Altoparlanti con emissioni secondarie per migliorare l'esperienza d’ascolto.

[claudiogan]

In una stanza vuota si ha una pessima acustica, le riflessioni creano immagini sonore multiple che confondono e rendono difficoltoso l’ascolto. Nell stanza arredata l’acustica migliora per la presenza di numerose superfici che assorbono e riflettono i fronti sonori emessi dagli altoparlanti, le molteplici interazioni impediscono la percezione di immagini sonore duplicate. La mia ipotesi di lavoro è che un l’altoparlante che genera una serie di emissioni secondarie coerenti con l’emissione primaria migliora l’esperienza d’ascolto.

Le emissioni secondarie multiple, in successione e con ritardi di pochi millisecondi evitano che una singola riflessione dell’ambiente d’ascolto sia percepita come un suono distinto rispetto all’emissione primaria.

L’effetto Haas descrive questa situazione. L'effetto Haas (precedenza) si manifesta quando due suoni identici arrivano all'orecchio in successione. Con ritardi superiori a 5 millisecondi con suoni semplici (click) l'udito percepisce suoni distinti. Con suoni più complessi il tempo sale a 40 millisecondi. Punti di emissione secondari a distanze crescenti dal driver con ritardi compresi fra 1 e 10 millisecondi creano una successione di fronti sonori che impedisce l'attivazione dell'effetto Haas, un evento non può essere percepito come due suoni distinti.

Nell’ascolto della musica non ci sono dei semplici click ma successioni di migliaia di attacchi, decadimenti, tenute e rilasci. Le emissioni secondarie riducono la probabilità che una singola parte dell’inviluppo di una nota sia percepita in momenti diversi. Per il cervello è più semplice interpretare la continuazione di un segnale rispetto all’elaborazione di un secondo segnale. Il risultato finale delle emissione secondarie è un suono più chiaro con una diminuzione della fatica di ascolto.

Esistono più sistemi di altoparlanti che generano una serie di emissioni secondarie.

Gli array di driver nelle torri da pavimento. Per ogni metro lineare di distanza fra due driver si crea un ritardo di circa 3 millisecondi. Con una torre che va dal pavimento al soffitto si generano emissioni secondarie con ritardi tra 0 e 6 millisecondi in grado di ridurre l’effetto Haas per i suoni più semplici e acuti. Alle emissioni secondarie dei driver vanno sommate le numerose riflessioni dell’ambiente d’ascolto che moltiplicano il numero di ritardi possibili. In particolare gli array di driver montati su un arco aumentano ulteriormente l’intervallo dei ritardi delle possibili riflessioni che arrivano dall’ambiente d’ascolto.

Gli altoparlanti planari con grandi superfici: elettrostatici, isodinamici, DML hanno dimensioni anche superiori al metro e sono in grado di generare emissioni secondarie ritardate di alcuni millisecondi.

Sistemi a più vie da pavimento e con cross-over a bassa pendenza hanno driver con emissioni parzialmente sovrapposte generate a distanze sufficienti per ritardi di alcuni millisecondi.

Nei miei prototipi genero le emissioni secondarie con guide d’onda di varia lunghezza, con ritardi fino a 10 millisecondi. Uso un solo driver full-range, a confronto di un array è molto più economico. Il sistema più complesso che ho fatto è il CL08A2 con due emissioni primarie, emissioni secondarie sia in fase che in controfase. Il progetto è abbandonato perché troppo complesso, le numerose parti creavano vibrazioni spurie che impedivano una localizzazione precisa degli strumenti nella scena sonora. L’ultimo progetto periscopio (CL100) risolve il problema delle vibrazioni spurie e genera 6 emissioni secondarie in controfase con ritardi compresi tra 4 e 8 millisecondi. Sto provando varie configurazioni per generare contemporaneamente anche onde secondarie in fase con l’emissione primaria, è gradito ogni suggerimento.

Grazie per l’attenzione.

[claudiogan]

Qualche indicazione sulle prove che sto facendo.

La mia stanza è molto riflettente: una veranda con vetrate su due pareti e le finestre dietro gli altoparlanti. In queste condizioni il suono è già molto buono e con un ottimo rapporto costo prestazioni, i driver 3FE25 della Faital-Pro montati nel prototipo periscopio (CL100) costano 15-20 euro ognuno. Le emissioni secondarie in punti distinti dello spazio creano un’immagine sonora molto ampia, un effetto 3D. In molte registrazione è possibile localizzare i singoli strumenti in posizioni precise dell’immagine stereo. In altre registrazioni l’immagine sonora è più confusa, può essere a causa della qualità della registrazione, può anche essere che la scelta dei ritardi si possa ottimizzare. Lo scopo di questa discussione è riflettere sull’ottimizzazione della serie di ritardi delle emissioni secondarie da generare a partire dalle emissioni frontali e posteriori del driver.

Nel prototipo periscopio (CL100) ho 6 guide d'onda che generano emissione secondarie, coerenti e in controfase rispetto all'emissione frontale del driver con i seguenti ritardi: 4,3 - 4,8 - 5,4 - 6,1 - 6,8 - 7,7 msec; queste guide d’onda emettono fino a 1 KHz. Ora sto provando un carico frontale con 6 guide d’onda in cartoncino 20 x 20 mm, lunghe: 8, 13, 21, 34, 55, 89 cm (serie di Fibonacci) per generare ritardi, in fase, anche sulle alte frequenze; i ritardi corrispondenti sono: 0,2 - 0,4 - 0,6 - 1,0 - 1,6 - 2,6 msec.

Nelle foto si vede il carico acustico frontale che divide in tre parti l’emissione del driver. L’emissione centrale entra in una guida d’onda approssimativamente a tromba con profilo triangolare che aumenta la dispersione verticale e lascia invariata quella orizzontale. Le sei guide d’onda ricevono una frazione dell’energia emessa dal driver e ricreano 6 fronti sonori sferici per effetto della diffrazione acustica alla fine delle guide d’onda, 3 in alto e 3 in basso a distanze e con ritardi crescenti. I 6 fronti sonori sferici sono perfettamente coerenti con l’emissione frontale del driver.

L’emissione degli strumenti musicali non è puntiforme, emettono energia sonora in misura e a frequenze diverse in varie parti della struttura. Anche per la voce umana vale lo stesso discorso, la voce non esce solo dalla bocca, risuonano anche i polmoni e la testa. Nell’attuale configurazione è come se per i medio bassi avessi uno strumento con dimensioni comprese tra 1 e 2 metri, per i medio alti le emissioni secondarie multiple simulano dimensioni degli strumenti fino a un metro.