ACUSTICA, PSICOACUSTICA,
TECNOLOGIE AUDIO e DINTORNI
di Guido Noselli (fax 030/3580431
-
posta elettronica guidonoselli@outline.it)
Il tema di questa puntata è uno di quelli
che gli americani chiamerebbero "Tech Topic", con una
terminologia che a volte riempie la bocca di molti addetti al settore,
esterofili spesso perché affascinati dall'esoterismo dei termini che per vera
convinzione.
In realtà il significato della frase è
semplicemente e banalmente "Argomento Tecnico", esattamente
quanto esposto in queste pagine.
Non sono tra coloro che sostengono che quando
un impianto audio è buono sia adatto per riprodurre qualunque genere di musica.
Anzi dico subito che, se i sistemi citati nel
titolo sono progettati senza compromessi in una direzione o nell'altra, grandi
saranno le differenze tecniche tra loro, perché grandi sono le differenze di
prestazioni che ad essi si richiedono.
Quali sono queste differenze di
prestazioni?
Per scoprirlo non è sufficiente andare ai
concerti e in discoteca; questo tutt'al più potrà dare qualche approssimata
indicazione a chi comunque è già piuttosto addentro in tali problematiche.
Che fare allora ?
Per quanto mi riguarda, avendo per ragioni di
mercato affrontato il problema qualche anno or sono, perché l'Outline, già
specialista d'impianti audio per installazioni fisse e in special modo per
Discoteche, aveva deciso di affrontare con determinazione il mercato della
sonorizzazione professionale di tipo mobile, ho portato avanti per alcuni anni
una serie d'esperimenti e di misure tese ad avere di prima mano un numero
sufficiente di dati, statisticamente organizzati, che mi rendessero evidenti,
oggettive e numericamente quantificabili queste differenze esistenti tra le
esigenze di riproduzione o produzione della musica Pop/Rock rispetto alla musica
per Discoteca e viceversa.
Senza questo tipo di dati oggettivi,
dovendosi basare sulle descrizioni degli addetti ai lavori o sulle parole dei
cosidetti " esperti del campo" credo che nessuno, anche colui che
fosse armato della più grande buona volontà potrebbe procedere a valide
realizzazioni concrete.
Non è questa ovviamente la sede adatta perché
io ripercorra tutto il cammino delle mie ricerche e misure, inoltre alcune di
esse, specificatamente studiate, sono patrimonio aziendale e quindi riservato.
Mi limiterò in queste pagine a riportare
alcune tra le conclusioni cui sono giunto, che ritengo d'interesse generale,
supportandole con uno tra i test più importanti e chiarificatori rispetto alle
differenze citate. Test che in occasione di quest'articolo ho voluto ripetere,
su un campione contenuto di registrazioni, sufficiente però a verificare i
risultati e ad aggiornare i dati già emersi dal lavoro svolto in azienda
qualche anno addietro. Il test consiste nella misurazione e registrazione della
banda di frequenze, "eccitate" a terzi d'ottava, da un certo numero di
brani, ovviamente significativo, per ogni singolo genere musicale, il calcolo
della media tra le varie registrazioni ed infine il confronto tra le medie così
ottenute.
Descritto così il test appare semplice, ed appare
intuitivo che, una volta stabilito e misurato lo spettro di potenza media dei
diversi generi musicali, il confronto tra le curve così ottenute diventi un
mezzo di valutazione, a monte dei tanti altri necessari, per rilevare
inequivocabilmente la più condizionante tra le differenze di prestazioni che un
sistema d'amplificazione, piuttosto che un altro, deve possedere per un corretto
funzionamento.
In realtà è stato molto laborioso decidere
le modalità di registrazione dello spettro di potenza sonoro, perché il
risultato di queste registrazioni potesse poi essere effettivamente
correlato con le prestazioni reali che un sistema d'amplificazione dovrebbe
possedere rispetto ad un genere musicale o all'altro.
Infatti, qualche incertezza si è presentata
perché questo tipo di misure, consistenti in ultima analisi nella registrazione
in dBm del segnale elettrico corrispondente allo spettro di frequenze eccitate
da un brano musicale su tutta la banda audio, non dà di per sé
alcun'indicazione rispetto a tutta una serie di parametri acustici importanti
come sensibilità, direttività, banda passante, distorsione, ecc. che devono
certamente essere presi in esame per la valutazione complessiva di un impianto
d'amplificazione. Non c'è dubbio comunque sulla sua validità, poiché esso da
luogo a misurazioni oggettive che, "pesate" con opportune modalità e
parametri ausiliari correttivi, forniscono al costruttore di sistemi
d'amplificazione, ma anche all'utilizzatore professionale, indicazioni congrue,
come si vedrà nei grafici, rispetto alle potenze elettriche o le relative
differenze, necessarie alla riproduzione dei diversi generi musicali. Da questi
dati risalire alle prestazioni acustiche descritte poc'anzi diventa per
l'esperto un mero esercizio di matematica. Semplicissimo quindi valutare un
sistema con queste misure ?
Assolutamente no!
In acustica, infatti, qualunque parametro
numerico, misurato o calcolato, deve essere sempre valutato attraverso l'ascolto
diretto in condizioni standard (condizioni ripetibili e tipicamente neutre) del
sistema che questi parametri numerici caratterizzano.
In altre parole l'orecchio è il giudice
finale che certifica o inficia la valenza e la congruità dei dati numerici. Una
buona e lineare risposta in frequenza ad esempio, misurata con il rumore rosa,
non necessariamente è indicativa di un buon sistema d'amplificazione; ma se
all'ascolto tale sistema apparirà altrettanto buono e piacevole, ecco che la
risposta in frequenza misurata con il rumore rosa assumerà una valenza reale.
Ma di questi "Tech Topics" avremo
modo di parlare in altre future occasioni.
Adesso mi preme evidenziare quante e quali
sono le diverse prestazioni oggettive, in termini di potenza media in banda
audio, dBm, che si dovrebbero richiedere ad un sistema d'amplificazione
per Discoteca o per concerti Pop e Rock.
Devo precisare che, fedele all'assunto
dell'orecchio come giudice ultimativo, ho "monitorato" con cuffie
d'ottima qualità, AKG K 280 Parabolic, insieme con un mio collaboratore, noto
per l'orecchio "musicale", in tempi successivi e in giorni diversi per
evitare la fatica d'ascolto, tutte le registrazioni dei brani utilizzati per il
test, brani che sono elencati sotto i grafici delle misure, non utilizzando
tutti quelli che apparvero a mio giudizio, e a quello di riscontro del mio
collaboratore, in qualche misura "sbilanciati" timbricamente. Le
cuffie erano pilotate dalle doppie uscite monitor di un mixer Outline PRO 4008
nel quale il segnale era immesso in un ingresso linea, prelevandolo direttamente
dalla stessa uscita cuffia del CD Player.
Il set di misura era composto quindi da un CD
Player a bassa distorsione e convertitore ad un bit della Sony, un Sommatore di
segnale a tre ingressi, a larghissima banda passante e bassa distorsione,
costruito in laboratorio per ottenere dal CD Player la somma delle uscite linea
dei due canali stereo del segnale musicale, più un altro singolo canale
prelevato da un "Generatore d'effetti", costruito appositamente da
Outline allo scopo di aggiungere segnali impulsivi, diversi per forma ampiezza e
durata, al segnale musicale. Quest'ultimo così modificato è stato quindi
inviato direttamente all'ingresso linea di una scheda di misura/registrazione
computerizzata, montata in un PC con processore Pentium MMX 166 M, senza
nessun'altra elettronica intermedia, per evitare qualunque ulteriore alterazione
del suono o della dinamica della sorgente, se non quelle volutamente introdotte
con il "Generatore d'effetti", al solo scopo di ottenere un
"missaggio live" del brano musicale.
La scheda di misura è l'americana LinearX
pcRTA, che oltre a possedere tutte le funzioni di un Analizzatore di Spettro in
Tempo Reale, in questo test impiegato con risoluzione a terzi d'ottava, completo
di tutte le pesature ANSI oggi utilizzate (A, B, C, D, E), di un Misuratore
d'Impedenza, di un Misuratore di Tempo di Riverbero, possiede anche sofisticate
funzioni e settaggi per analisi di rumore o altro, in funzione del tempo oltre
che del livello e della frequenza, con rappresentazioni statistiche tabellari e
tridimensionali dell'evento sonoro registrato.
La scelta del tipo e della quantità delle
correzioni statiche e dinamiche del segnale preregistrato di cui sopra, sono il
frutto di un attento lavoro durato anni in Outline, e tuttora mantenuto
continuamente aggiornato, con decine e decine di registrazioni in laboratorio e
decine di confronti con registrazioni dirette effettuate sul campo in discoteca.
Ora questo metodo, da sempre punto fermo per
l'ottenimento di grandi prestazioni nel settore in cui ha operato
principalmente, viene da qualche anno utilizzato da Outline, opportunamente
adattato ed integrato, già con risultati certamente non trascurabili, in
settori differenti dell'amplificazione professionale, per generi musicali
diversi come Pop, Rock, Jazz, Folk, Leggera e Classica nelle varie espressioni.
Ora prenderemo in considerazione le misure effettuate per i generi musicali
oggetto d'analisi in queste pagine.
Il primo grafico qui sotto contiene le
risposte spettrali a larga banda con "pesatura Outline" ottenute dalla
registrazione per intero di 5 brani di musica definibile genericamente
"Pop" di vari artisti come elencato. La curva in maggiore evidenza è
una media ponderata delle cinque curve risultanti dalle registrazioni dei brani
ottenute secondo il metodo descritto.
E' molto importante notare, per la
comprensione dei grafici, come ogni curva, compresa la curva risultante dalla
loro media ponderata, sia stata normalizzata a 0dBm rispetto al valor medio di
potenza dello spettro a larga banda (20 a 20'000 Hz), vedi banda "full
range" a sinistra del grafico. Questo significa che tutte le curve, a parità
di potenza media su tutta la banda audio, sono confrontabili per differenze
spettrali. Il secondo, musica Rock, ed il terzo grafico, musica Disco,
analogamente al primo, contengono la stessa serie di curve e d'informazioni
ricavate con il medesimo metodo.
Il quarto grafico invece mette a confronto
con identiche modalità, normalizzazione a 0dBm, le stesse curve medie
ponderate, già ricavate separatamente dai tre generi musicali a confronto.
Questo grafico, che non ha la pretesa di costituire un'indicazione con valenza
assoluta rispetto alle curve in esso rappresentate, evidenzia comunque in modo
inequivocabile le differenze di potenza richiesta per la riproduzione dei generi
musicali analizzati, rispetto alla distribuzione spettrale in tutta la banda
audio dell'energia che in essi si manifesta.
La lettura di questo grafico porta ad una
prima considerazione significativa: un impianto audio progettato correttamente,
oltre a possedere tutte quelle caratteristiche, meccaniche fisiche ed elettriche
adeguate, delle quali avremo tante occasioni di parlare in futuro, dovrà far
fronte a richieste di potenza elettrica, e quindi acustica, strettamente
correlate all'equilibrio spettrale evidenziato nelle curve mostrate.
Osservando il grafico è facile notare poi
come lo spettro sonoro, che caratterizza la media spettrale tra i brani Rock e
Pop, sia pressoché coincidente nella parte medio alta, da circa 400 Hz in
avanti e differisca di poco, verso il basso, nelle sequenze di brani scelte per
questo test (ma potrebbe accadere anche l'inverso) con maggiore richiesta
d'energia per la musica Pop. Tra musica Pop e Rock, escluso i generi estremi
come l'Heavy Metal ecc., le differenze sono tali che un impianto dimensionato
per l'una va bene anche per l'altra e viceversa.
La curva spettrale della musica Disco invece,
risultante dalla media di cinque diversi generi, compresi quelli di tendenza
recentemente in auge, evidenzia chiaramente che, a parità di potenza richiesta
a larga banda, normalizzata a 0dBm come per altri generi musicali, è presente
una certa maggior energia, 3dBm circa, nella banda da 45 a 80 Hz, mentre di gran
lunga minore risulta essere quella presente in gamma media da 300 a 3000 Hz, per
poi aumentare in modo contenuto quella presente da 3000 a 20000 Hz.
Questa prima lettura dei grafici a confronto
potrebbe dar luogo alla considerazione che un impianto adatto a riprodurre la
musica Pop e Rock, con una capacità relativamente aumentata di potenza in gamma
bassa ed alta, potrebbe riprodurre con adeguate prestazioni la musica Disco.
Niente di più illusorio.
Se trasportiamo infatti le stesse tre curve
in un altro grafico, qui sotto riportato, in cui la normalizzazione è fatta non
tenendo conto della media a larga banda ma del livello a centro banda 630 Hz,
quanto sopra appare di disarmante comprensione.
Considerando infatti, che per la riproduzione
corretta dei tre generi musicali, sia necessario ottenere per le tre curve lo
stesso livello sonoro nella gamma media dello spettro audio, avendole
normalizzate quindi a 630 Hz, frequenza di riferimento di centro banda audio,
dopo averle analizzate, si noterà immediatamente che:
1) a
formare la richiesta di potenza per riprodurre musica Pop e Rock, concorre
principalmente ed uniformemente la banda di frequenze che si estende da 40 a
2000 Hz, mentre la potenza richiesta dalla musica per discoteca è
essenzialmente concentrata uniformemente da 40 a 250 Hz, oltre ad un'ulteriore
maggiore richiesta di potenza nella banda di frequenze da 3000 a 20000 Hz.
2) la
differenza di richiesta di maggior potenza a valor medio su tutta la banda
audio, avendo normalizzato le tre curve alla frequenza di riferimento di centro
banda 630 Hz, tra il genere Pop ed il Rock è pressoché nulla, circa 1dBm ,
mentre la differenza tra questi generi ed il genere da Discoteca sale
addirittura ad un valore compreso tra 8 o 9 dBm (vedi "full band" a
sinistra del grafico).
Questo significa che, ipotizzando di usare
1000 Watts di potenza elettrica media per alimentare un impianto audio il quale,
dimensionato per tale potenza, consentirà di riprodurre musica Pop e Rock con
la pressione sonora desiderata nella banda di riferimento, alla distanza e con
la dispersione volute, per ottenere gli stessi dati di pressione, alla stessa
distanza e con la stessa dispersione nella stessa banda di riferimento,
riproducendo musica da Discoteca, si dovranno utilizzare da 6300 a 8000 Watts di
potenza elettrica media ed un impianto audio dimensionato per tale potenza.
A parità d'efficienza e di potenza
sopportata da ogni singolo diffusore, tale impianto, dovrà esserne formato da
un numero da 6,3 a 8 volte più grande rispetto al precedente, oppure dovrà
essere composto da diffusori differenti che posseggano un'efficienza di
trasduzione superiore in analoga quantità.
In conclusione da questo test, dal quale non
si può prescindere prima di formulare qualunque altra valutazione in
riferimento alle differenze tra impianti d'amplificazione, disegnati per i
differenti generi musicali qui analizzati, emerge che:
i sistemi audio, dimensionati
correttamente per amplificare il genere Pop e Rock ad un dato livello di
prestazioni, non sono assolutamente in grado di amplificare la musica da
Discoteca, mantenendo lo stesso standard di prestazioni, corrispondenti ad
eguale livello in gamma media e allo stesso tempo tenuta in potenza alle
frequenze basse.
Al contrario l'impianto audio
dimensionato per il genere Disco, opportunamente corretto e riequilibrato in
attenuazione, non avrà alcuna difficoltà a fare il lavoro richiesto.
Ovviamente questo tipo di test non ci da
nessuna indicazione del risultato finale dal punto di vista di tutti gli altri
importanti parametri di valutazione, dei quali, Vi informo, avremo modo di
parlare ampiamente, e non dà certamente idicazioni della qualità d'ascolto,
che ovviamente è legata, in misura preponderante, alla preparazione tecnica e
alla sensibilità artistica del cosiddetto " PA Man " e / o del "
Sound Engineer ", ma consente valutazioni oggettive della potenzialità che
i sistemi di sonorizzazione, di cui si è parlato, possiedono rispetto al
"lavoro" che sono chiamati a svolgere:
non tenerne conto fa sì che gli
utilizzatori incappino spesso in risultati deludenti dal punto di vista
artistico e a volte distruttivi per le apparecchiature impiegate.
Reference: 1) Average Power Spectrum of
IEC 268-1 Simulated Programme Signal
2) Greiner & Eggers JAES, Aprile 1989
3) Peter John Chapman AES
Preprint 4277- 100th convention 1996 - Copenhagen.