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Chiunque sia appassionato di audio da un po 'ha probabilmente sviluppato una preferenza per un certo stile di altoparlanti e una certa configurazione dei driver. Questa preferenza potrebbe essere basata sull'esperienza personale, l'opinione di un revisore fidato, la conoscenza tecnica o forse anche alcuni sforzi nella costruzione di altoparlanti fai-da-te. In realtà ci sono molti modi per costruire un buon diffusore e c'è sicuramente spazio per i gusti personali. Tuttavia, sono spesso sorpreso di quanto poco la maggior parte delle persone (anche alcune che sono profondamente coinvolte nell'audio) capisca davvero le implicazioni sulle prestazioni delle diverse configurazioni dei driver.
Molto di questo è spiegato in Il ricettario di progettazione degli altoparlanti . Quando ho letto per la prima volta The LDC 20 anni fa, probabilmente ha aumentato la mia comprensione di come funzionano gli altoparlanti di un ordine di grandezza. Quello che presenterò qui è molto meno tecnico. Incoraggio tutti gli audiofili e i revisori a scavare più a fondo raccogliendo una copia del LDC, che è ora alla sua settima edizione e che è stato scritto da Vance Dickason, editore della rivista Voice Coil e uno dei progettisti di altoparlanti più esperti al mondo.
Per capire perché alcune configurazioni di driver funzionano meglio di altre in determinate situazioni, è importante comprendere un paio di principi generali:
1) A parità di altre condizioni, maggiore è il diametro di un driver, più basse sono le frequenze che può riprodurre e maggiore è la difficoltà che avrà nel riprodurre le alte frequenze. Di nuovo, questo è un principio generale, vero solo quando tutte le altre cose sono uguali.
2) La dispersione di un driver (l'uniformità con cui disperde il suono in tutte le direzioni) è principalmente una funzione del suo diametro - o, nel caso di driver di forma ovale o rettangolare, delle loro dimensioni orizzontali e verticali. Una buona regola pratica è che la dispersione di un driver inizia a restringersi (o 'fascio') alla frequenza la cui lunghezza d'onda corrisponde alla dimensione del driver. Per calcolarlo, dividere 13.512 (la velocità del suono in pollici al livello del mare) per l'effettiva area di irradiazione del conducente. Ad esempio, un woofer da 6,5 pollici con un diametro effettivo dell'area radiante di cinque pollici (misurato dal picco del surround al picco opposto) inizia a trasmettere a circa 2.702 Hz, o 13.512 diviso cinque.
La dispersione è importante perché dà a un altoparlante un suono grande, aperto e naturale. Se la dispersione di un altoparlante è scarsa, sembrerà più come se il suono provenga dalla cassa dell'altoparlante invece che da un vero cantante o uno strumento. Una scarsa dispersione nella gamma media può anche creare la colorazione delle 'mani a coppa' nelle voci, come se i cantanti avessero le mani a coppa intorno alla bocca.
Potresti aver già capito qual è il più grande dilemma nel design degli altoparlanti: più piccolo è il driver, più ampia è la sua dispersione (vedi la tabella delle misurazioni sotto, fai clic sulla foto per visualizzarla in una finestra più grande), tuttavia, più piccolo è il driver, meno è in grado di gestire le basse frequenze. Un po 'più di contemplazione potrebbe portare alla realizzazione che 'più semplice è meglio' si applica raramente agli oratori. Più semplice è l'altoparlante, più è probabile che abbia una combinazione di risposta in frequenza non uniforme, scarsa dispersione, mancanza di risposta dei bassi e / o degli acuti e / o alta distorsione.
Consideriamo i pro ei contro di alcune delle configurazioni di driver degli altoparlanti più popolari. Una nota: ci sono innumerevoli fattori che influenzano le prestazioni dei diffusori, inclusi design e materiali del driver, design e materiali della custodia, caricamento dei bassi della custodia, pendenze del crossover, ecc. Tuttavia, questi sono al di fuori dello scopo di questo articolo, che tratta specificamente delle configurazioni dei driver. Per una comprensione più approfondita del funzionamento interno degli altoparlanti, controlla il Loudspeaker Design Cookbook o un altro lavoro di riferimento approfondito.
One-way (single driver, full-range)
Alcuni audiofili e revisori gravitano verso progetti a driver singolo perché credono che l'eliminazione del circuito di crossover per dividere il segnale audio in bassi e alti produca una maggiore purezza sonora. Il problema è che questo ha un costo, che spesso è estremo. I driver full range più grandi hanno una risposta alle alte frequenze irregolare e una dispersione estremamente scarsa negli acuti. Driver full range più piccoli, come il 3,5 pollici utilizzato nell'altoparlante Role Audio Sampan FTL recentemente recensito Qui , possono avere una risposta degli acuti abbastanza fluida e persino una dispersione fino a un valore compreso tra 5 e 7,5 kHz, quindi possono suonare bene, ma poiché le frequenze di risonanza di quei driver tendono ad essere 100 Hz o superiori, offriranno poca o nessuna risposta dei bassi . Rispetto a un discreto tweeter da un pollice, la loro risposta sugli alti non sarà così fluida e la loro dispersione non sarà così ampia.
Detto questo, nei prodotti a basso costo, i driver full-range a volte sono la scelta migliore. Ricordo con affetto i sistemi Cambridge SoundWorks dal suono eccezionale e poco costosi progettati dal leggendario Henry Kloss, che presentavano altoparlanti full range da 2,5 o tre pollici in involucri a forma di cubo, aumentati da un modulo bassi passa banda economico ma efficace. Ho consigliato molte volte ai produttori di soundbar a basso prezzo di utilizzare driver singoli a gamma completa invece di woofer e tweeter separati a quei prezzi, è quasi impossibile trovare un tweeter dal suono decente e includere un circuito crossover adatto.
Altoparlanti con piccoli driver full-range, come il Sampan FTL o il Sommelier Kvart e Bolge Sound (mostrato qui) hanno il loro fascino, spesso offrendo una risposta piatta e una dispersione meravigliosamente coerente dalla gamma media inferiore agli acuti inferiori, che si traduce in una riproduzione della voce fluida e naturale. Tuttavia, non suonano ariosi o spaziosi come un altoparlante con un tipico tweeter da un pollice e non suonano ad alto volume o forniscono molti bassi. Ma possono essere aumentati con un subwoofer.
Non vedo come gli altoparlanti che utilizzano driver singoli più grandi possano essere considerati prodotti ad alta fedeltà. Ad alcuni audiofili piacciono, ma da quello che posso dire, la loro attrazione è più filosofica che musicale. La risposta in frequenza e le anomalie di dispersione introdotte da questi diffusori sono facili da sentire e da misurare, quindi, a mio parere, non esiste un modo credibile per chiamare il loro suono naturale o neutro. Alcuni di questi altoparlanti aggiungono un super-tweeter per una risposta degli acuti più estesa, ma la loro risposta in frequenza complessiva sarà comunque ruvida e la loro dispersione ridotta negli acuti inferiori e nei medi superiori.
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Ci sono anche altoparlanti a pannello elettrostatici e magnetoplanari full-range, come quelli realizzati rispettivamente da MartinLogan e Magnepan. Sono una questione completamente diversa perché irradiano il suono avanti e indietro, il che aiuta a contrastare i problemi di dispersione causati dalle grandi superfici radianti dei pannelli. Molti di questi altoparlanti utilizzano pannelli curvi per ampliare la loro dispersione. Non sono in grado di fornire bassi profondi ad alto volume o il tipo di immagine focalizzata che un buon altoparlante dinamico (cioè, coni'n'domes) può produrre, ma ancora molti audiofili e revisori considerano questi altoparlanti tra i migliori disponibili in assoluto. prezzo.
A due vie (woofer / tweeter)
Gli altoparlanti che combinano un singolo woofer e un singolo tweeter sono i più comuni e alcuni audiofili e revisori li considerano i migliori, spesso citando la massima 'più semplice è meglio'. Ancora una volta, questa nozione non si applica. Sì, gli altoparlanti a due vie sono in genere più semplici dei modelli a tre vie, ma questa semplicità richiede un compromesso che tende a verificarsi a frequenze comprese tra due e quattro kHz, dove l'orecchio è più sensibile.
Il problema con gli altoparlanti a due vie si verifica nel punto di crossover, la frequenza alla quale il suono viene trasmesso dal woofer al tweeter. Come abbiamo discusso in precedenza, più grande è il woofer, più la sua dispersione inizia a restringersi alle frequenze più alte. Quindi, mentre si passa dalla gamma media agli acuti, la dispersione si restringe man mano che si avvicina al punto di crossover, quindi si apre nuovamente quando il suono passa al tweeter, che è tipicamente uno o 0,75 pollici di diametro e quindi disperde il suono ampiamente l'ottava superiore degli acuti (tra 10 e 20 kHz).
Una soluzione è utilizzare un woofer più piccolo, nel qual caso si sacrifica la risposta dei bassi. Oppure puoi spostare il punto di crossover più in basso, quindi il woofer non è attivo alle alte frequenze. Ma poi inizi a mettere uno stress eccessivo sul tweeter, che probabilmente non ha abbastanza area radiante o escursione (movimento fronte-retro) per riprodurre quelle frequenze più basse.
Ovviamente, molti progettisti di altoparlanti hanno raggiunto questo compromesso con successo perché ci sono innumerevoli altoparlanti a due vie che suonano alla grande. Con poche eccezioni, preferisco altoparlanti a due vie con tweeter da un pollice e woofer non più grandi di 5,25 pollici, con punti di crossover inferiori a circa 2,2 kHz. Ovviamente, qualsiasi altoparlante a due vie può essere potenziato con un subwoofer.
Tuttavia, ci sono due eccezioni. Il primo è che alcuni driver ad alta frequenza hanno una risposta sufficiente nella gamma media da poter essere tranquillamente incrociati con un woofer a una frequenza più bassa, tipicamente tra 800 Hz e 1,5 kHz. Questi includono tweeter a tromba che utilizzano driver a compressione (non tweeter a cupola con una guida d'onda a forma di corno), alcuni tweeter a nastro e pannelli elettrostatici e magnetoplanari. Ecco perché il design a due vie funziona bene, ad esempio, negli altoparlanti a tromba di JBL e Klipsch, nonché negli altoparlanti elettrostatici a due vie di MartinLogan.
L'altra eccezione è che i grandi woofer con bassa massa mobile e alta sensibilità possono produrre midrange dal suono naturale e possono essere incrociati a frequenze relativamente alte. Spesso, il woofer avrà un surround pieghettato (la parte che collega il cono al cestello) invece del più comune surround half-roll. Con uno di questi, puoi ottenere un suono a gamma completa da un bidirezionale. Gli esempi includono il Monitor professionali JBL M2 (mostrato qui) e il Relatori DeVore Fidelity Orangutan .
Tre vie (woofer / midrange / tweeter)
La maggior parte dei progettisti di altoparlanti che conosco considera un design a tre vie la migliore scelta a tutto tondo. Un design a tre vie offre il vantaggio dei piccoli altoparlanti a gamma completa descritti sopra: risposta in frequenza assolutamente piatta e dispersione costante attraverso la maggior parte della gamma vocale. Questo perché i punti di crossover sono solitamente da 300 a 600 Hz tra il woofer e la gamma media e da 2,8 a quattro kHz tra la gamma media e il tweeter. Ottieni l'ampia dispersione di un tweeter da uno o 0,75 pollici senza preoccuparti di distorsioni o guasti del tweeter. Il progettista è anche libero di utilizzare un woofer più grande (o due o tre) per ottenere una risposta dei bassi più profonda. Un altoparlante a tre vie ben progettato può fornire un'elevata gestione della potenza, un suono estremamente naturale senza grandi anomalie di bilanciamento tonale e prestazioni misurate quasi perfette.
Questo non vuol dire che i diffusori a tre vie siano perfetti in ogni modo, però. Gli altoparlanti che utilizzano un driver midrange della stessa dimensione o leggermente più piccolo del woofer sono comuni che suoneranno più forte degli altoparlanti con driver midrange più piccoli, ma in genere non forniscono quella dispersione midrange costantemente ampia. Inoltre, ho sentito alcuni altoparlanti a tre vie in cui il driver midrange è stato incrociato su un grande woofer a una frequenza troppo alta, il che fa suonare le voci in modo innaturale perché provengono da un grande woofer.
È anche difficile realizzare un altoparlante a tre vie a basso costo. Il progettista deve aggiungere il driver midrange, un involucro interno separato per il driver midrange, un involucro più grande in generale e in genere due o tre induttori extra, due o tre condensatori extra e un resistore extra. Moltiplica il costo di queste parti extra per cinque o sei volte per ottenere l'aumento del prezzo al dettaglio, quindi aggiungi un po 'di più per una spedizione più costosa e inizi a capire perché ci sono pochi altoparlanti a tre vie con un prezzo inferiore a $ 400 al paio.
Una variante comune dell'altoparlante a tre vie è l'altoparlante a due vie e mezzo. Questo di solito impiega un tweeter e due o tre woofer corrispondenti. Il woofer più vicino al tweeter viene incrociato normalmente con il tweeter. I woofer sottostanti sono filtrati passa-basso, tipicamente da 300 a 800 Hz, quindi aumentano l'uscita dei bassi del woofer superiore ma rimangono per lo più fuori dalla gamma media. Se facessi funzionare tutti i woofer in parallelo, incrociandoli dappertutto al tweeter, interferirebbero tra loro nella gamma media, producendo fasci di suono verticalmente stretti (chiamati 'lobi') a determinate frequenze. Mentre i design a due vie e mezzo ti daranno più bassi rispetto ai modelli a due vie comparabili, presentano comunque le stesse sfide degli altoparlanti a due vie quando si tratta di selezionare il giusto punto di crossover tra il woofer e il tweeter.
Quattro e più
Una volta entrati in modelli più costosi, gli altoparlanti a quattro e cinque vie diventano comuni. Per la maggior parte, questi sono fondamentalmente modelli a tre vie con un grande woofer aggiunto per bassi più profondi. Hanno tutti i vantaggi dei modelli a tre vie con ancora più bassi, ma a un costo maggiore. Un design a quattro vie è particolarmente vantaggioso per gli altoparlanti con crossover di primo ordine a causa delle sollecitazioni che mettono sui loro conducenti.
Ho appena scalfito la superficie di questo argomento qui e ti incoraggio a saperne di più leggendo il LDC o un altro buon libro di riferimento sugli altoparlanti.
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Risorse addizionali
• Crossover del primo ordine: panacea o problema? su HomeTheaterReview.com.
• I pro ei contro di più subwoofer su HomeTheaterReview.com.
• Come scegliere un subwoofer per audio surround o stereo su HomeTheaterReview.com.