ACUSTICA, PSICOACUSTICA,
TECNOLOGIE AUDIO e DINTORNI

Articolo pubblicato sulla rivista Sound & Lite
di Maggio 2003 e sul portale ZioGiorgio.it

IMPIEGO E "SETTAGGIO" DI UN SISTEMA 
DI SONORIZZAZIONE PROFESSIONALE  
- frequenze basse -

Nella parte 9° di questa serie abbiamo analizzato l’impiego di una configurazione subwoofer a tre canali per un sistema da concerti live. Si è visto come in quasi tutte le condizioni, dal punto di vista dell’audience, la distribuzione delle frequenze basse risulti complessivamente più uniforme di quella ottenuta da uno stesso numero di diffusori disposti in due canali ai lati del palco.

Abbiamo visto però che per distanze inferiori ai 15 metri la configurazione a tre canali non porta ad una distribuzione migliore di quella a due canali, anzi per alcune posizioni angolari essa è addirittura peggiore. Mentre per distanze più grandi, anche oltre 30 metri (in genere la distanza alla quale è posizionato il mixer in una situazione come quella dell’esempio descritto), la superiorità del tre canali è sempre evidente.

La ragione di questo è molto semplice e facile da intuire per chi ha seguito attentamente la trattazione: consiste semplicemente nel fatto che più il punto d’ascolto è distante dalle tre sorgenti (i tre gruppi di subwoofer) minori diventano le differenze di distanza e quindi d’arrivo dei suoni prodotti con riferimento al punto d’ascolto stesso (in altre parole l’errore di parallasse diminuisce). Questo fatto implica minori interferenze proprio alle frequenze via via più basse, essendo le differenze d’arrivo piccole se paragonate alle lunghezze d’onda proprie di tali frequenze.

Al contrario se il punto d’ascolto è vicino alle tre sorgenti le interferenze aumentano proprio perché aumentano le differenze di distanza riferite al punto d’ascolto, come abbiamo visto chiaramente nei grafici.

Quest’ultima condizione, cattiva distribuzione delle basse frequenze nelle vicinanze del palcoscenico, io credo possa essere accettata quando non determini conseguenze pratiche, solo nei rari casi in cui l’audience inizi ad un distanza abbastanza elevata dal palcoscenico, superiore a 15 metri.

Per la maggioranza delle situazioni reali invece è molto importante che si trovi il modo di migliorare la distribuzione delle basse frequenze per distanze anche inferiori.

Esistono due possibilità per migliorare la distribuzione in “campo vicino” delle basse frequenze nel caso della configurazione a tre canali descritta; la prima, arretrare di qualche metro il gruppo centrale di subwoofer rispetto ai gruppi laterali per ridurre l’errore di parallasse rispetto ai punti d’ascolto posizionati nell'area vicina alle sorgenti: non è realizzabile per ovvie ragioni pratiche e di spazio; la seconda, applicare al gruppo centrale un opportuno ritardo elettronico: è molto facile da conseguire e allo stesso tempo vantaggiosa, perché da un lato si ottiene un effetto analogo all’arretramento fisico indicato nella prima soluzione senza gli svantaggi pratici che questa comporterebbe, dall’altro, mantenendo il gruppo subwoofer nella posizione originale si ottiene l’ulteriore vantaggio di non perdere livello sonoro per effetto dell’allontanamento della sorgente dalla zona d’ascolto.

A questo punto non rimane che individuare un valore di ritardo che consenta di ottenere quanto sopra.

Tutto risolto?

Non proprio. Infatti, in Acustica, come avviene per tutti gli altri campi della fisica, ad un determinato vantaggio corrisponde sempre uno svantaggio in qualche misura opposto.

Spetta quindi a chi ha la responsabilità del risultato valutare qual è la condizione di vantaggio e scegliere di conseguenza.

            In questo caso, trovata una regolazione del sistema subwoofer con l’introduzione di un ritardo elettronico nel canale centrale, in modo da ottenere la distribuzione più omogenea possibile delle frequenze basse in quell’area compresa tra il palcoscenico ed il mixer, ad esempio tra circa 5/10 metri e 30 metri, si dovrà rinunciare a tale omogeneità per distanze superiori.

            Vediamo con i grafici cosa avviene.

            Il primo è il solito grafico di puntamento che schematizza la situazione.

Seguono poi a sinistra i grafici del sistema subwoofer a tre canali così come già mostrati nella parte 9° e a destra per un immediato confronto gli stessi grafici con ritardo applicato al canale centrale.     

Fig. 3xA4hvsA2π                                                                  

Fig. 3xA4hvsP2π63m30                                                       Fig. 3xA4hvsP2π63m30Delay

Fig. 3xA4hvsG2π63m30                                                       Fig. 3xA4hvsG2π63m30Delay

Cominciamo con la valutazione dei risultati simulati alla distanza di 30 metri.

Innazitutto informo che il ritardo applicato al canale centrale è di 8,5 msec (meno di 3 metri) e che, come si vedrà dai grafici, è quello che ho trovato più adatto per ottenere la distribuzione omogenea in “campo vicino” fino alla distanza di circa 30 m.

Il centro banda è 63Hz. Si noti come l’aggiunta del ritardo al canale centrale peggiori leggerissimamente la distribuzione alla distanza di 30 m. Infatti il livello sonoro è complessivamente più basso, segno che le emissioni dei tre gruppi di subwoofer si sommano un pochino di meno a questa distanza. Anche il globo mostra un leggero peggioramento rispetto alla configurazione senza delay. Il risultato in ogni caso è assolutamente paragonabile a quello che si ottiene senza il delay.

Verifichiamo rapidamente i centro banda di 50Hz e 80Hz per avere una valutazione complessiva alla distanza di 30 m.

Fig. 3xA4hvsP2π50m30                                                       Fig. 3xA4hvsP2π50m30Delay

Fig. 3xA4hvsG2π50m30                                                       Fig. 3xA4hvsG2π50m30Delay

Per il centro banda di 50Hz il risultato con il delay appare certamente migliore di quanto non apparisse a 63Hz. La cosa è facilmente comprensibile perché avendo 50Hz una lunghezza d’onda più grande di 63Hz le differenze di arrivo fra i tre gruppi risultano più contenute e si ha quindi una maggior somma delle loro emissioni.

Fig. 3xA4hvsP2π80m30                                                        Fig. 3xA4hvsP2π80m30Delay

Fig. 3xA4hvsG2π80m30                                                        Fig. 3xA4hvsG2π80m30Delay

Per il centro banda di 80 Hz invece la situazione da un lato peggiora, proprio perché la lunghezza d’onda di tale frequenza è più contenuta rispetto alle differenze di arrivo del suono proveniente dai tre gruppi di subwoofer e quindi le interferenze dovute ai diversi tempi di arrivo hanno maggiormente effetto; il livello sonoro risulta per questo più contenuto. Dall’altro lato migliora perché si verifica una maggiore omogeneità di distribuzione sonora angolare rispetto alla configurazione senza il delay applicato al gruppo centrale. Si nota infatti molto bene il minor 'ripple' presente nel digramma polare, rispetto a quello presente nel polare senza il delay.

Il giudizio complessivo quindi, in riferimento all’omogeneità della distribuzione delle basse frequenze a 30 m, è a mio parere ampiamente positivo per il sistema con delay.

 Verifichiamo adesso, prendendo in considerazione la solita banda di 63Hz, se per distanze più prossime alle sorgenti tale giudizio può essere mantenuto.

Fig. 3xA4hvsP2π63m15                                                       Fig. 3xA4hvsP2π63m15Delay          

Fig. 3xA4hvsG2π63m15                                                       Fig. 3xA4hvsG2π63m15Delay

A 15 metri di distanza il risultato è quasi eguale con un leggero miglioramento della configurazione con il delay. I grafici evidenziano una maggiore omogeneità di distribuzione di questa banda di frequenza. L’avallamento a circa 35°, infatti, è più contenuto rispetto alla configurazione senza il delay.

Verifichiamo ancora i risultati ad una distanza di 9 metri e successivamente di 45 metri per renderci conto in modo completo del comportamento di entrambe le configurazioni.

Fig. 3xA4hvsP2π63m9                                                         Fig. 3xA4hvsP2π63m9Delay

Fig. 3xA4hvsG2π63m9                                                         Fig. 3xA4hvsG2π63m9delay

A 9 metri la configurazione con il delay applicato al gruppo centrale di subwoofer appare leggermente migliorata rispetto alla configurazione standard, non tanto centralmente dove in sostanza la distribuzione delle basse frequenze è la stessa ma quanto lateralmente a circa 55° come appare chiaro anche dall’osservazione del globo.

Fig. 3xA4hvsP2π63m45                                                       Fig. 3xA4hvsP2π63m45Delay

Fig. 3xA4hvsG2π63m45                                                       Fig. 3xA4hvsG2π63m45Delay

Alla distanza di 45 metri invece, come previsto, la configurazione con il delay mostra una distribuzione peggiore e un evidente calo del livello sonoro, segno che aumenta l’effetto negativo delle interferenze dovute a differenze d’arrivo più marcate con riferimento alla lunghezza d’onda della banda di frequenze considerata.

Senza ulteriormente divulgarci mostrando altri grafici, possiamo concludere che applicando un ritardo opportuno al gruppo centrale di un sistema subwoofer a tre canali, così com’è stato descritto in queste pagine, è possibile ottenere una migliore distribuzione delle basse frequenze sull’area d’ascolto dove è maggiormente necessario ottenere tale omogeneità.

Ovviamente i grafici forniti sin qui sono strettamente correlati alle distanze tra i gruppi di subwoofer e in generale alla “situazione acustica” come descritta in queste pagine.

Va da sé che chi dovesse riprodurre tale configurazione con distanze diverse da quelle citate dovrà trovare un altro valore del ritardo per il gruppo centrale che sia adatto a far raggiungere i risultati di distribuzione del suono desiderati.

Non resta che provare dunque!

Sono ormai dieci gli articoli dedicati a questo argomento e probabilmente molti lettori cominceranno ad esserne annoiati.

Li informo già fin d’ora che ho intenzione di illustrare ancora soltanto un altro tipo di configurazione, spero in un paio di puntate, per poi passare ad altro argomento.