Fin qui ci siamo basati, per le nostre simulazioni, sui dati degli altoparlanti forniti dal costruttore. In particolare abbiamo utilizzato le curve di risposta che vengono messe a disposizione degli interessati direttamente nel sito della Dayton Audio.
Tali misure, come tutte le misure condivise sul sito Dayton Audio, sono compresse in un file .zip che contiene tutti i file di risposta, a diverse angolazioni, e di impedenza, le immagini dei grafici delle misure (in formato .pdf), i parametri di Thiele-Small, più un file di testo in cui sono riportate le modalità di misura.
Misure e misure
Le misure di risposta, sia per il woofer che per il tweeter, sono state acquisite in ambiente anecoico simulato, con uno sweep sinusoidale utilizzando il microfono ed il software OmniMic. Il livello del segnale inviato agli altoparlanti è di 2,83V RMS.
Purtroppo per nessuno dei due altoparlanti è specificato come sono stati montati, se a pannello, oppure in cassa. Questo significa che i grafici di risposta forniti dal costruttore sono utilizzabili solamente per una “sgrossatura” iniziale del progetto, ma non sarà possibile impiegarli per la messa a punto del sistema.
Per dimostrare ciò ho misurato woofer e tweeter montati sul mobile effettivo usato per il progetto che abbiamo visto l’altra volta, e che riporto per chiarezza nella figura 1.
Nelle figura 2 e 3 sono riportate le misure MLS realizzate con scheda CLIO in ambiente semi-anecoico. Tali misure non sono attendibili al di sotto di 500 Hz ma questo non è importante perché a noi interessa maggiormente la zona medio alta dello spettro, con particolare attenzione alla parte relativa all’incrocio tra i due trasduttori.
Nella figura 4, utilizzando il software VituixCAD impiegato per la simulazione, ho sovrapposto la risposta del woofer misurata da me e quella fornita dalla Dayton Audio. Come si vede, a parte la differenza in gamma bassa e mediobassa (Dayton esplicita che al di sotto di 450 Hz la misurazione è stata effettuata in campo vicino ed “attaccata” alla risposta ad un metro) le risposte sono praticamente sovrapponibili. Questo non vale invece nel caso del tweeter, le cui risposte, fornita dalla Dayton e misurata da me, sono visibili nella figura 5. In blu la misura fornita dal costruttore, in rosso quella misurata con il tweeter montato sul mobile.
Come si vede la differenza è notevole, circa 5 dB in meno nella zona al di sotto di 5 kHz. Tale differenza nell’emissione è riconducibile sicuramente all’effetto del pannello di misura: normalmente tweeter e midrange a cupola vengono misurati montandoli su un pannello di grandi dimensioni, al fine di simulare il funzionamento con emissione su 2π steradianti. Il pannello che ho utilizzato è invece quello del mobile su cui sono montati gli altoparlanti, ed ha dimensioni 15×23 cm, troppo piccolo per fornire un adeguato sostegno alle frequenze inferiori della gamma di funzionamento del tweeter.
Per “correggere” la simulazione ho inserito, in VituixCAD le nuove curve misurate al posto di quelle fornite dalla Dayton Audio. Il risultato è visibile in figura 6. La curva in colore azzurro è quella corrispondente alla vecchia simulazione, fatta con le curve dichiarate; la curva di colore blu è la nuova risposta, calcolata a partire dalle curve misurate.
E’ evidente un bell’avvallamento nella zona tra 3 e 7 kHz, ed una esaltazione nella gamma più alta, sopra i 10 kHz.
Modifichiamo il filtro
Per ottenere una risposta lineare non c’è bisogno di stravolgere il filtro impostato la volta scorsa; basta solo modificare alcuni dei moduli già presenti e inserirne degli altri. Il risultato è presente in figura 7.
Se lo andiamo a confrontare con quello dell’articolo precedente (figura 21 della terza parte) possiamo vedere che nel ramo del tweeter sono rimasti invariati il taglio e la pendenza del passa-alto e l’attenuazione presente nel secondo blocco. E’ invece variato il blocco “peak” denominato U9 che è passato da 5423 Hz con Q pari a 11,6 a 4462Hz con Q pari a 1,42. Il blocco U5 è rimasto invariato, mentre è cambiato il blocco che esaltava il segnale in gamma altissima. Ora invece di esaltare diminuisce l’emissione a partire da circa 12 kHz, e la diminuisce di ben 5 dB.
Se andiamo a vedere il ramo passa-basso possiamo notare che qui gli interventi sono stati più massicci. I due blocchi posti a 1788Hz e 2,3kHz sono rimasti quasi invariati, mentre sono stati aggiunti altri due blocchi: il primo U10, di tipo “notch”, posto a 1,1kHz ed un altro U11, sempre di tipo “notch” a 6kHz.
Il risultato di queste modifiche è visibile in figura 8. La risposta non è più così regolare come quella che si aveva con la simulazione “fasulla” ma è comunque abbastanza buona, e può essere ulteriormente migliorata inserendo altri moduli.
In figura 9 sono riportate le curve di risposta del filtro, sia del tweeter che del woofer, mentre nelle figure 10, 11, e 12 sono riportati i settaggi nell’applicazione di Beocreate che replicano il filtro simulato con VituixCAD.
I file scaricato dal sito Dayton Audio, più le misure da me acquisite, insieme al file del progetto, leggibile con VituixCAD, sono reperibili nel file “Beocreate_v4.zip” scaricabile alla fine dell’articolo.
Le misure in ambiente
Per la verifica finale del lavoro ho effettuate delle misure nel mio consueto ambiente di ascolto (il mio salotto), con il microfono posto in corrispondenza della mia testa.
Ho impiegato rumore rosa stereo, con i canali scorrelati tra di loro, che è stato inviato al sistema direttamente dal computer con cui ho effettuato le misure, collegato in bluetooth.
Il software per la rilevazione RTA è REW, settato a terzi di ottava, con scala di 50 dB.
In figura 13 troviamo sia la risposta dei woofer che dei tweeter, oltre alla risposta complessiva con tutti e due i canali in funzione.
Se analizziamo la risposta nella gamma medio-alta possiamo vedere che appare molto regolare, con solo una piccola “indecisione” nel terzo di ottava attorno all’incrocio, che è rilevabile anche nella risposta di figura 8.
Dal grafico della misura in ambiente possiamo vedere che, considerando che il woofer è da 100 mm, il sistema ha una buona estensione verso le basse. E’ presente però un largo avvallamento nella zona tra 100 e 400 Hz. Tale zona non è stata da me considerata in quanto le risposte misurate non erano attendibili in gamma medio-bassa.
E’ possibile però equalizzarla ora, a partire proprio da questa misura e affinare il sistema per gradi, non lavorando più sulle simulazioni ma direttamente sulle misure in ambiente.
Questo approccio è quello che molti autocostruttori utilizzano durante la messa a punto dei loro progetti. Ma in questo caso l’impiego di una scheda digitale come la Beocreate, consente di lavorare in tempo reale modificando direttamente i parametri sul computer con la possibilità di ascoltare “in diretta” le modifiche fatte.
Riprenderemo presto l’argomento del filtraggio ed equalizzazione dei sistemi di altoparlanti, utilizzando anche altri sistemi. Certo è che considerando l’offerta odierna di schede DSP a basso costo facilmente controllabili da computer o smartphone, la loro potenza di elaborazione, la facilità di controllarle, tutto unito alla disponibilità di schede di amplificazione sempre a basso costo, fa si che questi sistemi multiamplificati con DSP non siano il futuro dell’audio, ma i presente, rendendo ormai obsoleti i “vecchi” sistemi a componenti passivi.
Pierfrancesco Fravolini