad una distanza sufficiente dalle pareti posteriori tale da poter situare la prima cancellazione per controfase al di sotto di 20 Hz.
Che la risposta del diffusore scenda o meno fino a 20 Hz conta poco o nulla, se la riflessione dalla parete posteriore cancella quasi un'ottava tra queste frequenze ed i normali e "veri" bassi, vale a dire quello tra 50 e 70-90 Hz...

Cito ad esempio il caso delle Dynaudio Evidence, che in ambiente hanno questa risposta, nonostante siano ascoltate da vicino e ben lontane dalla parete posteriore: notate il buco, diverso nei due diffusori e che permane anche quando li si somma...

evidence_l+r_lf.jpg (78.08 KiB) Visto 3123 volte

Ma anche in altri ambienti e con altri diffusori questo problema si ripete... Qui sotto -ingrandita- la risposta in basso, in ambiente, di due B&W 800D.

800D_LF ingr.jpg (86.8 KiB) Visto 3121 volte

Potrei riportare le misure di altri trenta illustri diffusori... tutti accomunati dal fatto che -in ambiente- hanno una risposta tagliata e devastata dalle prime riflessioni. Questo è un argomento che comunque abbiamo trattato cento volte, su questo Forum...

ATTENZIONE: quella risposta non è solo quella che si vede sullo schermo dell'analizzatore, MA ANCHE QUELLA CHE SI AVVERTE ALL'ASCOLTO...!!!

Se infatti vedete un buco nella risposta misurata, statene pur certi che quelle frequenze mancheranno anche all'ascolto !!!

Purtroppo l'appassionato su FB non aveva alcuna intenzione di ragionare, ma solo di disturbare la discussione. Io comunque gli dedico questo approfondimento, che mostra anche l'enorme differenza che passa tra l'approccio di chi progetta (seriamente credo) e di chi invece affronta l'HiFi armato di una cultura fatta di depliant e di articoli su riviste al servizio degli operatori (e non degli appassionati).

Al prossimo post...
F.C.

[F.Calabrese]

Ad un progettista serio non interessa minimamente quale sia la risposta di un diffusore in camera anecoica o comunque in campo libero, anche perché in nessun caso il diffusore verrà ascoltato in condizioni simili, in ambiente.

Alle case costruttrici può far comodo pubblicizzare una risposta estesissima in basso, fino ai fatidici 20 Hz., ma né loro né le riviste che vivono di pubblicità vi diranno mai quello che comprenderete leggendo qui di seguito, cioé che PER AVERE I 20 Hz IN AMBIENTE SI FINISCE PER PERDERE MOLTO, dal punto di vista della qualità all'ascolto. E questo lo sapevano bene i progettisti di tutti i diffusori più celebrati nei decenni di Storia dell'HiFi, nessuno dei quali arrivava veramente a 20 Hz. (Tranne un sistema Infinity, l'IRS, che proprio per quello suonava malissimo...).

Provo a spiegarvi il concetto, dal punto di vista del progettista.

Partiamo dalla considerazione già proposta nel post che precede: per risolvere i problemi di interfacciamento con l'ambiente -alle basse frequenze- sono disponibili almeno tre diverse tecniche.
La migliore di queste è l'impiego della cancellazione attiva delle risonanze, che non mi risulta essere proposta da alcun costruttore di diffusori HiFi ed Hi-End, tranne che dal sottoscritto. Ne abbiamo già parlato e non mi ripeterò.
La seconda soluzione consiste nell'impiego di diffusori direttivi anche in gamma bassa: dai doppi dipoli sfalsati ai sistemi di secondo ordine, che tuttavia sono complessi da implementare ed anche abbastanza ingombranti, quando si parla di frequenze fino a 20 Hz.

La terza soluzione -intelligentissima e che dobbiamo al nostro forumer Queledsasol- è quella di collocare i Subwoofers il più vicino possibile all'ascoltatore e ben lontani dalle pareti (pavimento escluso). Io chiamo questa configurazione "Sub a tavolinetto", perché è possibile mascherare la presenza di uno o due Sub appoggiandoci sopra un ripiano di marmo o di vetro spesso, per poi collocarli in mezzo al classico tappeto, davanti ai divani. E questa è la configurazione che ho suggerito per il mio nuovo sistema "Nessie-2". E' chiaro -e non ci sarebbe nemmeno bisogno di dirlo- che per poter essere collocati in questo tipo di configurazione i Sub DEVONO essere di piccole dimensioni... al massimo quelle di uno dei soliti ampli-bidone che ora va tanto di moda mettere al centro della stanza, in mezzo ai diffusori.

Ora fate bene attenzione: se il limite di ingombro è nell'ordine dei 70-100 litri... beh... dimenticatevi le trombe tradizionali o le doppie linee di trasmissione...

Non solo, ma anche i sistemi reflex (e quelli a carico simmetrico) diventano quasi impossibili da progettare, quando occorre accordarli così in basso da ottenere una risposta estesa fino a 20 Hz. I condotti diventano infatti lunghissimi e risuonano a frequenze pericolosamente vicine a quella di taglio superiore... Vedremo più avanti che ci sono anche serissimi problemi di escursione, eccetto che alla frequenza di accordo.

Commercialmente, la soluzione più reperibile è -prevedibilmente- quella della cassa a Sospensione Pneumatica, con il solito woofer con sospensioni "a gommone", tipo quello qui sotto...

Peerless SDF375F75.png (276.97 KiB) Visto 3119 volte

Guardate bene questo woofer ed immaginatelo compiere un'ampia escursione... diciamo un paio di centimetri...
Beh... suonerà malissimo, non fosse altro che per il motivo che la superficie radiante di questo tipo di sospensioni CAMBIA a seconda del verso... (vedi qui sotto l'illustrazione di un bell'articolo comparso su AudioReview n.447, che conferma e spiega il problema...).

Cobianchi_AR447_Fig7.jpg (719.36 KiB) Visto 3119 volte

ECCO UN PRIMO MOTIVO per cui la scelta progettuale di realizzare un diffusore che scenda fino a 20 Hz. CONDANNA il diffusore ad un RISULTATO FINALE MISERANDO...

Per confermare questa tesi esamineremo i risultati della simulazione di uno tra i Sub considerati migliori, tra quelli che offre attualmente il mercato dell'HiFi.

La troverete nel prossimo post.
F.C.

[F.Calabrese]

Ecco qui il nostro Sub-esempio, un Perlisten D15S, amplificato con un (inutile) ampli da 2000 watt... Ho scritto "inutile" perché con quel tipo di woofer e con questa configurazione di diffusore (non caricato) bastano 90 watt per mandare a fondo corsa anche il più pretenzioso dei woofer (p.es. quello nella foto del post che precede, appunto sui parametri del quale ho simulato la risposta che potete vedere più in basso qui sotto...).

Perlisten D15S.png (348.85 KiB) Visto 3118 volte

Ed ecco la risposta simulata, con il woofer Peerless SDF-375F75

Perlisten D15S con Peerless SDF375.png (45.53 KiB) Visto 3118 volte

Come potete vedere, il rendimento a 20 Hz. è fisicamente limitato a 77 dB/1W/1m (0,07 per cento)...

Ma quel che più ci interessa è l'escursione, che troverete nel prossimo post.

Segue
F.C.

[F.Calabrese]

Ecco l'escursione del nostro simil-Perlisten D15S, simulata ad una potenza di 90 Watt (scelta perché l'escursione massima di questo woofer è di 24mm).

Perlisten D15S EXC 90W.png (24.23 KiB) Visto 3117 volte

AVRETE GIA' COMPRESO CHE DISPORRE DI 2 KWatt DI AMPLIFICAZIONE E' DEL TUTTO INUTILE, se bastano 90 watt per portare il woofer a fondo corsa.

Non solo, ma a 90 Watt il livello massimo che questo Sub può irradiare (ad un metro) è questo qui sotto...

Perlisten D15S max SPL 90W 24mm.png (27.1 KiB) Visto 3117 volte

Come potete vedere, a 20 Hz il massimo livello erogabile senza mandare il woofer fuori corsa è di appena 100 dB ad un metro, vale a dire 97 dB ad un metro e 40 cm. che è una distanza d'ascolto da considerare minima... (specie considerando le dimensioni di questo Sub, che sono cm. 53 x 50 x 50 ).


Segue
F.C.

[F.Calabrese]

Ora facciamo un confronto con il piccolo Sub di Nessie-2, che ingombra appena 45 x 45 x 33 cm.

Sub ANG + 2Sub a tavolinetto.png (40.2 KiB) Visto 3115 volte

Collocando il Sub in angolo, misuriamo 87 dB a cinque metri a 30 Hz, con appena DUE WATT applicati. Per arrivare ai 97 dB del Perlisten D15S occorreranno 20 watt, che al nostro piccolo Sub fanno semplicemente il solletico...(In occasione delle prime prove d'ascolto gli sono stati applicati anche 2 KWatt di picco, senza problemi o spernacchiamenti).

Ora fermiamoci a riflettere: abbiamo visto che, tagliando a 30 Hz invece che a 20 Hz. guadagniamo 10-20 dB di dinamica in più, in gamma bassa profonda.

Ora pensateci: quanti strumenti emettono tra 20 e 30 Hz...? In pratica solo gli organi a canne e le moderne tastiere, queste ultime impiegate per brani di musica elettronica o da discoteca.

Guardatela dal punto di vista del progettista: voi rinuncereste a 10-20 dB di dinamica, per quelle tre note di organo o di tastiera...? Ed accettereste l'orrenda distorsione da modulazione della superficie radiante connessa all'impiego dei woofer con le sospensioni esterne "a gommone"...???

IO NO... ASSOLUTAMENTE NO...

Piccola pausa, e domani riprendiamo con una seconda simulazione.

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

Ho aperto questo thread per raccogliere i vostri eventuali (e benvenuti) commenti.

Saluti
F.C.

[lucaesse]

Fabrizio:

... l'enorme differenza che passa tra l'approccio di chi progetta (seriamente credo) e di chi invece affronta l'HiFi armato di una cultura fatta di depliant ...

purtroppo il mondo dei depliant è molto confortevole. Le soluzioni sono semplici, difficilmente se siete disposti a spendere di più per ottenere un vantaggio lo avrete senza effetti collaterali.

Dico purtroppo perché chiunque abbia dovuto progettare qualche cosa, in qualsiasi campo, sa bene che un buon progetto è sempre frutto delle scelte migliori in fatto di compromessi. La capacità di pesare bene pro e contro è la prima qualità del progettista, se diamo per scontata una adeguata preparazione tecnica.

Siccome il mercato non lo fanno solo i produttori ma moltissimo anche i consumatori, se questi non vogliono sentir parlare degli aspetti spiacevoli un buon progetto non potrà mai essere un buon argomento di vendita. Contano le favole pubblicitarie e conseguentemente ci si devono aspettare prestazioni da favola. Letteralmente: esistenti solo nelle fiabe per bimbi.

Sarà un caso, ma praticamente tutti i diffusori che pretendono di essere di gamma alta dichiarano un limite inferiore a 20Hz; normalmente assolutamente non credibile perché non coerente con volume ed efficienza dichiarati, anche in anecoico prima di qualsiasi considerazione di interfaccia con l'ambiente.

Evidentemente se uno spende a sufficienza non gli si può negare la rassicurazione che i suoi diffusori riproducono anche le più basse frequenze udibili. Aspetto il primo che dichiari 10Hz per la buona ragione che sono fisicamente percepibili, spernacchiando i concorrenti. Poi arriverà quello che scende a 5Hz in modo da ridurre le rotazioni di fase a 20Hz... Infine qualche pubblicitario cercherà di convincerci che il diffusore XX riproduce la tensione continua: è piaciuta con gli ampli, perché mai gli altoparlanti dovrebbero essere da meno? Poi è facile, basta usare casse chiuse e istruire gli acquirenti a sigillare ermeticamente la stanza d'ascolto. Dovreste sentire il risultato: toglie il fiato!


curiosità leggendo il 3D:

il grafico relativo ai sub Nessie-2 ha i livelli relativi al punto d'ascolto?

Il sub in angolo mostra un buco centrato appena prima dei 40Hz, a cosa è dovuto? E'eliminabile? Questo sub è identico ai due vicini al punto di ascolto?

Ci sarebbe l'antica questione: "perché il beneficio dell'angolo comincia a decrescere già ben prima dei 200Hz?", ma temo che vorrai mantenere vivo l'indovinello...


Dovendo fare un sub in sospensione con i gommoni, la configurazione con due WF in push-pull, intendo entrambi radianti ma uno con magnete a vista, quanto potrebbe aiutare?


Il thread è molto interessante, devi assolutamente approfondirlo. Non solo per l'argomento in sè, ma per mostrare la complessità della progettazione, di conseguenza quanto sia insulsa l'idea che basti spendere in altoparlanti più blasonati o mobili di fattura più lussuosa per migliorare sensibilmente le prestazioni di un sistema.

Luca

[lucaesse]

sono reduce da un concerto amplificato in un teatro.

Nel pro l'incapacità dei consumatori (e qui sono pure dei professionisti) nel giudicare criticamente fa danno come nell'hi-fi casalingo, ma simmetricamente.

In teatro la situazione dei bassi è spesso migliore delle medio-alte. Oggi i bassi erano ottimi, altre volte mi è capitato di sentire la batteria priva della necessaria "fucilata", cassa predominante, potente ma "molle", basso elettrico poco intelleggibile.

Oggi invece tutto bene, si vede che i sub (una bella fila davanti al palco, non ho sbirciato la configurazione) lavoravano bene e erano ben legati al medio-basso.

Invece salendo, dove in casa il gioco si fa più praticabile, netto peggioramento. Voci maschili già con intelligibilità compromessa, femminili addirittura fastidiose nelle parti con volume più sostenuto. Magari è un po' colpa anche del teatro, pensato per la musica acustica; comunque anche questa volta un sarcastico "viva gli array!"

Luca

[F.Calabrese]

...
curiosità leggendo il 3D:

1)- il grafico relativo ai sub Nessie-2 ha i livelli relativi al punto d'ascolto?

2)- Il sub in angolo mostra un buco centrato appena prima dei 40Hz, a cosa è dovuto? E'eliminabile? Questo sub è identico ai due vicini al punto di ascolto?

3)- Ci sarebbe l'antica questione: "perché il beneficio dell'angolo comincia a decrescere già ben prima dei 200Hz?", ma temo che vorrai mantenere vivo l'indovinello...

4)- Dovendo fare un sub in sospensione con i gommoni, la configurazione con due WF in push-pull, intendo entrambi radianti ma uno con magnete a vista, quanto potrebbe aiutare?...

Innanzitutto grazie dei bellissimi spunti di approfondimento...! In ordine:

1)- Quelli relativi al Sub in angolo SI', nel senso che il Sub è a circa cinque metri dal punto di ascolto. Quelli per i satelliti ed i Sub "a tavolinetto" sono rilevati ad una distanza di un paio di metri, eguale per tutti e quattro gli elementi. In ogni caso il microfono è nel punto di ascolto.

2)- Il buco è causato da una riflessione in controfase: verosimilmente quella proveniente dal fondo della sala; si tratta però di un'armonica e non della fondamentale, che cade al di sotto della banda audio, e per questo il danno è limitato ad una banda assai ristretta.

3)- Ormai si può dire... L'angolo si comporta in realtà come una tromba (conica), per cui esiste una frequenza di taglio superiore, legata alla massa del trasduttore ed alla "superficie di gola".

4)- Hai avuto una gran bella idea, perché la distorsione causata dalla variazione dell'area radiante (vedi sotto) dovrebbe essere cancellata, o comunque ridotta alle componenti di ordine dispari. Sarebbe bello fare due misure per verificare, ma io i woofer "a gommone" li odio...

Cobianchi_AR447_Fig7.jpg (719.36 KiB) Visto 2903 volte

Quanto agli approfondimenti, ce ne sono parecchi in arrivo... --- ---


Grazie
F.C.

[lucaesse]

in questi tempi già parecchio difficili due grandi enigmi assillavano grandi e piccini.

Il primo è insoluto da ben 45 anni, mistero così fitto che neppure Ali Agca ha mai millantato di saperne qualche cosa. Cosa ci significava Andy Luotto che declamava "uvi" e sfornava galline?

https://youtu.be/V0uGTN2LlCU?t=130

Il secondo è ovviamente il problema dell'altoparlante in angolo e la sua risposta in frequenza.

Finalmente almeno uno é risolto! No, mi spiace: non è quello dell'Altra Domenica.



Fabrizio:

Ormai si può dire... L'angolo si comporta in realtà come una tromba (conica), per cui esiste una frequenza di taglio superiore, legata alla massa del trasduttore ed alla "superficie di gola".

Quindi la soluzione avrebbe dovuta essere ovvia per chi si fosse dato un'infarinata sulla teoria delle trombe?!? Ma guarda un po'...



Luca

P.S.: Fabrizio, ora puoi anche togliere il bavaglio a Ginohorn