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      Ultrasound      

 

Diffusori della serie Energetic

 

 

Sommario

 

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Premessa

Il marchio ULTRASOUND contraddistingue esclusivamente sistemi di altoparlanti di elevata qualità che nascono dagli studi e dall’esperienza di chi ha fatto dell’acustica la propria professione. Tutti i prodotti ULTRASOUND impiegano componenti progettati e costruiti in proprio e sono il frutto di una lunga attività di studio e di ricerca che poggia su due elementi chiave: la psicoacustica e l'energetica. Mentre la psicoacustica è la disciplina che studia l'interpretazione da parte del cervello degli stimoli sonori che giungono all'orecchio, con il termine energetica si indica lo studio dei fenomeni associati alle trasformazioni dell'energia in tutte le sue forme; entrambi questi aspetti sono di fondamentale importanza per la comprensione di quanto avviene durante la riproduzione di musica all'interno di locali semi riverberanti.

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Filosofia di progetto

Un suono può essere definito come una vibrazione propagantesi in un mezzo elastico.

In modo duale, si può parlare di onde sonore, cioè di un fenomeno di trasporto energetico: è noto infatti che in un'onda non sono le particelle del mezzo attraverso il quale avviene la trasmissione a spostarsi, come invece erroneamente si è spesso portati a credere, ma è piuttosto l'energia presente in un determinato punto del mezzo stesso in un certo momento ad essere trasmessa alla zona adiacente nell'istante immediatamente successivo. Sulla propagazione delle onde sono stati compiuti molti studi ed alcuni aspetti (diffusione, diffrazione, interferenza, onde stazionarie) sono oggi ben conosciuti; poco invece si sa sui fenomeni meccano-acustici relativi alla produzione ed alla dissipazione dell'energia acustica (soprattutto in ambienti semi riverberanti come i normali locali domestici).

In particolare, in fase di progettazione di un sistema di trasduttori acustici - che non solo trasforma un segnale elettrico in un'onda sonora, ma anche e soprattutto converte una forma di energia (elettrica) in un'altra (acustica) - poco o nulla viene normalmente fatto per garantire che la trasformazione energetica avvenga in modo corretto. Il problema è invece molto più serio di quanto si possa pensare, dato che il rendimento di questa operazione è tipicamente ben inferiore all'1% (con i riferimenti normalmente utilizzati, un rendimento dell’1% corrisponde a circa 92 dB/W su 2p str.) mentre, in casi particolari (sistemi isodinamici o elettrostatici) non arriva a 0,1% o, addirittura, a 0,01% (70 dB/W)!

Poiché la conversione avviene così male (oltre il 99% dell'energia viene convertito in qualcosa di indesiderato), appare evidente come sia particolarmente importante cercare di esercitare su questo processo il controllo più stretto possibile; emerge quindi la necessità di prendere tutte le precauzioni necessarie a far sì che l'informazione contenuta nel segnale di ingresso venga trasferita il più possibile integra in uscita.

Il primo passo da compiere a questo scopo è rendersi conto che nel processo non entra in gioco il solo trasduttore vero e proprio - l'altoparlante - ma tutto il sistema nel suo complesso: pertanto, quando si vanno ad analizzare le modalità di trasferimento dell'energia, è necessario considerare anche la cassa acustica ed il crossover. Da tempo è noto che il miglior crossover è.... quello che non c'è; analogamente, si potrebbe dire che la miglior cassa acustica è quella che non c'è. Tuttavia, entrambi questi elementi sono in qualche misura indispensabili, per cui difficilmente si possono eliminare; è però sicuramente possibile ed auspicabile ridurre la loro influenza sul risultato finale. Chiaramente, ciò non si può ottenere impiegando altoparlanti di bassa qualità e intervenendo poi a livello di crossover, con reti complicatissime che apparentemente linearizzano il sistema, ma che in realtà sono disastrose sotto il profilo sia energetico che temporale; è invece necessario utilizzare trasduttori appositamente progettati, in modo da avere sistemi intrinsecamente lineari, sia nel dominio della frequenza, sia nel dominio del tempo. Per quanto riguarda invece le casse acustiche propriamente dette, si ha invece l'impressione che, nel migliore dei casi, i mobili siano costruiti tenendo presenti solo le esigenze estetiche dei clienti e che la componente acustica sia del tutto trascurata: basta infatti qualche semplice considerazione qualitativa per capire che il problema del controllo della trasformazione energetica viene del tutto sottovalutato.

Possiamo riassumere tali considerazioni qui di seguito:

la cassa acustica propriamente detta altera alcuni dei parametri elettromeccanici dell'altoparlante. Alcuni di questi vengono modificati utilmente, consentendo un miglior utilizzo dello stesso, altri vengono invece peggiorati. Da un punto di vista meccano-acustico, i parametri fondamentali sono rigidezza, massa, smorzamento. In tutti i casi, con l'introduzione della cassa, la massa viene aumentata, lo smorzamento e la rigidezza diminuiti, portando ad una situazione invariabilmente peggiore della precedente da un punto di vista dinamico (che è quello che conta dal punto di vista musicale);
   
alle frequenze più basse, il parametro più importante è la rigidezza;
   
alle frequenze per così dire intermedie, è importante poter controllare soprattutto lo smorzamento;
   
alle alte frequenze, il parametro dominante diviene la massa.

Poiché con segnale musicale l'energia associata alle varie frequenze decresce rapidamente con l'aumentare della frequenza stessa, una prima conclusione che si può trarre è che in una cassa acustica la rigidezza è molto importante.

Si deve poi tener conto del fatto che la sensibilità dell'orecchio è massima in gamma media, per cui si dovrebbe avere un occhio di riguardo anche per lo smorzamento.

La massa, invece, dovrebbe essere la più contenuta possibile, e questo per almeno due ordini di motivi: in primo luogo, un mobile di massa elevata tende a risuonare a frequenze basse, cioè proprio nella zona a più alto contenuto energetico; inoltre, maggiore è la massa, maggiore è la quantità di energia che viene immagazzinata nel mobile e rilasciata successivamente, con modalità che dipendono dalle costanti di tempo del sistema.

Riassumendo queste semplici considerazioni, si può affermare che una cassa acustica dovrebbe avere caratteristiche meccaniche ed acustiche ampiamente variabili con la frequenza; in realtà, un ottimo risultato si potrebbe ottenere solo impiegando un mobile apposito per ogni altoparlante. Tuttavia, usando opportuni accorgimenti, è possibile realizzare un buon mobile da un punto di vista energetico, a patto di soddisfare le seguenti specifiche:

bassa massa;
   
elevata rigidezza;
   
alto smorzamento.

Le prime due specifiche indicano che il materiale da usarsi per la costruzione di una cassa acustica per alta fedeltà (cioè destinata a riprodurre segnali musicali e non di laboratorio) deve avere un rapporto tra rigidezza e massa il più alto possibile.

I materiali impiegati nella stragrande maggioranza dei casi (truciolare o medium density, cioè impasti di trucioli, segatura e colla) possiedono invece una massa relativamente elevata, una bassa rigidezza (parametro da non confondersi con la durezza) e uno smorzamento scadente; tali materiali dovrebbero essere utilizzati solo in realizzazioni economiche (in virtù del loro basso costo).

Le considerazioni svolte sono, almeno in parte, note da decenni (si veda, ad esempio, il lavoro di Tappan presentato alla Convention dell'Audio Engineering Society nel 1961), e da altrettanto tempo trascurate dalla quasi totalità dei costruttori.

 

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La serie ENERGETIC

Questi sistemi di altoparlanti sono stati concepiti estendendo la progettazione a tutto il sistema nel suo complesso piuttosto che limitarsi ad un semplice assemblaggio di componenti come accade di solito. Questa "progettazione integrata", pur estremamente onerosa sia per quanto riguarda i tempi che gli investimenti necessari, è il solo modo di superare i limiti dei sistemi "convenzionali"; in particolare, sono stati presi in esame i seguenti aspetti innovativi:

è stata svolta una accurata analisi delle masse in movimento e delle forze in gioco. Ciò riveste una particolare importanza nel caso di sistemi complessi, in quanto è necessario bilanciare le emissioni energetiche per evitare discontinuità con il variare della frequenza;
   
si è condotta una approfondita indagine sulle caratteristiche dei materiali, sia per quanto riguarda gli altoparlanti, sia per quanto riguarda la cassa acustica, con particolare attenzione al comportamento nel tempo (immagazzinamento e rilascio dell'energia sonora: ciò è di fondamentale importanza nella riproduzione di musica);
   
si è studiata la distribuzione degli sforzi della cassa acustica, sia relativamente alla pressione interna, sia alla componente dovuta al moto degli altoparlanti stessi;
   
la scelta delle suddivisioni tra le bande è stata operata tenendo conto della sensibilità dell'orecchio e delle quote energetiche associate ad ogni banda;
   
il crossover è stato semplificato il più possibile;
   
sono stati progettati e realizzati trasduttori con caratteristiche dinamiche fuori dal comune.

I risultati di questo lungo lavoro hanno suggerito l'impiego dell’acciaio quale materiale per la realizzazione della cassa acustica; ciò, unitamente alla particolare forma del mobile, consente una rigidezza enormemente superiore rispetto alle solite scatole di truciolare. Alla struttura in acciaio, completamente saldata internamente, è applicato sul frontale un pannello in legno massello di 25 mm. di spessore sul quale sono fissati gli altoparlanti; la struttura composita così ottenuta ha ottime doti di rigidezza e smorzamento pur presentando una massa contenuta.

I mobili sono completamente privi di assorbente, in modo da ottenere sistemi accordati efficienti.

Sono stati sviluppati trasduttori dotati di membrane molto rigide e leggere, con la più ampia superficie radiante possibile, caratterizzati da notevoli fattori di accelerazione e ottima sensibilità; ma ciò che veramente conta è che questi altoparlanti sono stati concepiti  per operare in sinergia tra loro.

Le soluzioni fornite dal calcolo e dalle misure sono sempre state integrate dalle esperienze d'ascolto; solo quando si è riscontrato il buon accordo tra teoria ed effettivo risultato in ambiente si è deciso per l’adozione del provvedimento in esame.

Si sono così ottenuti dei sistemi con contenuti decisamente innovativi sia nella filosofia progettuale, sia nella tecnologia applicata e nei materiali, con risultati acustici estremamente interessanti, ai vertici dei sistemi di riproduzione facenti uso di trasduttori elettrodinamici.

 

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