Lo Spettro della Musica

[MarioBon]

Ho unito due argomenti che trattano lo stesso argomento

Cominciamo dal più "vecchio"

Agli albori della HiFi gli appassionati ascoltavano prevalentemente musica classica e lo spettro "medio" dei programmi musicali era fortemente attenuato agli estremi.
Poi nuovi generi musicali e nuove esigenze hanno portato ad arrichhire lo spettro "medio".

Nella pagina qui sopra posti a confronto lo spettro DIN e lo spettro IEC (le norme sono poi cambiate nel tempo).

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Lo spettro IEC vieene utilizzato per determinare la tenuta in potenza degli altoparlanti (in particolare per HiFi).
L'altoparlante deve sopportare la potenza specificata (con lo spettro rappresentato qui di seguito) per 100 ore.

Quello che segue è stato presentato da Farina alla AES. Anche questo è il risultato di uno studio statistico (musica pop).

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Noselli ha analizzato diversi generi musicali moderni (più impegnativi) e li ha messi a confronto con le curve standard (che risultano sottostimare rispetto le reali necessità). Qui di seguito tre grafici estratti da suoi articoli.

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Dagli spettri mediati di Noselli si può estratte (in rosso) lo spettro più impegnativo.

Le frequenze basse risultano 5 dB sopra al livello delle frequenze medie con il solito calo alle frequenze più alte.

Le frequenza basse sono "tagliate" sotto i 40 Hz e questo è conforme ai concerti rock dal vivo ed alla musica da discoteca. Chi acolta musica per organo ha esigenze ancora maggiori perchè deve scendere anche a 16 Hz (ma può contare sull'aiuto delle pareti). Le alte frequenze da circa 2kHz in su risultano attenuate con l'ultima ottava a -6/7 dB.
In teoria questo spettro dovrebbe tornare utile nella scelta degli altoparlanti per un sistema multivia.
Anche da questi spettri risulta utile limitare il subwoofer a 100 Hz. La potenza maggiore è richiesta in gamma media da 150 a poco oltre 2000 Hz e, in pratica, qualità del sistema è determinata in ampia parte da questa banda di frequenza.
E' interessante confrontare quest'ultimo spettro con quello elaborato dalla BBC inglese (parecchi annni fa) proposto un paio di post prima di questo.
Lo spettro di potenza AES (he non ha nulla a che vedere con lo spettro dei programmiicale ma serve soltanto per definire la potenza AES sopportatata da un altoparlante) è ampiamente trattato in ul altro 3D (viewtopic.php?f=22&t=2493)

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In un sistema attivo o passivo si deve stabilire quanta potenza indirizzare a ciascun altoparlante (Bassi, Medi e alti). Per operare una scelta oculata è necessario conoscere lo spettro del programma musicale da riprodurre.
Questo è un problema sentito e trattato da molti anni. Le norme DIN e IEC, la BBC hanno proposto, e propongono, degli spettri medi della musica. In Italia Noselli e Farina hanno studiato il problema.

Qui di seguito vengono mostrati gli spettri del rumore rosa, lo spettro proposto dalla BBC, dalla IEC ed uno spettro derivato da quelli sintetizzati da Noselli.

Olre a questo è stata simulata la distribuzione della potenza per uno stesso sistema a tre vie con tagli a 100 e 2000 Hz. La potenza richiesta dal subwoofer risulta, a seconda dello spettro preso come riferimneto, più alta o più bassa della potenza richiesta dal medio. La via alta, anche perchè impiega altoparlanti più efficienti, è quella che richiede meno potenza elettrica ma è anche quella che ne sopporta meno.

Dato che la compressione termica viene misurata applicando un rumore rosa con la larghezza di una ottava, Il medio (che riproduce più di 4 ottave) risulta il più penalizzato: la potenza AES sopportata dal medio dovebbe essere divisa per quattro. Il subwoofer, invece soffre la compressione molto meno di quanto ci si potrebbe aspettare.
Il risultato è che, quando il sistema si scalda, le medie frequenza tendono ad arretrare mettendo in evidenza bassi e alti. Ne segue che un sistema di altoparlanti, dopo il periodo di riscaldamento,suona in modo oggettivamente diverso.

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Lo spettro del runore rosa possiede la stessa energia (potenza) in ogni terzo di ottava (ed in ogni manda percentuale costante)

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Spettro medio della musicas proposto dalla BBC


Spettro medio della musica proposto dalla IEC

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Spettro BBC
il sistema simulato è un tre vie con tagli a 100 e 2000 Hz LZ del 2° ordine. Il sub, il medio ed il tweeter hanno sensibilitò diverse di 92, 95 e 100 dB. Si tratta di valori abbastanza tipici anche se c'è di meglio.

sub woofer -3.59 dB, 0.44 Watt -> 7.33 watt -> SPL0 = 92 dB +8=100 dB => x 6.30 -> 46.2 Watt
medio -2.63 dB, 0.55 Watt -> 9.16 watt ---> SPL0 = 95 dB +5=100 dB x 3.16 -> 28.9 Watt
tweeter -13.46 dB, 0.06 Watt -> 1 watt ------> SPL0 = 100 dB +0=100 dB x 1 -> 1.0 Watt

Per esempio il sub deve ricevere il 44% della potenza più la potenza necessaria per colmare gli 8 dB di differenza di sensibilità => se il tweeter riceve 1 watt il subwoofer me deve avere 46.2

[MarioBon]

Spettro IEC
tagli a 100 e 2000 Hz LZ del 2° ordine

subwoofer -7.83 dB, 0.17 Watt -> SPL0 = (92 +8)=100 dB x 6.30 -> 5.6 Watt
medio -1.75 dB, 0.67 Watt -> SPL0 = (95+5)=100 dB x 3.16 -> 11.45 Watt
tweeter -7.18 dB, 0.19 Watt -> SPL0 = (100+0)0100 dB x 1 -> 1.0 Watt

Per ogni watt inviato al tweeter il medio ne deve avere 11.45 ed il sub 5.6






Supponiamo che il tweeter non sia da 100 dB ma da 97, la ponza necessaria per gli altri altoparlansi si dimezzerebbe. Operando in questo modo si possono ottenere valori per sistemi dove glòi altoparlanti hanno sensibilità diversa.
Per esempio se il tweeter fa 110 dB il woofer ed il medio dovranno riceve potenza 10 volte maggiore. Si noti che considerando lo spettro proposto da IEC (con le sensibilità scelte) il medio richiede il doppio della potenza del sub.

[MarioBon]

Questi sono gli spettri ottenuti da Noselli dopo aver analizzato gli spettri di programmi musicali di vari generi. Si tratta di spettri medi ma associandoli ai rispettivi Fattori di Cresta si può risalire ai valori massimi.



Questo è lo spettro ottenuto prendendo i valori massimi degli spettri elaborati da Noselli per diversi generi musicali.



Come si vede il livello delle basse frequenze è circa 5 dB sopra alla gamma media. Questa maggiore richiesta di potenza è dovuta alla musica disco.