Come progettano i diffusori i progettisti esperti

Un diffusore che suona bene nasce da un metodo, non dal caso. I progettisti esperti differiscono per gusti e soluzioni preferite, ma il loro procedimento è sorprendentemente simile. Vediamolo passo per passo, insieme a ciò per cui sono noti alcuni autori i cui progetti trovi nella libreria di progetti di Loudsmith.

1. Le specifiche prima degli altoparlanti

Il principiante parte dal suo altoparlante preferito. Il progettista esperto parte dalle domande: quanto può essere grande il diffusore, dove starà, a che volume e quanto in basso deve suonare. Tra dimensioni del cabinet, estensione dei bassi e sensibilità vale un compromesso noto come legge di Hoffman: delle tre caratteristiche puoi averne al massimo due. Per questo le specifiche contano più della marca dell'altoparlante.

In Loudsmith: la procedura guidata con sei domande e le specifiche nel primo passo, da cui l'app ricava sia gli obiettivi sia la scelta degli altoparlanti.

2. Scegliere gli altoparlanti in base ai dati, non al prezzo

Il woofer si sceglie in base ai parametri di Thiele-Small: frequenza di risonanza Fs, fattore di merito totale Qts, volume equivalente Vas ed escursione Xmax. Sono questi a determinare in quale cabinet si adatta e quanti bassi può dare. Per il tweeter è decisivo quanto in basso si può tagliare, per il woofer dove inizia a diventare direttivo e dove la membrana va in break-up. Le buone coppie hanno una zona di sovrapposizione in cui entrambi gli altoparlanti suonano puliti e con direttività simile.

In Loudsmith: un catalogo di 1.604 altoparlanti con parametri completi, una classifica dei woofer basata sulla simulazione del cabinet e tweeter ordinati in base all'abbinamento con il woofer scelto.

3. Simulazione del cabinet

Prima di tagliare il primo pannello si passa alla simulazione: cassa chiusa o bass reflex, quale volume e quale accordo del condotto. Oltre alla risposta in frequenza si controllano anche l'escursione della membrana, la velocità dell'aria nel condotto e il ritardo di gruppo. Un diffusore che sul grafico scende in basso ma a volume normale arriva a Xmax o fischia dal condotto è un cattivo progetto.

In Loudsmith: sette tipi di cabinet contemporaneamente, con confronto e raccomandazione.

4. Misurare, misurare, misurare

È qui che dilettanti e progettisti esperti si separano di più. I dati del produttore sono misurati su baffle infinito. Un altoparlante reale in un cabinet reale presenta ondulazioni dovute alla diffrazione dei bordi, risonanze del cabinet e differenze da esemplare a esemplare. Per questo gli altoparlanti si misurano nel cabinet finito con un microfono (risposta in frequenza, file FRD) e con un dispositivo per la misura dell'impedenza (file ZMA). Solo su questi dati si progetta il crossover.

In Loudsmith: i file FRD e ZMA di ogni altoparlante sostituiscono il modello e il crossover viene ricalcolato su di essi. Senza misure, l'app stima la diffrazione dalle dimensioni del pannello frontale.

5. Il crossover sul carico reale

L'obiettivo non è «un filtro del 2° ordine a 2 kHz», ma un risultato acustico: che l'uscita dell'altoparlante, con il suo andamento naturale, segua la curva target, ad esempio un Linkwitz-Riley del 4° ordine. Il filtro elettrico è solo un mezzo. Per questo i valori dei componenti si ottimizzano sulle misure e, nel crossover passivo, si tiene conto anche delle perdite degli induttori.

In Loudsmith: progettazione automatica su target acustico, modalità manuale, editor di rete libero e divisione attiva con DSP.

6. Ascolto e iterazione

Gli ultimi decimi di decibel nel livello del tweeter o la forma dell'incrocio si mettono a punto all'ascolto, nella stanza in cui il diffusore suonerà. I progettisti esperti realizzano più versioni del crossover e le confrontano. Ne consegue che nemmeno il miglior modello sostituisce la misura e l'ascolto.

Per che cosa sono noti alcuni autori

John Krutke – Zaph Audio

Sul sito Zaph Audio ha pubblicato decine di progetti e misure comparative di altoparlanti. I suoi progetti, come ZD5 o ZA-SR71, si basano su misure accurate e su crossover passivi progettati sui dati misurati. Per ogni progetto ha pubblicato i grafici che mostrano come è stato verificato il risultato. Per molti autocostruttori resta ancora oggi il modello di come dovrebbe essere un progetto ben documentato.

Siegfried Linkwitz – Linkwitz Lab

Linkwitz è coautore del filtro Linkwitz-Riley, oggi usato dalla maggior parte dei crossover. Nei suoi progetti, come ORION o PLUTO, ha promosso la divisione attiva con equalizzazione e i baffle aperti (dipoli), che eccitano meno la stanza. Ha scritto molto su come la stanza cambia la percezione del suono e raccomandava un triangolo stereo equilatero e una distanza sufficiente dalle pareti. Sulle sue conoscenze si basa anche il modello della stanza di Loudsmith.

Martin J. King – quarter-wave.com

King si è dedicato ai modelli matematici delle strutture a quarto d'onda: linee di trasmissione, TQWT e ML-TL. I suoi calcoli hanno dimostrato che questi cabinet «misteriosi» si possono simulare con precisione, se si tiene conto della distribuzione del materiale fonoassorbente e della posizione dell'altoparlante lungo la linea.

Needle – Acoustic Design Magazin

Needle è un diffusore da pavimento stretto e slanciato con un altoparlante a gamma intera in un cabinet TQWT. Dimostra che una costruzione semplice senza crossover può suonare sorprendentemente bene, se altoparlante e linea sono ben accordati. Loudsmith lo usa come riferimento sia per il confronto sia per l'ascolto.

Che cosa portarsi a casa

• Prima le specifiche, poi gli altoparlanti.
• Simula il cabinet includendo escursione e velocità dell'aria nel condotto, non solo la risposta.
• Progetta il crossover su un target acustico e, idealmente, sulle misure nel cabinet finito.
• Tieni conto della stanza in cui il diffusore suonerà.
• Parti da un progetto collaudato e impara da esso. Nella libreria di progetti li apri con un clic.