LE MISURE

STRUMENTAZIONE

Microfono iSEMcon EMX-7150
Calibratore Microfonico PCE-SC41 in Classe 2
Multimetro TRMS PCE-UT 61E
PC Laptop Asus FLA5EV8M
Scheda audio Focusrite Clarett 2Pre USB
Amplificatore integrato stereo EAM Lab Studio 102i
Jig per misure d'impedenza
Voltage probe con attenuazione di 20,55 dB per la rilevazione in Dual Channel
Cavi di segnale Supra Dual RCA
Cavo di potenza Supra Ply 3.4 S
Software di misura: Arta - Limp - Steps (Versione 1.9.8)



Come da consolidata procedura, la sensibilità media del BadLady è stata rilevata fornendo ai morsetti una tensione di 2,83 Volt, corrispondenti a 1 Watt su carico di 8 Ohm, e ponendo il microfono a un metro di distanza in asse al tweeter. Si è poi proceduto al calcolo facendo una media tra 273 punti di rilevazione, tra 100 Hz e 10.000 Hz. Il dato risultante di 88,430 dB è congruente con quello di una torre snella da pavimento di queste dimensioni.



La risposta propria del BadLady, cioè al netto del contributo acustico ambientale, è stata sintetizzata unendo le misurazioni in campo vicino di mid-woofer, e relative porte reflex, con il campo lontano a 1 metro in asse al tweeter. Nel grafico tra una divisione e l'altra intercorrono 5 dB, possiamo vedere come le variazioni della risposta rimangano sostanzialmente comprese entro una divisione tra 48 Hz e 17 kHz, con due stretti picchi negativi alle frequenze di 680 Hz e 11.000 Hz. La F3, si attesta sui 50 Hz e garantisce una discreta discesa sulle basse frequenze. Per F3 (o punto a -3 dB) s'intende quella frequenza alla quale il livello di pressione sonora risulta inferiore di 3 dB rispetto al livello medio di riferimento del diffusore, che nel nostro caso è di 88,430 dB.



Nel CSD possiamo apprezzare l'ottimo comportamento di mid-woofer e tweeter. Nel primo vediamo un decadimento di 25 dB della risposta all'impulso in poco più di 4 millisecondi nella zona tra 500 Hz e 1500 Hz. Oltre questo limite si verifica, come è naturale, un drastico accorciamento del tempo, che tra 1500 Hz e 20.000 Hz si mantiene mediamente su 1 millisecondo, a eccezione di un allungamento centrato a 17 kHz, in corrispondenza del picco negativo visibile alla risposta in frequenza @anecoica. Si tratta di una delle misure più importanti nell'analisi di un sistema d'altoparlanti, indicativa dell'involuzione nel tempo dell'impulso iniziale dopo la sua interruzione. In buona sostanza ci dice quanto rapidamente altoparlanti e mobile smettono di emettere suono dopo la sollecitazione primaria.



Se nel CSD l'analisi del decadimento viene fatta in millisecondi, nel Burst Decay questa viene descritta in cicli (periodi). Parliamo di una misura utile per l'indagine dei fenomeni di risonanza, degli accumuli d'energia specialmente in gamma media e alta, dove i prolungamenti sono più evidenti. Nel nostro diffusore possiamo notare come sino a 9000 Hz l'impulso si esaurisca in un numero molto limitato di periodi, non più di 5 o 6, a fronte degli 8-10 cicli mediamente riscontrabili. Solo dopo tale frequenza, precisamente a 10 kHz, 15 kHz e 20 kHz, si verificano delle elongazioni crescenti, in cui solo quella all'estremo dei 20.000 Hz supera (di poco) i 16 cicli, comunque innocua ai fini dell'ascolto.



Questo grafico riunisce in sovrapposizione la risposta in frequenza del mid-woofer superiore e la sua relativa porta reflex. Il notch nella risposta dovuto all'accordo reflex raggiunge il suo minimo a 35 Hz, frequenza in cui l'emissione dell'altoparlante si riduce moltissimo, con un'escursione che è al suo minimo. Ciò avviene perché alla frequenza d'accordo l'aria all'interno del mobile entra in risonanza e oppone la massima resistenza al movimento del cono. Ecco perché il mid-woofer rimane pressoché fermo, quasi smettendo di emettere suono direttamente.



In quest'immagine vediamo invece il contributo dei due mid-woofer inferiori, anche loro caricati in reflex ma in un volume dedicato più grande, e la relativa porta "downfiring". In questo caso possiamo vedere come il notch, e quindi l'accordo (Fb) sia posizionato leggermente più in basso, esattamente a 33 Hz.



Sempre in "overlay" qui possiamo vedere la funzione di trasferimento del comparto bassi, cioè la risposta complessiva dei tre mid-woofer, e il comportamento del driver a compressione da 1". In verde c'è la risposta totale, così come appare all'anecoica simulata. Il tweeter, in particolare, è filtrato in maniera piuttosto ripida, con un andamento molto vicino a un passa-alto Butterworth del quinto ordine.



A questa misura seguiranno i più esaustivi Diagrammi Polari Orizzontali. In questo grafico si fotografa la situazione della risposta a partire da 400 Hz, in asse e alle angolazioni orizzontali di 15°, 30°, 45° e 60°. Tale rilevazione è stata effettuata posizionando il microfono a un metro di distanza in asse al tweeter. Si tratta di una misura eseguita in regime anecoico e mostra la risposta propria del diffusore. Il naturale calo che si manifesta verso le alte frequenze si rivela molto regolare, senza scompensi, e questa non può che essere un'ottima notizia.

I Diagrammi Polari Orizzontali a 360° sono la prova provata di come Lahò abbia lavorato molto bene sul profilo della sua tromba proprietaria Mini-Hyperfocus, che in abbinamento con il driver Radian 475PB produce dei lobi di emissione molto omogenei e regolari. Il loro andamento è la rappresentazioni grafica dell'intensità sonora al variare dell'angolo di ripresa, misurata sul piano orizzontale. Illustrano con precisione la direttività del suono, con le alte che diventano sempre più direzionali al salire della frequenza, concentrando la loro energia verso l'asse anteriore. Notiamo in particolare un interessante fenomeno, appena accennato a 1250 Hz e via via più evidente sino a 5000 Hz, dove a 50° si osserva un lieve incuneamento della risposta dovuto ai bordi stondati del baffle frontale.



In questo quadro sinottico è possibile visualizzare il comportamento del BadLady riguardo al Fattore e Indice di Direttività e al comportamento angolare a -6 dB. Per completezza si ribadisce che il Fattore di Direttività (Q) è il rapporto tra il livello di pressione sonora su un asse designato di una sorgente sonora, a una determinata distanza, rispetto a quello che verrebbe prodotto nella stessa posizione da una sorgente puntiforme se questa irradiasse la stessa potenza acustica totale. Diverso è l'Indice di Direttività, il quale esprime la differenza in dB tra l'emissione della sorgente sotto test e quella che avremmo se quella stessa sorgente fosse omnidirezionale. Questo in un dato punto dello spazio e alla medesima potenza acustica totale sviluppata. Misura d'indubbio interesse è pure l'Angolo a -6 dB, nel quale il software Arta calcola l'indice di direttività nei limiti di un fascio emissivo la cui ampiezza angolare è definita da due punti, posti uno a destra e uno a sinistra dello "0" nei diagrammi polari (lo zero corrisponde alla misura in asse). In tali punti la SPL deve risultare di 6 dB inferiore rispetto a quella sviluppata sull'asse.

Un altro modo, molto suggestivo, di rappresentare l'andamento emissivo di un diffusore viene proposto nelle Waterfall 1 e 2 e nel Filled Contour. Nelle Waterfall 1/2 cambia la prospettiva di visualizzazione, da longitudinale a quasi frontale, in un intervallo di 180° e nell'ambito di un'indagine che si estende sino a un livello di -50 dB. Altrettanto "pittoresco" è il Filled Contour, un tipo di grafico bidimensionale che mostra la direttività e la dispersione sonora di un diffusore in funzione della frequenza e dell'angolo di misurazione. Il bello di questa misura è la mappa colorata che si crea, dove i colori indicano i livelli di pressione sonora. Lo spazio tra le linee di contorno (che rappresentano livelli di pressione costanti) è "riempito" con colori che cambiano progressivamente, in modo da rendere immediata la comprensione di come il suono si diffonde e di come si attenua fuori asse. Permette inoltre di valutare istintivamente l'ampiezza del fascio emissivo del diffusore (il cosiddetto "beamwidth"), evidenziando zone di maggiore o minore dispersione.



La risposta al gradino è una filiazione di quella che io considero la grande madre delle misure: la risposta all'impulso. La Step Response esibisce la capacità del sistema di rispondere a un segnale che passa istantaneamente da un valore zero a un valore massimo, detto appunto gradino di tensione. Avviene nel dominio del tempo e fornisce informazioni molto importanti come l'allineamento temporale dei vari altoparlanti e la loro connessione in fase o in antifase. Così possiamo agevolmente vedere il tempo di arrivo dei vari componenti (tweeter, midrange, woofer). Nel nostro BadLady il primo impulso che arriva al microfono è quello relativo al tweeter, alto e molto stretto, che è velocissimo nel partire quanto nel fermarsi. Segue quello più ampio e slargato dei woofer, anche leggermente frastagliato essendo la somma dell'emissione dei tre mid-woofer. Sintomatiche del caricamento reflex sono le oscillazioni smorzate che seguono, dovute al fatto che il condotto di accordo impiega un certo tempo per attivarsi, mettendo in moto l'aria al suo interno. La distanza temporale tra il picco del tweeter e quello del mid-woofer è di 0,339 millisecondi, pari a una distanza dei centri acustici di 11,6 cm. Questo naturalmente recepito dal microfono, che, ricordo, è posizionato in asse al tweeter a 1 metro di distanza del diffusore.



L'Energy Time Decay è significativo del tempo in cui l'energia sonora emessa da un diffusore si estingue nel tempo dopo la cessazione dell'impulso. Riguarda non solo l'emissione dei trasduttori ma anche quell'energia che viene accumulata e poi riflessa dal baffle frontale.

Buono l'andamento della distorsione, che si mostra contenuta già alla frequenza più bassa d'indagine: 50 Hz, corrispondente alla F3 del sistema. A 70 Hz la situazione è la seguente: THD 0,971%, seconda armonica 0,501% e terza armonica 0,768%. Segue una progressiva discesa sino a 318 Hz con i rispettivi valori dello 0,136%, 0,129% e 0,042%. Dopo una relativa risalita sulle frequenze medie, tra 350 Hz e 2000 Hz circa, in zona tweeter i tassi mostrano un ulteriore e graduale aumento. Così a 6418 Hz abbiamo una THD dello 0,526%, seconda armonica 0,526% e una terza armonica molto bassa: appena dello 0,0067%. Sono tassi che si mantengono stabili sino al limite di misura concesso dal mio microfono. Si tratta di un comportamento congruente con quello tipico di un driver a compressione, che presenta una minor distorsione ad alti volumi, grazie all'elevata efficienza e alla ridotta escursione del diaframma, a differenza di quelli non particolarmente elevati (come i 90 dB a un metro della nostra misura), poiché l'aria viene compressa attraverso una tromba e generare distorsione di seconda armonica. Cosa che si evince guardando l'andamento nel grafico proprio della seconda armonica, la quale concorre per la maggior parte alla THD.



La TNDM (Total Noise Distortion Measurement) è un metodo di misura sviluppato da Gian Piero Matarazzo e Fabrizio Montanucci nel 2006, atto a quantificare la distorsione d'intermodulazione detta "mascherante" prodotta da un diffusore. Come segnale test si usa del rumore rosa anziché dei segnali sinusoidali, come la precedente che abbiamo visto. Con due file di Pink Noise complementari (di comportamento inverso) "A" e "B" si creano dei buchi, dove il segnale è assente, posti in bande specifiche del rumore rosa. In seguito il software misura quanta distorsione prodotta dal diffusore va a riempire quei buchi. In tal modo è possibile simulare meglio il comportamento reale del sistema con la musica, vale a dire in condizioni reali e dinamiche.



In questa misura possiamo fare alcune fondamentali osservazioni. I due picchi che contraddistinguono il carico reflex sono entrambi piuttosto bassi, fenomeno dovuto al parallelo dei tre mid-woofer, con il primo maggiore del secondo: 11,72 Ohm a 22,75 Hz a fronte di 5,10 Ohm a 52,53 Hz. Tra i due, a 33,1 Hz, si trova il minimo d'impedenza, che è pari a 3,98 Ohm e corrisponde alla Fb (frequenza di accordo reflex). Fb che risulta inferiore alla Fs del midwoofer Eighteen Sound 6ND430 (61 Hz). È evidente come il progettista abbia voluto estendere la risposta in basso con un accordo cosiddetto "detuned" (o disaccordato), una tecnica di progettazione in cui la frequenza di risonanza del reflex viene impostata su un valore differente da quello ottimale teorico che tenga conto della frequenza di risonanza dell'altoparlante stesso. In ultimo, osserviamo la vistosa risalita del modulo in zona tweeter, dovuta alla forte attenuazione ottenuta mediante resistenza in serie all'altoparlante. Un'inderogabile necessità, vista la grande differenza di sensibilità tra i due trasduttori, di 92,5 dB il mid-woofer e di ben 109,5 dB il tweeter.

La ricca carrellata d'immagini termina con due misure di RTA, singole e in sovrapposizione, effettuate con del rumore rosa scorrelato sui due canali. Come sappiamo, la Real Time Analyzer ambientale rappresenta la misurazione della risposta in frequenza del diffusore all'interno di una stanza e analizzata in tempo reale. Fornisce un quadro diverso da quella realizzata in regime anecoico, che esclude il contributo acustico delle pareti, pavimento, soffitto e tutto ciò che c'è nel locale. Anche in quelle fatte sulle BadLady si evidenzia un comportamento piuttosto tormentato al di sotto della frequenza di Schroeder, dovuta alle risonanze ambientali. Nel mio salotto di 6x4x2,9 metri, che ho deliberatamente non trattato per equipararlo a un comune locale domestico, si creano tre risonanze primarie assiali a 28,6 Hz, 43 Hz e 59,3, visibili nel grafico. Ho eseguito le due RTA con i diffusori paralleli alle pareti laterali e angolati a convergere verso il punto d'ascolto, riscontrando tuttavia delle lievi differenze, cosa che depone per la regolare e omogenea distribuzione dell'energia acustica al variare dell'angolazione. 

Alfredo Di Pietro