Ho interrotto la prima parte affermando che i sistemi d'altoparlanti per basse frequenze sono omnidirezionali e che, proprio per questa ragione, oltre che per ragioni meramente fisiche e meccaniche, é molto difficile ottenere da essi una sensibilità elevata, almeno paragonabile a quella che si ottiene, con una certa facilità, alle frequenze medio alte; a dire il vero, per questioni di spazio, ho omesso volutamente di dire che esistono invece sistemi d'altoparlanti capaci di raggiungere alti valori di sensibilità, confrontabili direttamente.

Questi sono i sistemi a tromba; cioé quel tipo di diffusore che, sfruttando l'effetto di un condotto in espansione (la tromba appunto), posto davanti alla membrana di un altoparlante, é capace di "adattarne progressivamente" l'emissione dalla gola alla bocca, consentendo di ottenere elevati valori di sensibilità ed efficienza.

Questo fenomeno, molto utile, avviene per due ragioni concomitanti, o meglio che potremmo definire "due facce della stessa medaglia". Infatti, la tromba, determinando un adattamento dell'impedenza di radiazione vista dall'altoparlante nella sua emissione sonora nell'aria circostante (condizione tipica per un diffusore professionale, a parte quella che riguarda la sonorizzazione sott'acqua "underwater"), crea una condizione favorevole a trasmettere le vibrazioni della membrana all'aria, proprio perché modifica il modo in cui questa viene messa in movimento, sia con riferimento all'intensità, sia con riferimento alla direttività.

Non é questa la sede per entrare in dettagli approfonditi, ma credo sia intuitivo per chiunque capire, a proposito del parametro "intensità", come la membrana di un altoparlante caricato a tromba metterà in vibrazione lo strato d'aria adiacente (alla gola), il quale a sua volta, in una sorta d'effetto domino, trasmetterà la vibrazione allo strato successivo d'aria (di superficie più grande perché il condotto di una tromba è in espansione) e così via, sino allo strato in prossimità della bocca d'uscita, che trasmetterà la vibrazione all'aria circostante con intensità più grande di quella che l'altoparlante determinerebbe, a parità di potenza, se montato a radiazione diretta sul classico pannello frontale ("baffle").

Ed é altrettanto facile capire (a proposito del parametro "direttività") che, se un altoparlante a radiazione diretta deve "faticare" non poco a mettere in vibrazione, su un angolo solido di 360°, il primo strato del volume d'aria che lo circonda, mostrando una scarsa efficienza, al contrario, é facile anche capire come, lo stesso altoparlante caricato a tromba, farà una "fatica" proporzionalmente minore a mettere in vibrazione il primo strato d'aria che "incontra" su un angolo solido che è determinato dalle pareti della tromba stessa, mostrando un'efficienza proporzionalmente maggiore a quanto minore di 360° é quest'angolo solido. Spero di essere stato abbastanza chiaro in questi concetti.
A scanso d'equivoci qui sotto li trovate schematizzati in alcune immagini.

Tutti, a questo punto, si chiederanno come mai non si utilizzano esclusivamente altoparlanti caricati a tromba per la sonorizzazione professionale.

Ecco la ragione principale.

Come avviene sempre in Acustica, o meglio in Natura, ad una serie di vantaggi si oppongono una serie di svantaggi che proprio da questi derivano. In questo caso il vantaggio delle trombe rispetto agli altri sistemi sino ad oggi trovati o inventati é diminuito dalle grandi dimensioni che si rendono necessarie per il loro utilizzo, soprattutto e principalmente alle basse frequenze, dove maggiore é la necessità d'efficienza, oltre che dalla complicazione costruttiva e quindi dagli alti costi che ne derivano.

Ma perché le trombe per bassi sono necessariamente grandi?
La semplice risposta é che, se non lo fossero, anche un sistema a tromba per basse frequenze, come qualsiasi altro sistema che deve riprodurre tale banda, diverrebbe pressoché omnidirezionale.

Fig.3

Per spiegarne le ragioni si deve fare una "digressione" introducendo il concetto di lunghezza d'onda, "Wavelength" il cui simbolo é  l  ("Lambda")  e in che modo é legato al funzionamento di un sistema d'altoparlanti. Prima di descriverne la lunghezza bisogna però capire bene che cos'é un'onda sonora, "Sound Wave".

È il risultato di una perturbazione prodotta da una sorgente sonora che, propagandosi in un mezzo elastico (nel nostro caso l'aria), provoca una variazione di pressione e uno spostamento di particelle d'aria tale che può essere percepito da una persona e/o, ovviamente, rilevato da un microfono di misura.

Il termine "onda" deriva dal fatto che il suono é un fenomeno di natura ondulatoria per cui le particelle del mezzo in cui esso si trasmette entrano in vibrazione "propagando" la perturbazione alle particelle adiacenti. In questo modo la perturbazione provocata dal suono si muove sotto forma d'onde di pressione che procedono a velocità costante mentre le particelle rimangono sempre ancorate alla loro posizione originaria.
Per avere un'idea più comprensibile, evitando il classico paragone dei "cerchi nell'acqua" che un sasso provoca cadendovi, mi viene facile dire che la propagazione della perturbazione provocata dal suono (quindi del suono stesso) ricorda da vicino una "ola" in uno stadio di calcio, nella quale i tifosi, fermi al loro posto, muovono le braccia (le particelle) verso il compagno adiacente che riprende, a velocità costante, lo stesso movimento "propagando la ola" nella stessa direzione.

Definita a sufficienza "l'onda sonora" possiamo definire la lunghezza d'onda, "Wavelength": testualmente si può dire che é la distanza tra due punti successivi di massima pressione e tale distanza si calcola semplicemente dividendo la velocità del suono nell'aria, "c", per la frequenza considerata, "f".

La velocità del suono é costante a tutte le frequenze ma é influenzata dalla temperatura e aumenta di circa 0,61m/sec. per ogni grado centigrado in più. Il valore utilizzato normalmente per i calcoli, 344 m/sec., é quello a temperatura ambiente e pressione atmosferica standard, di circa 21°C.

Anch'io utilizzo questo valore in tutti i calcoli, ma suggerisco, quando il calcolo serve "sul campo", ad esempio per calcolare una linea di ritardo per un cosiddetto diffusore di riporto, di applicare la correzione necessaria legata alla temperatura, perché, soprattutto d'estate nei grandi spazi all'aperto l'errore potrebbe essere non trascurabile. Non c'é lo spazio qui per valutare meglio quest'aspetto, ma é utile ricordare che 10° C in più (31° C) corrispondono ad oltre 6 metri di maggior velocità del suono al sec., e tal errore nell'impostazione di un "delay" potrebbe alterare la qualità del risultato sonoro di uno o più "riporti".

Detto questo possiamo enunciare una prima formula per calcolare la lunghezza d'onda che utilizza le grandezze appena indicate: l = c/f

Un'altra definizione appropriata recita che la "lunghezza d'onda, l ("Lambda"), é la distanza percorsa dall'onda sonora in un periodo "T". Il periodo è esattamente l'inverso della frequenza "f", quindi T = 1/f.
"f" è la frequenza con cui avvengono le oscillazioni delle particelle nel periodo o unità di tempo "T", quindi, f = 1/T, dalla quale si ricava il valore numerico del numero d'oscillazioni in Hz (Hertz); "T" quindi é il tempo che intercorre tra un'onda di massima pressione e la successiva ad una data frequenza o in altre parole é il tempo necessario perché le particelle, perturbate dall'onda sonora, compiano localmente un'oscillazione completa.

Possiamo quindi scrivere un'altra formula per calcolare la lunghezza d'onda con questi nuovi parametri, l = c*T
Ne consegue che l = c/f  = c*T

Mi sono soffermato dettagliatamente su questi concetti e ne ho riportato le semplici interrelazioni perché non sono banali come a prima vista possono sembrare e, poiché tali concetti sono molto importanti per la comprensione di tutti i fenomeni acustici, non guasta di certo ripeterli anche alla luce dell'esperienza personale che, spesso, mi ha fatto incontrare interlocutori "titolati" un po' confusi al riguardo.

Per facilitare in modo risolutivo la loro comprensione, ma anche fornire un "promemoria" che potrà ovunque e in molte circostanze divenire utilissimo, ho deciso di realizzare schematicamente la rappresentazione grafica che riassuma, spero efficacemente, i concetti esposti, completandola con tutte le formule utili che ho enunciato in queste pagine.