Corso di Elettroacustica (cc)

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MarioBon
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Re: Corso di Elettroacustica

#11 Messaggio da MarioBon »

Qualsiasi discorso che riguardi la riproduzione della musica e del parlato deve rispondere a delle domande:
cosa dobbiamo riprodurre?
dove dobbiamo riprodurre?
quale è il livello SPl richiesto?
La figura che segue risponde alla prima domanda e propone lo spettro delle frequenze emesse dagli strumenti musicali.
Immagine
In questa figura si vedono le frequenze delle fondamentali prodotte dagli strumenti musicali e dalle voci e come la banda audio venga convenzionalmente divisa in bassi, medie e alte. Solo l'ottavino emette note oltre a quelle prodotte dal pianoforte. Oltre alle fondamentali gli strumento producono una serie di armoniche che, con i tempi di attacco e di decadimento, ne determinano il particolare timbro. Le armoniche si estendono fino e oltre i limiti di udibilità dell'uomo. Tutto quello che va "oltre" riguarda i pipistrelli.
Quando si "esagera" con i livelli della sesta, settima e ottava ottava, si generano dei difetti nella riproduzione (suono scatolare, metallico, bleso) che sono riconoscibili e fastidiosi.
Il bleso è una distorsione delle consonanti (in particolare elle ed esse).
Questo schema serve in particolare per determinare le aspettative di estensione della risposta verso le basse frequenze. Le dimensioni di un diffusore acustico sono praticamente determinate dal livello e dalla frequenza della nota più bassa che si vuole riprodurre.
Una utile regoletta è la seguente: supponiamo che un certo altoparlante (in una cassa di un certo volume) riproduca in modo consono la terza ottava. Allora per riprodurre allo stesso livello la seconda ottava serviranno quattro altoparlanti e per riprodurre la prima ottava ce ne vorranno sedici. Anche il volume della cassa risulterà 4 e 16 volte più grande.
Molti diffusori riproducono correttamente la terza ottava (64-128Hz).
Un buon numero di estende verso la seconda (pur senza coprirla tutta) ((32-40Hz)
Pochi sistemi riproducono la seconda ottava completa (32-64Hz)
la prima ottava viene riprodotta da sistemi dotati di sub woofer (16-32Hz).
In linea di principio un buon diffusore dovrebbe essere in grado di riprodurre i 40 Hz che corrispondono alla nota del Mi basso del contrabbasso.
(Continua...)
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Re: Corso di Elettroacustica

#12 Messaggio da MarioBon »

Restano le altre due domande: dove dobbiamo riprodurre? quale è il livello SPL richiesto?
Produrre un livello SPL di 100 dB in un ambiente di 56 metri cubi (a 2 metri) o in un ambiente di 560 metri cubi (a 5 metri) non è la stessa cosa. In un ambiente chiuso il livello percepito nel punto di ascolto è la somma di due contributi:
- il suono (o campo) diretto che giunge direttamente dall'altoparlante
- il suono (o campo) riflesso che raggiunge l'ascoltatore dopo essere stato riflesso dalle pareti o da qualsiasi altro oggetto.
Il campo diretto dipende dalla distanza e diminuisce rapidamente allontamendosi dalla sorgente (ma questo non significa che non resti importante). Ad una certa distanza il campo diretto partecipa solo marginalmente al livello complessivo che è determinato, in massima parte, dal suono riflesso. Ora se distribuiamo un Watt acustico in 56 metri cubi (4x5x2.8) otteniamo una certa densità di energia acustica (cui corrisponde un certo livello SPL) ma se distribuiamo lo stesso Watt in un volume 10 volte più grande otterremo una densità di energia 10 volte minore (cui corrisponde un livello di 10 dB più basso). Ne segue che il livello sonoro desiderato non può prescindere dalle dimensioni dell'ambiente. Questo se tutta l'energia immessa nell'ambiete non fosse attenuata (per assorbimento) dagli oggetti presenti nell'ambiente stesso. In generale:
Potenza_nell'ambiente = Potenza_immessa - Poenza_Assorbita.
Negli ambienti più "fonoassorbenti" sarà necessaria una potenza maggiore. Possiamo decide re se ottenere questa potenza acustica maggiore aumenando la potenza dell'amplificatore o ricorrendo ad altoparlanti con rendimento più elevato.
La potenza acustica (continua) è pari al prodotto del rendimento per la potenza elettrica continua. Per esempio se il sistema di altoparlanti ha un rendimento dell'1,2% e l'amplificatore eroga 100 Watt continui potremo ottenere

Patenza_acustica = 0.012 x 100 = 1,2 Watt acustici

Con questa potenza, in un ambiente da 56 metri cubi (T60=1 secondo) a 2.5 metri di distanza dai due diffusori si ottengono curva 117 dB SPL.
Lo stesso livello si ottiene in 560 metri cubi (T60=1 secondo) a 5 metri dai diffusori, ma con un sistema con il 6% di rendimento (che è un rendimento tipico dei woofer professionali).
Perchè non usare un sistema ad alto rendimento anche nell'ambiente piccolo? Perchè un sistema ad alto rendimento occupa anche parecchio spazio e, probabilmente, un paio di diffusori da 150-200 litri l'uno farebbero fatica a trovare posto in un normale soggiorno.

Da quanto detto appare chiaro che ogni situazione (ambientale) richiede una soluzione adeguata che deve tenere conto di più fattori (e anche il contesto socale uno di questi fattori). L'unica soluzione universalmente valida è costituita da sistemi di altoparlanti che occupano qualche decina di litri, con risposta in frequenza estesa alla prima ottava e rendimento nell'ordine del 10% su tutta la banda pasante. Quando lo trovate mandatemi una e_mail.
Mario Bon http://www.mariobon.com
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Re: Corso di Elettroacustica

#13 Messaggio da MarioBon »

Questo è un tipico diffusore a due vie (con woofer per i bassi e tweeter per gli alti)
Immagine
Lezione 2: il diffusore acustico più in dettaglio
Il problema mggiore, con i sistemi di altoparlanti, è la riproduzione delle note più basse
Immagine
L'altoparlante è dorato di un diaframma che oscilla. Per forza di cosa quando il diaframma va "avanti" comprime l'aria su una faccia ma provoca una rarefazione sull'altra faccia. Ne segue che lo spostamento d'aria netto è nullo. Per ottenere uno spostamento d'aria si deve trovare il modo di separare quello che succede sui due lati del diaframma dell'altoparlante.
Per irradiare le basse frequenze si possono sfruttare tre metodi:
separazione
L'altoparlante viene montato su uno schermo in modo che il moto dell'aria sui due lati sia fisicamente separato. Tipico degli altoparlanti elettrostatici.
soppressione
L'altoparlante viene montato in un volume chiuso in modo che la radiazione posteriore venga "assorbita" all'interno del volume chiusa e non possa raggiungere l'esterno. Questo sistema viene detto a "sospensione pneumatica" o in "cassa chiusa".
inversione per risonanza
Il volume posteriore viene dotato di un condotto. Questo genera una risonanza e il flusso d'aria che esce dal condotto si somma al flusso generato dalla faccia anteriore dell'altoparlante. Questo sistema si chiama Reflex e recupera una parte dell'energia che viene sacrificata nella cassa chiusa.
inversione per ritardo
La radiazione posteriore viene costretta a percorrere un tubo in modo che, quando riemerge, si somma alla radiazione anteriore.

Qualsiasi sistema ricade in una di questa categorie.

In uno stesso diffusore multivia, possono essere presenti altoparlanti caricati in modo diverso e anche con caricamento diverso sulle due facce dello stesso altoparlante. Di norma, in un sistema a più vie, la via bassa può essere, per esempio, in reflex e le vie superiori in cassa chiusa (i tweeter a radiazione diretta sono tutti in cassa chiusa).
Davanti ad un altoparlante può essere posta una tromba la cui funzione è dirigere la potenza acustica generata su un'area determinata.
I diffusori più diffusi utilizzano il sistema Reflex.
Ogni sistema presenta dei vantaggi e degli svantaggi e tutti, se correttamente implementati, consentono di ottenere risultati ottimi. Allo stesso tempo qualsiasi sistema mal realizzato fornirà prestazioni scadenti.
Il sistema con il rendimento più alto è il Reflex seguito dalla cassa chiusa e dal dipolo.


(Continua...)
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