ACUSTICA, PSICOACUSTICA,
TECNOLOGIE AUDIO e DINTORNI


Articolo apparso sulla rivista Sound & Lite di Novembre 2001

di Guido Noselli (fax 030/3580431 - posta elettronica guidonoselli@outline.it)

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

I PARTE
di Guido Noselli

 

In questi anni ho ricevuto svariate richieste in merito al contenuto del titolo, ma ho sempre volutamente soprasseduto, da un lato perché ero preso dall’illustrare altri argomenti che ritenevo più urgenti e utili alla divulgazione, dall’altro perché dare una visione chiara e completa, ma soprattutto immediatamente comprensibile, dei fenomeni connessi, implica la necessità di scrivere molto e di disegnare molto, se non si vuole correre il rischio che le parole risultino in buona misura vane. È venuto per me il momento di farlo per il fatto che lo scarsissimo tempo a disposizione per disegnare si è dilatato, grazie al possesso d’alcuni programmi di modellazione acustica in generale e in particolare di simulazione di "array" di diffusori, che citerò di volta in volta a mano a mano che ne farò impiego, con i quali potrò schematizzare in modo comprensibile le informazioni fornite. 

            Prima però di utilizzare tali programmi per vere e proprie simulazioni di casi reali è necessario esporre alcune "generalità" senza le quali la comprensione dei fenomeni acustici, che sono alla base dei risultati  forniti dalle stesse simulazioni, potrebbe essere molto difficile.

Non è mia abitudine né buona prassi "educativa" presentare "soluzioni" del tipo "prendere o lasciare" e costringere il mio lettore ad un atto di fede senza alcun ragionamento, come ancora troppe volte accade per tanti nel mondo dell’audio professionale. All’occorrenza, quindi, fornirò tutte le spiegazioni teoriche sufficienti a far sì che il lettore possa valutare quanto presentato.

            Qualcuno si sarà subito chiesto, leggendo il sottotitolo e a cosa si riferisce, perché non appare in esso il termine "sub-woofer".

Volutamente ho usato le più generiche parole, "frequenze basse", proprio per fare subito chiarezza e sgombrare il campo da un possibile equivoco la cui diffusione, ho potuto appurare di persona, è presente oltre il lecito. Secondo tal equivoco il sistema "sub-woofer" dovrebbe riprodurre frequenze subsoniche.

Assolutamente no!

Nonostante l’assonanza che caratterizza i due termini e che credo sia la semplice causa dell’equivoco, essi hanno significato totalmente diverso.

La parola "sub-woofer" deriva dal termine anglosassone "woofer", utilizzato per definire e denominare un altoparlante destinato alla riproduzione (o produzione) di frequenze basse. Il prefisso “sub” sta ad indicare semplicemente che è destinato a riprodurre o produrre le frequenze basse che stanno al di sotto di quelle destinate al "woofer".

Subsonico invece è termine riferito ad un fenomeno, della stessa natura ondulatoria, che avviene fuori della banda sonora udibile, in particolare in quella banda di frequenze che si estende verso il basso a partire da 20Hz, soglia statisticamente e convenzionalmente fissata come frequenza minima inferiore percepibile dall’orecchio umano, al di sotto della quale il fenomeno sarà "avvertito" solo dal corpo come una vera e propria sensazione fisica.

A dire il vero al di sotto di tale soglia c’è uno strumento, unico, l’organo classico a canne che mi risulta può essere costruito, e lo è stato in passato, con canne alte 10 metri accordate per emettere note a frequenza ancora più bassa, come 16,35Hz.  Ed infatti, qualche autore, forse pensando a tale strumento, fissa la soglia d’udibilità inferiore proprio a tale frequenza.

Non penso che cambi di molto la nostra vita se è l’una o l’altra la soglia reale, quello che conta è sgombrare il campo da ogni possibile equivoco tra suono udibile e sensazione percepibile.

Questa piccola iniziale precisazione mi dà lo spunto per fornire in Fig. 1 (vedi più sotto), ad ulteriore rafforzamento di quanto detto, una rappresentazione schematizzata di tutto lo spettro audio, bassi e frequenze subsoniche comprese, includendo in essa alcune altre "informazioni" che torneranno spesso utili nei "ragionamenti" che si fanno nel campo dell’audio.

Questa tabella, la prima tra le "generalità" citate, che chiamerò "CARTA delle FREQUENZE AUDIO", anche se ricorderà a molti cose già viste, vi posso garantire che non è frutto di un semplice "copia ed incolla", ma è stata impostata in modo originale, o almeno diverso da tutte quelle che mi è capitato di vedere, al solo scopo di evidenziare, graficamente e vantaggiosamente dal punto di vista dell’osservatore, la relazione diretta tra "spettro audio musicale", cioè riferito agli strumenti musicali e alle voci, e "spettro audio convenzionale", cioè quello riferito ad una "trasformazione" del precedente, secondo standard internazionali (ISO) o, più semplicemente, ad una rappresentazione generalizzata voluta dalla pratica e dal marketing.

Io credo sia importante ricordare sempre che, quando nel nostro campo si parla di frequenze audio, ci si riferisca a note prodotte da strumenti musicali più o meno convenzionali ma comunque soggetti alle "leggi del pentagramma" e a suoni prodotti dalla voce umana in tutte le sue numerose varietà.

Ho notato, infatti, parlando con tanti addetti, che troppo spesso si discute di frequenze, di bande, d’equalizzazione ecc. in termini tecnici ed in modo astratto, slegato dall’unico contesto per il quale sia utile e attinente ogni discussione di tale tipo: la riproduzione o produzione di musica e parole.

Quest’anomalia non aiuta di sicuro a comprendere i fenomeni acustici legati alla musica e probabilmente in qualche misura sta alla base della gran difficoltà che molti incontrano nel saper collegare la sensazione auditiva più o meno piacevole ad una reazione, anche semplicemente verbale, coerente, un commento appropriato ad esempio.

Per non parlare del peggior caso in cui chi non si deve limitare ad un commento, ma deve correggere o intervenire in un evento sonoro sulla base della propria sensazione uditiva, non sa metter mano con sicurezza alla giusta manopola. 

Già un paio d’anni or sono, nel numero di Settembre '98 (rivista sound&Lite), avevo cercato di contribuire ad eliminare quest’inconveniente suggerendo, tradotti dall’inglese nel "Glossarietto", un buon numero di termini utilizzabili per definire le diverse sensazioni uditive concernenti la qualità di una performance dal vivo.

Sono sicuro che verrà utile la sua consultazione a mano a mano che mi addentrerò nell’argomento del titolo; chi non dovesse trovarlo perché non ha conservato la rivista può in ogni modo trovarlo qui.

Ma veniamo alla "CARTA delle FREQUENZE AUDIO" che è organizzata nel modo che segue.

 

Fig. 1 (scarica immagine a risoluzione maggiore - 582 KB)

Fig. 1 (scarica immagine a risoluzione maggiore - 582 KB)

In alto sono rappresentate le estensioni di banda tipiche di numerosi strumenti per quanto attiene all’emissione di note fondamentali (barre continue) e delle relative armoniche superiori (barre punteggiate).

Tra essi ci sono anche quelli corrispondenti per range ai moderni strumenti elettrificati, come il pianoforte, l’organo, il contrabbasso, la chitarra.

Al di sotto è disegnata una tastiera stilizzata di pianoforte (estesa sino alla note più basse dell’organo), in ogni tasto della quale è indicata la frequenza corrispondente alla nota musicale.

Subito sotto alla tastiera si trova una suddivisione per terzi d’ottava di tutto lo spettro audio, che evidenzia da quale nota musicale è stato ricavato per arrotondamento il valore del terzo d’ottava corrispondente.

Proseguendo verso il basso appare un’ulteriore divisione dello spettro in bande d’ottava, dove alla frequenza di centro banda indicata è associato anche il valore della corrispondente lunghezza d’onda.

Ancora più sotto un’altra dettagliata suddivisione per bande di frequenze omogenee e relative lunghezze d’onda. Segue un’altra suddivisione meno definita per decadi ed infine un’ultima suddivisione in due porzioni esatte dello spettro audio udibile in bassi ed alti.

Descritta la "Carta delle Frequenze" rimane lo spazio in queste pagine per sfatare un’altra convinzione diffusa: quella che vorrebbe il sub-woofer necessario in un sistema di sonorizzazione per riprodurre le frequenze basse mancanti o non riproducibili dal woofer.

Anche in questo caso la convinzione è sbagliata.

Infatti ci sono diffusori a larga banda la cui sezione woofer riproduce le frequenze più basse dello spettro senza alcuna fatica. La ragione principale del sub-woofer, diffusore contenente uno o più altoparlanti specializzati, risiede nel fatto che per ottenere elevata sensibilità, caratteristica irrinunciabile in un sistema di diffusione sonora nel settore professionale, è necessario che lo spettro audio sia riprodotto da più componenti dedicati che si occupino di riprodurre la parte per la quale sono stati costruiti e per la quale possiedono la massima sensibilità, essendo capaci quindi del massimo livello SPL con la minima potenza elettrica.

Un woofer che debba riprodurre bassi profondi e allo stesso tempo "salire" a riprodurre i medio bassi per potersi incrociare opportunamente con un altoparlante specializzato per la gamma dei medi, abbasserà la sensibilità del diffusore in cui è impiegato al valore di quella che esso possiede alle frequenze basse.

In altre parole i componenti più o meno sensibili di un diffusore a larga banda per ragioni d’equilibrio sonoro saranno "sfruttati" nella misura determinata dal componente meno sensibile.

Ma se invece il woofer, in un diffusore a larga banda, si occuperà di riprodurre frequenze a partire da 100 Hz in su, ad esempio, essendo proprio da 100 a 200 Hz la zona in cui generalmente possiede la sua massima sensibilità, la media di tutto il diffusore salirà rilevantemente e con essa anche lo "sfruttamento" degli altri componenti.

Appare chiaro quindi com’è conveniente, nel settore della sonorizzazione professionale, l’impiego del sub-woofer per le frequenze più basse delle spettro audio; esso infatti è progettato e costruito per il massimo rendimento nella banda di competenza ed inoltre può e deve essere gestito, singolarmente o in multiplo, in modo appropriato, separatamente dal diffusore che si deve occupare della parte restante dello spettro audio.

Abbiamo visto, dunque, che ottenere un sensibilità elevata alle basse frequenze è un’impresa ben più difficile che ottenerla alle frequenze medie e alte.

Le ragioni di questo sono diverse, di carattere essenzialmente fisico, ed esulano dallo scopo della presente trattazione. È importante però ricordare che uno dei fattori determinanti nell’incremento della sensibilità (vi rimando all’articolo dello scorso Gennaio per trovarne la definizione), specialmente per diffusori dedicati alle frequenze basse, consiste nella loro collocazione fisica o meglio nel carico acustico, determinato dall’angolo solido nel quale essi devono generare la pressione sonora. In altre parole, anche i diffusori per frequenze basse, che per loro intrinseca caratteristica dimensionale rispetto alla lunghezza d’onda delle frequenze riprodotte, presentano dispersione totalmente omni-direzionale, qualora costretti ad emettere in angoli solidi minori rispetto a quello di riferimento per la misura della sensibilità, 360° o spazio libero, vedranno aumentata quest’ultima del valore in dB assunto dal loro nuovo indice di direttività DI.

Ma questo ed altro saranno gli argomenti del prossimo articolo.