Usi di altoparlanti Pro per HiFi Domestica.

[MarioBon]

Per esigenze diverse si usano dispositivi diversi.

Un altoparlante professionale
- deve produrre SPL elevati all'aperto.
- deve sopportare potenza elevate per lunghi periodi
- deve dissipare calore per limitare il riscaldamento della bobina mobile.

La temperatura della bobina mobile di un woofer pro arriva a 270°C

- un aumento di 105° riduce il rendimento del 40%
- un aumento di 255° dimezza il rendimento

Quindi è importante partire con un rendimento elevato a temperatura ambiente perché il riscaldamento produce una sensibile riduzione del rendimento (compressione termica). Detto per inciso un woofer che riceve in ingresso la potenza AES aumenta la propria temperatura di 100° nei primi minuti e arriva a 200° entro una ora. Per recuperare l'SPL perduto si dovrebbe aumentare la potenza applicata ma questo scalderebbe ancor più la bobina mobile riducendo ulteriormente il rendimento e l'SPL (una specie e di "fuga termica"). Non resta che dividere la potenza su più altoparlanti riducendo la compressione termica e mantenendo l'SPL ed il rendimento su valori decenti. Chi deve sonorizzare un concerto all'aperto si confronta con questi problemi e, se non sta attento, brucia tutto motivo per cui si tende a sovradimensionare i sistemi.

In campo pro si preferisce il carico reflex per bassi e medio bassi e passa banda per i subwoofer (che vengono equalizzati). Le trombe sono utilizzate per le frequenze medie e alte. Dato che sotto alla frequenza di accordo il reflex non controlla il moto del diaframma i woofer sono dotati di sospensioni rigide. Abbiamo quindi un woofer con massa ridotta (per il rendimento) sospensioni rigide (risonanza alta) da caricare in reflex.

Un woofer HiFi deve riprodurre SPL moderati tra 2 e 4 metri di distanza in ambiente chiuso.

In ambito HiFi le temperature raggiunte dagli altoparlanti sono più basse perché il programma musicale presenta fattori di cresta alti (valori di picco elevato e valori RMS bassi). La compressione termica è tipicamente meno di un dB (che è tollerabile). In più si può scegliere di rinunciare all'efficienza per ridurre l'ingombro. Va tenuto conto che, in campo professionale, una buona fetta del rendimento va perduta con la compressione termica.

[MarioBon]

Potenza AES e potenza IEC

Per gli altoparlanti professionali viene specificata la potenza AES che si misura applicando, per due ore, un segnale con larghezza di banda di una decade limitata da filtri passa alto e passa basso Butterworth del secondo ordine.
La potenza IEC viene misurata applicando, per cento ore, un segnale con spettro esteso su tre decadi con gli estremi attenuati (vedi oltre).
Le condizioni di misura dello standard IEC sono più gravose dello standard AES. Gli altoparlanti per HiFi sembrano sopportare poca potenza, in realtà è lo standard AES che tende a sovrastimare la potenza sopportata. Questo non significa che un woofer pro non sia in grado di smaltire potenze nell'ordine delle migliaia di Watt.
Se lo stimolo è rumore rosa (flat = stesso RMS per terzo di ottava) per ogni raddoppio della banda passante la potenza sopportata va dimezzata. Al contrario se la banda passante e minore di una decade la potenza sopportata aumenta. Questo favorisce i subwoofer dove la limitazione dipende più dal massimo spostamento che dalla potenza sopportata.


Distorsione:

Le forme di distorsione più fastidiose sono nell’ordine:

- distorsione sub armonica
- distorsione di intermodulazione
- break up

La distorsione armonica viene percepita solo associata alla distorsione di intermodulazione.
la causa della distorsione sub armonica è la (scarsa) rigidità del diaframma o l’eccessivo rapporto di compressione di una tromba. La causa della distorsione armonica e di intermodulazione è lo spostamento dell’apparato mobile. La distorsione Doppler esiste ma è stata sopravvalutata ed è sostanzialmente indistinguibile dalla distorsione di intermodulazione. Scompare riducendo la banda passante.
Nelle lastre e nei diaframmi si osserva l’effetto coincidenza ovvero, ad una cera frequenza la velocità di propagazione nel materiale è uguale alla velocità di propagazione nell'aria. In tale condizione il materiale diventa “acusticamente trasparente”. Per un altoparlante significa che le riflessioni interne alla cassa tornano all'esterno con scarsa attenuazione.
L’effetto coincidenza, nella carta, avviene a circa 700 Hz quindi qualsiasi altoparlante con il diaframma in carta tagliato prima dei 700 Hz non soffre di questo fenomeno. Negli altoparlanti con diaframma in alluminio l’effetto coincidenza avviene a frequenza superiori (tipicamente oltre la banda di utilizzo). I diaframmi in alluminio sono immuni da distorsione sub armonica.

[MarioBon]

Conclusione

Se decidiamo di utilizzare altoparlanti professionali per l’impianto di casa non abbiamo il problema della compressione termica dovuta alla temperatura e possiamo utilizzarli “normalmente”.
Passiamo i parametri al simulatore e stabiliamo il volume e la frequenza di accordo in funzione della risposta che desideriamo ottenere con il vantaggio che, in ambiente chiuso, sfrutteremo il boost dovuto alla vicinanza delle pareti.
Per quanto riguarda il posizionamento in ambiente i woofer HiFi o pro hanno gli stessi problemi con la differenza che i woofer Pro, di solito, richiedono casse di dimensioni importanti.

In sostanza, nell'uso domestico, si possono utilizzare altoparlanti HiFi o professioniali. La scelta sarà fatta in base alle esigenze ed allo spazio disponibile.

[mario061]

In generale, per la mia esperienza di autocostruttore, ho maturato la convinzione gli altoparlanti per uso hi fi home siano più lineari di quelli professionali, ciò a svantaggio del rendimento.
Un pò come antenne radio, quelle ad alto guadagno solitamente hanno una banda passante molto più stretta di una antenna che guadagna meno ma la si può usare su una banda più larga di frequenze.
Poi ci sono le antenne direttive che concentrano il segnale in una limitata porzione di orizzonte, e questo in realtà non è un reale guadagno, ma semplicemente una concentrazione dell'energia in un campo ristretto.
Da quello che ho capito io le cose a spanne stanno più o meno così.

Ho cominciato a usare inizialmente woofers professionali quando ho ascoltato per la prima volta un JBL 2235H (che al contrario di quanto sostiene qualcuno è un altoparlante ben diverso da un 2225H non tanto per il tipo di sospensione, quello è il meno...), successivamente comprai, non senza un certo sacrificio, un RCF L15P200.

Inizialmente volevo buttarlo in discarica perchè non riuscivo a farlo suonare come speravo ( che poi è successo, da quello che leggo, anche ad altri che criticano i grossi woofer professionali sostenendo che non scendono in frequenza e producono solo bassi rimbombanti e secchi).

Dopo aver capito il perchè non riuscivo a farlo suonare come speravo, e di conseguenza averlo utilizzato con soddisfazione per moltissimi anni, ho provato ad utilizzare, anche su altre frequenze, altoparlanti professionali, con risultati soddisfacenti. Certo non è tutto oro, e per quanto mi riguarda credo che per usare altoparlanti professionali in casa senza compicarsi troppo la vita e con risultati soddisfacenti, sia imprescindibile la multiamplificazione attiva con crossover elettronico digitale, e serve fare almento una configurazione a tre vie come minimo sindacale. Diversamente meglio lasciare perdere, sempre imho

P.S.
Non so se in questa stanza si possa esprimere una opinione, se non è così cancella pure il mio messaggio.

[MarioBon]

I grossi woofer professionali funzionano meglio quando sono "caldi".
In effetti, negli altoparlanti dinamici, per evitare la distorsione sub armonica, l'effetto coincidenza ed i break up della membrana serve un diaframma rigido ovvero "pesante" e questo costa in termini di rendimento.
Il basso rendimento consente di ridurre il volume del cabinet o, a scelta, di estendere la risposta in frequenza verso il basso.

i sistemi elettrostatici ed isodinamici non hanno rendimento elevato ma presentano due vantaggi:
- la forza distribuita su gran parte del diaframma sposta molto in alto i break up
- il funzionamento a dipolo elimina il mascheramento
vantaggi che si pagano anche con dimensioni "importanti" e una dispersione ridotta.

Esistono dei trasduttori AMT (per es Beyma) con sensibilità di 100 dB utilizzabili da 1000 Hz in su (ma non li ho provati).

[mario061]

I grossi woofer professionali funzionano meglio quando sono "caldi".
........

Me la puoi spiegare meglio questa affermazione per favore? Perchè per me è troppo ermetica e non ci arrivo.

[MarioBon]

In genere i woofer pro hanno risonanza alta e Qt basso.
Quando hanno suonato per un po' a potenza sostenuta e la temperatura della bobina mobile cresce, il Qt aumenta e
la risonanza diminuisce. La risposta, da sottosmorzata, si allinea e diventa più piatta (anche se perde in sensibilità).
Conviene fare le simulazioni con la temperatura della bobina a 100°C.

[mario061]

Ah, ok adesso è chiaro.
Ma questo fenomeno succede anche con i woofer hi fi, specialmente di piccolo diametro e poco efficenti, anzi, direi che capita molto più spesso perchè essendo meno sensibili vengono pilotati con potenze molto elevate rispetto a un grosso woofer pro, che usato in casa solitamente viene sollecitato molto poco ( solitamente quando ascolto a un volume che sarebbe già impossibile usare in un condominio, i led del finale lampeggiano nei picchi, il che vuol dire che sta erogando 2,83V quando si accendono...per vederli lampeggiare con una certa insistenza devo alzare ancora di più ed essere solo in casa, altrimenti vengo pesantemente redarguito ).

P.S.
Ho fatto un carico reflex sovrasmorzato, accordato a 35Hz, appoggiato al muro (il mobile del woofer è profondo solo 22cm, largo un 1,10 mt e alto 1 mt e fa da piedistallo al satellite, anch'esso poco profondo ) e vicino al pavimento. Ho compensato così il calo alle basse e ottenuto una buona sensibilità. Essendo tagliato a 100Hz non c'è la gobba che si verifica a salire in frequenza dove l'altoparlante diventa sempre più efficente e maschera le basse profonde dando la sensazione di rimbombo e scarsa estensione, ma suona molto morbido, frenato e soprattutto, quando serve, unitamente al mediobasso da 30cm, tira delle "botte" molto gratificanti.

[Maverik]

Scusate se mi intrometto, ma ho una domanda...
Sulla base di quanto leggo, posso dire che non è sbagliato quindi sovradimensionare gli altoparlanti rispetto alla potenza dell'amplificatore?
Se ho ben capito, più gli altoparlanti sono potenti, meno si scaldano, meno perdono, meno distorcono, ecc ecc..... è consigliabile quindi sovradimensionare? In che rapporto però?

[MarioBon]

un woofer da 8 pollici può avere una bobina da 38 o da 50 e anche da 75 mm.
A parità di altri parametri quella da 75 mm dissipa una maggiore quantità di calore e presenta BL maggiore ma avrà anche una estensione in frequenza meno estesa sulle frequenza alte e probabilmente anche verso il basso (fattore di merito inferiore).
Lo stesso ragionamento si ripete per gli altoparlanti di tutte le vie.
Certamente sovradimensionare consente di mantenere un margine di sicurezza ma non si deve esagerare perché, in generale, aumentare da una parte significa diminuire da un'altra.

C'è poi il problema delle dimensioni e della distanza di ascolto. Le dimensioni del sistema devono consentire di porre il punto di ascolto alla giusta distanza nell'ambiente di ascolto. Non tutti possono utilizzare coppie di sub woofer da 200 litri.

Per quanto riguarda la potenza dell'amplificatore e dell'altoparlante va considerato che al massimo all'altoparlante arriva il 22% per la potenza continua (senza clipping). Quindi se un sistema è collegato ad un ampli da 100 Watt continui al massimo gli arrivano 22 Watt e di questi solo una frazione arriva al woofer, medio e tweeter.
In genere la limitazione di woofer e medio non è la potenza sopportata ma Xmax (spostamento).
Per il tweeter la limitazione è la potenza.