La scelta e l'abbinamento di un diffusore acustico all'amplificatore e all'ambiente di ascolto sono aspetti cruciali per ottenere una riproduzione sonora di qualità. Tra i vari parametri tecnici che possono guidare questa scelta, il grafico di impedenza riveste un ruolo fondamentale, offrendo indicazioni preziose sulla "difficoltà" con cui un amplificatore dovrà pilotare il diffusore. Analizzare l'impedenza dei diffusori ProAc, come le D25, e confrontarla con altri marchi, permette di comprendere meglio il loro comportamento acustico e le implicazioni sul sistema audio complessivo.
La Misura dell'Impedenza: Modulo e Fase
La misura dell'impedenza di un diffusore mira a quantificare la sua "difficoltà" di pilotaggio per l'amplificatore. Questa misura comprende sia il modulo dell'impedenza, espresso in Ohm (al pari di una resistenza), sia la fase tra tensione e corrente, espressa in gradi. È importante notare che il diffusore non presenta un carico costante per l'amplificatore a tutte le frequenze. Questo è dovuto alla natura stessa degli altoparlanti, alla configurazione utilizzata (come bass reflex, sospensione pneumatica o altri carichi particolari) e al filtro crossover.
Con gli altoparlanti tradizionali, il modulo dell'impedenza di un diffusore può presentare valori che vanno, ad esempio, da 30 Ohm a 6 Ohm, pur essendo dichiarato come un diffusore da otto Ohm nominali. Sul lato sinistro del grafico, alle basse frequenze, si osservano uno o più picchi di ampiezza, che sono causati dal carico del woofer. A questi picchi segue generalmente un minimo del modulo, poi altri picchi che si localizzano vicino alle frequenze di incrocio del crossover.
La fase dell'impedenza è un altro parametro cruciale. Un carico che ha una fase spostata verso valori negativi importanti (-60° o più) viene considerato capacitivo, mentre se la fase tende a valori positivi, possiamo definirlo induttivo. Il carico capacitivo è quello che mette maggiormente in difficoltà l'amplificatore, richiedendo maggiore corrente e potenzialmente instabilizzando l'amplificatore stesso.
Il Coefficiente di Extracorrente: Oltre il Modulo
Per una valutazione più approfondita della criticità del carico, due studiosi italiani, Mazzacurati e Gandolfi della RCF, hanno messo a punto la misura del coefficiente di extracorrente. Questo coefficiente considera sia il modulo che la fase dell'impedenza. Attraverso le loro ricerche, hanno scoperto che tra la massima fase negativa e il minimo valore del modulo si trova una frequenza alla quale l'amplificatore erogava una corrente quasi doppia rispetto a quanto ipotizzato analizzando solo il modulo. Questo fenomeno evidenzia come una semplice lettura del modulo dell'impedenza non sia sufficiente per comprendere appieno le richieste energetiche del diffusore all'amplificatore.
Un esempio tipico di questo grafico (come si potrebbe vedere in una Figura 8) mostra a bassa frequenza due picchi poco impegnativi che indicano una configurazione bass reflex. Tra questi due picchi, il valore minimo indica la frequenza di accordo del reflex. Dopo il secondo picco, ad esempio a circa 160 Hz, la curva del modulo (spesso di colore nero) scende a 4 Ohm. Poco prima, a circa 92 Hz, la fase supera i -50 gradi. Tra queste due frequenze, ad esempio a circa 120 Hz, si trova la massima condizione di carico vista dall'amplificatore, che è appena inferiore ai 3 Ohm, nonostante il diffusore sia dichiarato di 8 Ohm nominali. In gamma medio-alta, si nota una discreta variazione del modulo dovuta all'incrocio tra woofer e tweeter.
Le misure di impedenza sono fondamentali per capire la compatibilità tra diffusore e amplificatore. Un diffusore con un carico "facile" (impedenza stabile e fase non troppo complessa) sarà pilotabile da una vasta gamma di amplificatori, inclusi quelli a valvole, che sono notoriamente più sensibili alle variazioni di impedenza. Al contrario, un diffusore con un carico "difficile" richiederà amplificatori robusti e ben progettati per mantenere il controllo e la qualità del suono.
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La Risposta in Frequenza: Anecoica vs. Ambiente Reale
La risposta in frequenza è un altro parametro chiave per valutare un diffusore. Tuttavia, la sua interpretazione richiede attenzione, specialmente quando si confrontano misurazioni in camera anecoica con il comportamento reale nell'ambiente di ascolto.
La risposta dei diffusori in camera anecoica viene misurata sull'asse frontale del diffusore, direttamente di fronte ad esso. Sebbene queste misurazioni forniscano dati oggettivi sulle caratteristiche intrinseche del diffusore, possono dire molto poco sul suo suono reale in un ambiente domestico. Questo perché l'ambiente stesso introduce riflessioni, assorbimenti e diffrazioni che alterano significativamente la risposta percepita.
Prendiamo, ad esempio, un diffusore come le ProAc D25 e un generico diffusore della serie Diamond (come B&W), con tweeter in seta per le ProAc e tweeter metallico (diamante o lega rigida) per le B&W. Ammettendo che il teorico diffusore B&W serie Diamond sia perfettamente flat in gamma alta in camera anecoica, e che le D25 mostrino una leggera esaltazione (circa 2 dB) in camera anecoica, il loro comportamento in ambiente sarà completamente diverso.
ProAc consiglia di posizionare i diffusori leggermente chiusi verso l'interno della scena, in modo che l'ascoltatore non veda dal punto di ascolto la fiancata del diffusore rivolta verso il centro della scena acustica. In queste condizioni, si ascolta un tweeter in seta in una posizione molto più angolata rispetto alla misura in camera anecoica. Il tweeter in seta ha una dispersione angolare sull'asse orizzontale molto diversa da quella dei tweeter in lega metallica, come quelli delle Diamond, e decresce in maniera proporzionale man mano ci si allontana dall'asse di emissione del tweeter. Ne consegue che nel punto di ascolto, seguendo le istruzioni di posizionamento della ProAc, il tweeter perde quei 2-3 dB che in camera anecoica erano stati rilevati come eccedenti rispetto alla risposta flat. Il diffusore, quindi, diventa assolutamente lineare in gamma alta. Le risposte in frequenza misurate in ambiente non possono mettere in evidenza in maniera corretta questo fenomeno perché rispondono a criteri di posizionamento standard per tutti i diffusori, ma possono comunque dare un indizio di questo fenomeno.
Con le B&W, invece, i tweeter in lega metallica, avendo una dispersione amplissima, manterranno molto probabilmente una risposta flat indipendentemente dal posizionamento in ambiente dei due diffusori. Quindi, due diffusori che si comportano diversamente in camera anecoica, possono risultare entrambi lineari in gamma alta nell'ambiente di ascolto, ma per ragioni e con modalità diverse.
Dispersione e Interazione Ambientale
La dispersione fuori asse più debole delle ProAc le favorisce nel posizionamento in ambiente. Immetteranno lateralmente minore energia sonora nell'ambiente, riducendo le riflessioni acute. Un ambiente molto riflettente non sortirà, in questo modo, un'azione destabilizzante grave sull'equilibrio timbrico in questa gamma del diffusore.
Un tweeter ad altissima dispersione, come quello delle B&W Diamond, richiede invece un abbondante distanziamento dalle pareti laterali, molto superiore al metro tradizionale. Altrimenti, l'energia riflessa dall'ambiente in gamma alta diventa di tale rilevanza (e la distanza temporale dall'emissione dell'altoparlante minima, nel caso di diffusore vicino alle pareti laterali) da squilibrare completamente la risposta dell'altoparlante in ambiente, molto più che con diffusori come le ProAc.
Questo significa che due diffusori possono dare in camera anecoica responsi in frequenza diversi (ProAc accentuata in gamma acuta, B&W flat), ma poi, disposti in ambiente, possono dare risultati del tutto opposti a quelli previsti in camera anecoica (ProAc molto più flat in gamma alta delle B&W, che risultano con l'acuto molto accentuato, se nel posizionamento delle seconde non sono state osservate precise cautele).
Comportamento in Gamma Bassa: Reflex e Posizionamento
Anche in gamma bassa il discorso è simile. Le ProAc D25 presentano una leggera esaltazione (anche qui meno di 3 dB), ma hanno il woofer piccolo e veloce caricato con reflex inferiore. In questo caso, la risposta del diffusore in gamma medio-bassa è piuttosto invariante al posizionamento, e anche l'estremo grave patisce un condizionamento meno forte dalla vicinanza delle pareti. Questa connotazione timbrica si riflette nel suono di queste ProAc, che, nonostante l'estensione in alto, sembrano suonare con un certo "calore".
Le Diamond, se non sbaglio, scelgono una disposizione del reflex posteriore o anteriore, ma non credo inferiore. Anche in questo caso, sono molto più suscettibili alla vicinanza delle pareti, pena trasformare una risposta flat in basso in un guazzabuglio di rimbombi.
Sommando la facilità dell'impedenza delle ProAc rispetto all'impedenza difficile delle B&W, si capisce come le ProAc siano "di bocca buona" per l'ambiente e gli amplificatori (fermo restando il fatto che ne mettono drammaticamente in rilievo i problemi timbrici), mentre le B&W sono estremamente critiche con ambiente e amplificatori. Questo non significa che le B&W non siano lineari o che le ProAc lo siano sempre; piuttosto, indica che le misure vanno viste nel loro complesso e bisogna saperle leggere e interpretare nel contesto dell'ambiente di ascolto.
Misure in Regime Dinamico e Distorsione Armonica
Le misure in regime dinamico sono rilevazioni più complesse, non tanto per il tipo di segnale inviato ai diffusori, quanto per il modo con cui sono realizzati i segnali stessi. Queste misure vengono effettuate per analizzare le non linearità del diffusore all'aumentare della potenza. Le non linearità sono tutte quelle forme di distorsione che si rilevano perché il segnale di uscita dai diffusori è differente da quello inviatogli. Il problema in questo tipo di misure riguarda l'integrità del diffusore stesso.
Immaginiamo di avere un diffusore che eroghi una pressione media di 82 dB, un diffusore particolarmente "sordo". Volendo effettuare, come si fa spesso, la variazione di distorsione a 80, 85, 90 e 95 decibel di pressione media, per la misura a 95 dB occorre fornire una tensione di 12,6 Vrms, che equivale a una potenza nominale di circa 20 Watt. Il rischio maggiore lo corre il tweeter, che emette le frequenze da 2000 Hz fino al limite della misura e che è generalmente dotato di una bobina mobile di dimensioni ridotte. Con un segnale sinusoidale continuo a 20 Watt, pochi tweeter supererebbero l'esame senza rompersi.
Si adotta allora un particolare segnale, chiamato "burst", fatto di una decina di cicli di sinusoide seguiti da un periodo di silenzio, per far raffreddare la bobina mobile. La durata del burst è inversamente proporzionale alla frequenza, così che maggiore è la frequenza da misurare e minore è la durata "sotto sforzo" della bobina mobile. La misura a burst viene effettuata sulla distorsione armonica con segnali preregistrati e dotati di un contenuto armonico inferiore di ben tre ordini di grandezza alla più bassa distorsione armonica mai misurata. Anche l'amplificatore di misura ha una distorsione estremamente contenuta.
Un burst della durata di 50 millisecondi (50 millesimi di secondo) viene usato per questo test invece del segnale continuo. Riducendo la finestra dell'analizzatore a questo intervallo ridottissimo, si "inganna" lo strumento facendogli credere che il segnale sia continuo. Se a un diffusore si invia un segnale sinusoidale ad ampiezza via via crescente, si può vedere come, arrivati a un certo punto, la forma d'onda del segnale inizi a cambiare, con gli altoparlanti che immettono nel segnale originale un tono doppio, triplo o ancora maggiore a quello immesso. Si è di fronte a una distorsione armonica che, se fosse elevata, sarebbe in grado di cancellare la pulizia del segnale originale, facendo sparire i particolari e il dettaglio, che sono segnali di ampiezza molto contenuta ma sono ritenuti fondamentali per la ricostruzione ambientale della registrazione originale.
La misura viene effettuata a pressioni crescenti, con una media di sei acquisizioni per ogni singola frequenza in modo da abbassare l'ingresso del rumore di fondo di 7,78 dB. Ogni misura è composta da 100 frequenze in progressione logaritmica, con una durata del burst che a bassa frequenza vale 0,5 secondi e a media frequenza 0,2 secondi. Alle alte frequenze l'impulso dura 50 millisecondi, tanto che la bobina mobile non fa in tempo a scaldarsi che l'impulso è già terminato. Delle armoniche generate dai diffusori si riportano sul grafico soltanto quelle che vanno dalla seconda alla quinta, visto che quelle superiori difficilmente raggiungerebbero il fondo della misura sul grafico. Anche qui occorre prestare attenzione al trigger, una sorta di interruttore sincronizzato al burst che avverte l'analizzatore di acquisire l'impulso. Anche la banda passante del microfono di misura ha la sua importanza, visto che con un microfono da 20 kHz si può al massimo misurare la distorsione di quinta armonica fino a 4000 Hz (4000 x 5 = 20.000).
Un grafico di distorsione armonica (come una Figura 10) effettuata a 85 dB di pressione media su un diffusore di buone caratteristiche, mostra la curva superiore (rossa) che rappresenta la risposta in frequenza con 5 decibel per divisione grande, mentre i quattro grafici sotto rappresentano le armoniche, il cui colore è indicato a lato in quattro piccoli riquadri. La distorsione ha una dinamica utile di 70 dB e quindi con 10 decibel per divisione.
Distorsioni Armoniche: Pari e Dispari
La questione delle distorsioni armoniche, in particolare quelle pari e dispari, è un argomento di grande interesse nell'audio. La distorsione di seconda armonica è la più vicina in frequenza al segnale che provoca la distorsione. La terza, quarta e quinta armonica sono invece via via più lontane, quindi più "scollate" come frequenza dal segnale che le genera, e perciò più avvertibili come distorsione dall'orecchio. La seconda armonica, in alcuni casi, può addirittura essere percepita positivamente dall'orecchio, come se il segnale avesse maggior corpo.
Questo è lo stesso discorso che si fa per il suono delle valvole, per la loro tendenza a generare distorsioni d'ordine armonico elevato in misura minore rispetto a quelle di ordine inferiore. La prima armonica generata con il pizzico della corda è l'armonica fondamentale (ad esempio, a 440 Hz), e successivamente e insieme vengono generati tutti i multipli di quella frequenza, ma con ampiezza e dimensione sempre minori. La seconda armonica (ad esempio, a 880 Hz, un'ottava) si sovrappone, rendendo il suono più caldo e corposo. La terza armonica, non essendo più la stessa nota, aggiunge nuove caratteristiche che contribuiscono alla "magia" del suono.
Le armoniche importanti sono tantissime, crescono in modo esponenziale ma diminuiscono di ampiezza; solo una decina sono decisive per la costruzione del suono. Gli apparecchi a valvola, come microfoni, compressori e amplificatori, tendono a enfatizzare la seconda armonica, contribuendo a rendere il suono più caldo e pastoso. Gli apparecchi a transistor, invece, enfatizzano la terza armonica.
In linea di massima, meno distorsione c'è, più il diffusore tende a essere neutro e "radiografante" nel senso buono del termine. Pertanto, un diffusore che distorce prevalentemente di seconda armonica, con terza, quarta e quinta armonica molto basse, può essere preferibile a uno che, pur avendo un livello di distorsione complessivo apparentemente minore, presenta una distorsione di terza armonica molto più alta, in quanto quest'ultima è più udibile come vera e propria distorsione.
Efficienza e Impedenza: Un Bilanciamento Delicato
La sensibilità (o efficienza) e l'impedenza di un diffusore sono parametri che interagiscono e influenzano la sua capacità di produrre pressione sonora con un dato amplificatore. Un diffusore con sensibilità più bassa e impedenza più alta produrrà meno pressione sonora a parità di amplificatore. Al contrario, un diffusore con sensibilità più alta e impedenza più bassa potrebbe spingere l'amplificatore a erogare più potenza, ma potrebbe anche rappresentare un carico più ostico se l'impedenza scende troppo o presenta sfasamenti importanti.
Per esempio, se confrontiamo due diffusori, uno con efficienza più bassa ma impedenza più alta (Diffusore 1) e l'altro con efficienza più alta ma impedenza più bassa (Diffusore 2), il Diffusore 1 produrrà meno pressione sonora dell'altro a parità di amplificatore. Se il Diffusore 1 ha una richiesta di corrente all'amplificatore pari a quella di 4 Ohm resistivi a 40 Hz, data da un'impedenza reale di 9 Ohm con sfasamento di -40 gradi (carico capacitivo), e il Diffusore 2 è più ostico, con un minimo equivalente agli stessi 40 Hz di circa 2,7 Ohm resistivi, dati da un'impedenza reale di 8 Ohm e sfasamento di 40 gradi capacitivi, il Diffusore 1 sarebbe compatibile anche con un amplificatore a valvole, mentre il Diffusore 2 sarebbe più problematico.
La Sinergia tra Misure e Ascolto
È importante ammettere, senza imbarazzo, che le misure non raccontano tutto di un diffusore, anche se permettono di farsi un'idea abbastanza precisa. Tuttavia, senza un'adeguata sessione di ascolto, le misure non bastano. L'ideale sarebbe poter guardare le misure e contemporaneamente ascoltare come suonano i diffusori, al di là dell'ambiente di ascolto, che contribuisce in modo significativo al risultato finale.
La relazione tra misure e sensazione sonora è un campo di studio continuo. Si cercano verifiche sull'articolazione e altri parametri che possano correlare in modo più diretto i dati tecnici con l'esperienza di ascolto. Le misure possono aiutare a identificare errori progettuali palesi o a capire perché un diffusore suona in un certo modo in un ambiente specifico. Tuttavia, la valutazione finale e la preferenza per un diffusore rimangono in gran parte soggettive e legate all'ascolto personale. Non è raro che un diffusore più costoso non mostri differenze abissali al banco di misura rispetto a uno più economico, ma che queste differenze si manifestino chiaramente all'ascolto, magari in termini di microdettagli, spazialità o capacità di coinvolgimento emotivo.