ACUSTICA, PSICOACUSTICA,
TECNOLOGIE AUDIO e DINTORNI

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

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

Nelle puntate precedenti di questa lunga serie d’articoli abbiamo cercato di fornire un “panorama” il più completo possibile sull’argomento del titolo, riportando le informazioni essenziali sulla teoria, corredate da alcune tabelle fondamentali e soprattutto presentando graficamente i risultati simulati di molte configurazioni possibili per chi utilizza un sistema dedicato alla riproduzione delle basse frequenze nel settore del sound reinforcement professionale.

Abbiamo cominciato illustrando i risultati dell’accoppiamento di più unità bassi strettamente affiancate in regime di “piston band” e abbiamo spiegato come oltre una determinata quantità d’elementi accoppiati si perda qualunque vantaggio.

Abbiamo visto cosa avviene utilizzando due gruppi di diffusori distanti tra loro e le interferenze che si producono; abbiamo visto più recentemente come si possono migliorare i risultati in termini d’omogeneità di distribuzione utilizzando un gruppo centrale aggiuntivo con e senza impiego di un delay per “correggere” le interferenze nell’area di copertura del sistema di sonorizzazione.

Abbiamo scoperto quindi che utilizzando linee di ritardo é possibile “condizionare” il comportamento naturale di sorgenti omnidirezionali come i diffusori per le basse frequenze.

Tutti avranno notato però, che nessuna delle configurazioni presentate con o senza linee di ritardo, mono, stereo o tre canali, offra risultati direttamente comparabili dal punto di vista della distribuzione sonora ai risultati ideali che sarebbe auspicabile ottenere dal sistema di rinforzo dei bassi e non solo, come già ho ricordato, dall’intero sistema di sonorizzazione.

Per rinfrescare la memoria al lettore rimando per il testo alla parte 8° di questa trattazione, mentre sotto, riporto il grafico in essa allora presentato per illustrare la propagazione ideale e desiderabile per la sonorizzazione dell’audience. Come appare evidente in tutte le simulazioni sin qui eseguite niente di paragonabile n’é emerso.

Fig.1 - Propagazione desiderabile del suono alla frequenza di 63 Hz sull’area d’ascolto (“fotomontaggio”).

Ma proprio non è possibile ottenere una distribuzione ideale così come rappresentata in questo grafico?

Certamente esistono alcune possibilità, ma non n’accenno nemmeno perché la loro implementazione è talmente complessa da richiedere una trattazione a parte e in ogni modo va oltre lo scopo di fornire informazioni realmente usufruibili da un lettore che non ha conoscenze tecniche approfondite.

Una possibilità relativamente semplice però esiste, anche se non credo possa incontrare molto successo per questioni funzionali, come vedremo.

Vale in ogni modo la pena di esaminarla, perché qualcuno potrebbe decidere di adottarla in qualche situazione in cui la semplicità di posizionamento non condiziona l’importanza di raggiungere il risultato.

            Un canale monofonico, composto di numerose unità affiancate e sovrapposte (se è necessario anche ottenere una direttività verticale elevata), con l’impiego delle linee di ritardo, è la possibile, relativamente semplice, configurazione con la quale ottenere la distribuzione “ideale”.

Con una limitazione significativa però: il risultato di dispersione che io ho definito ad “ellissoidi concentrici” dell’immagine precedente è ottenibile in una banda molto ristretta che non raggiunge l’ampiezza di un’ottava.

In ogni caso in molte situazioni questo potrebbe essere un risultato sufficiente. Giudicherà il lettore.

            Cominciamo ad analizzare una configurazione relativamente piccola che però può essere utile adottare in molte situazioni, per esempio in interni dove sia possibile posizionare il sistema subwoofer davanti o sotto un palcoscenico.

Quattro subwoofer a pavimento in posizione orizzontale affiancati.

La dimensione dell’insieme è di 4,40 m in larghezza x 0.55 m in altezza.

Vediamo qui sotto un’immagine stilizzata e successivamente il solito grafico di puntamento, nel quale abbiamo inserito anche l’immagine acustica speculare del gruppo dovuta alla riflessione del pavimento, come ormai per completezza da qualche tempo rappresentiamo.

Fig. A4hsh

Fig. A4hshP

La dimensione orizzontale del gruppo è tale per cui non funziona certamente in “piston band” e quindi, già per bande di frequenza che dovrebbe riprodurre al meglio, l’emissione angolare nel piano orizzontale sarà caratterizzata dai deleteri lobi secondari.

Mentre sul piano verticale l’emissione sarà completamente omnidirezionale, giacché la dimensione verticale, 0,55 m, è irrilevante rispetto alle lunghezze d’onda delle frequenze che il sistema deve riprodurre.

Vediamo i grafici a tutte le frequenze di centro banda che più interessano per capire come funzionerebbe la configurazione descritta prima che s’intervenga con l’uso di linee di ritardo.

La distanza considerata per le simulazioni è come il solito di 30 m, avendo verificato che, anche per distanze inferiori o superiori, l’effetto dovuto alla condizione geometrica del gruppo, in quanto unico, non cambia già da 10 metri in avanti.

Fig. A4hshP50                                                             Fig. A4hshG50

Fig. A4hshP63                                                             Fig. A4hshG63

Fig. A4hshP80                                                             Fig. A4hshG80

Fig. A4hshP100                                                           Fig. A4hshG100

Come tutti si saranno aspettati, ricordando i primi articoli di questa serie, aumentando la frequenza di centro banda considerata, parimenti aumenta la direttività del sistema sul piano orizzontale, sino all’emergere di lobi secondari importanti, quando la dimensione orizzontale diviene comparabile o superiore alla lunghezza d’onda della frequenza simulata. Infatti, a 100 Hz che corrisponde a 3.44 m, 1 metro in meno della dimensione del sistema, puntualmente i lobi secondari appaiono anche a distanze ravvicinate, perché per tale frequenza e quelle superiori la differenza di tempi d’arrivo nell’ipotetico punto d’ascolto o di misura non è più trascurabile.

Niente di male! Purché i subwoofer siano tagliati ad una frequenza inferiore a 100 Hz, come generalmente avviene. Il problema, infatti, non è in questo caso avere o no lobi secondari, ma piuttosto trovarsi con una dispersione orizzontale che non centra nulla con la dispersione ideale che ci siamo prefissati di ottenere.

Vediamo adesso gli stessi grafici avendo introdotto un ritardo opportuno applicato ai due elementi esterni, ferme restando tutte le altre condizioni.

Il ritardo applicato di 6,5 msec, dopo alcune prove, è stato trovato come il migliore, per ottenere una dispersione “ideale” nella parte più importante della banda di un sistema subwoofer. Come avevo anticipato più sopra ottenere il risultato a larga banda non è possibile con dei semplici ritardi, ma già ottenere i risultati che si possono vedere qui sotto potrebbe fare la differenza.

Fig. A4hshP50delay6.5msec                                          Fig. A4hshG50delay6.5msec

Fig. A4hshP63delay6.5msec                                          Fig. A4hshG63 delay6.5msec

Fig. A4hshP80delay6.5msec                                          Fig. A4hshG80delay6.5msec

Fig. A4hshP100 delay6.5msec                                       Fig. A4hshG100delay6.5msec

Analizzando i grafici notiamo che a 50Hz e a 100 Hz sostanzialmente il gruppo si comporta come fosse un’unica sorgente omnidirezionale, mentre nelle due bande intermedie 63 Hz e 80 Hz, quelle più importanti per la quantità d’informazione musicale che devono riprodurre, considerando anche che il taglio superiore del sistema generalmente è posto al di sotto o in prossimità dei 100 Hz, la figura di dispersione approssima quelle che ho definito per farmi capire “ellissoidi“. Il risultato quindi si traduce in una pressione meno concentrata sull’asse, e una migliore distribuzione dell’energia sonora lateralmente, al contrario di come avviene quando si ha la solita somma al centro e i soliti “buchi “ fuori asse impiegando la disposizione a due canali posti ai lati del palco.

Cambiando i valori dei ritardi è possibile spostare a piacere l’effetto verso il basso della banda audio o verso l’alto ottenendo le stesse figure di dispersione. Aumentando il valore del delay, 7 / 7,5 msec ad esempio l’effetto che vediamo a 63 Hz si sposterà a 50 Hz, quello che vediamo a 80 Hz si sposterà a 63 e così via; diminuendo il valore del ritardo, 6 / 5,5 msec l’effetto si sposterà nella direzione opposta verso frequenze di centro banda più alte.

I globi di tutte le simulazioni evidenziano una risposta del sistema molto buona e completamente esente da filtraggio a pettine, che è la peculiarità più importante legata all’impiego di un solo gruppo di dimensioni corrette. Una gran qualità sonora, infatti, caratterizzerà questa soluzione ove adottata, anche grazie al tipo di propagazione delle frequenze basse.

Provate ad immaginarvi, infatti, una situazione reale con i “bassi che avanzano omogeneamente nell’audience, parallelamente alla linea del palcoscenico”. Bene questo è proprio quanto avviene in una banda ristretta ma sufficiente se ben scelta in relazione al contenuto spettrale della musica da riprodurre.

Ovviamente è possibile allargare sul piano orizzontale la configurazione, aggiungendo altre unità affiancate e altri delay a queste dedicati per ottenere sostanzialmente le stesse figure di dispersione con maggior energia in un’area più vasta.

Che cosa manca ad una configurazione del genere perché sia appetibile veramente in una situazione da concerto live specie se in ambiente riverberante?

La direttività sul piano verticale.

Questo ed altro saranno argomenti della prossima puntata.