Autore: Mark Wheeler - TNT UK
Scritto: Marzo-Giugno, 2006
Data: Ottobre 2006
Traduttore: Roberto D'Agosta

Diventare attivi

Nella prima parte abbiamo discusso della terribile inadeguatezza dei crossover passivi e di come affliggano così tanti diffusori domestici; abbiamo sfiorato appena quel mare magno di problemi che questo maldestro ed arcaico componente aggiunge nell'allontanarci dall'obiettivo di una corretta riproduzione musicale nelle nostre case. Nel Febbraio '04 Scott Faller scrisse eloquentemente per TNT-Audio della completa inettitudine dei crossover passivi e da allora le cose non sono cambiate. I sistemi home theater e qualche stereo (un esempio eccellente che immediatamente torna in mente è la combinazione degli anni '60 di Jordan Modules e Bassett Bass) hanno ridotto, tramite l'aggiunta di subwoofer attivi, la richiesta di bassi profondi fatta ai canali di amplificazione e ai diffusori. Ma questa è solo una mezza soluzione se i diffusori frontali del vostro sistema 5.1 hanno dei crossover passivi.

Già negli anni 60 Ted Jordan usava alcuni efficaci array lineari di altoparlanti da 50 mm per gestire le frequenze dai 150Hz fino ai 20kHz sans x-over. Non è ironico che sia proprio l'impossibilità dei piccoli diffusori passivi a riprodurre i climax cinematici (sicuramente secondari rispetto all'azione visiva) potrebbe spingere all'uso in ambito domestico di diffusori attivi? Che fine ha fatto la ricerca della perfetta riproduzione musicale fine a se stessa? L'impatto sonico associato ad un'inquadratura di una esplosione sullo schermo appare sufficiente affinch&ecaute; i costruttori spingano il pubblico a comprare dei diffusori attivi di dimensioni decenti per i bassi: tuttavia quello stesso pubblico non ha mai realizzato di non ascoltare propriamente riprodotto un brano musicale tra le mura casalinghe. Quel famoso e potente produttore di Hollywood che fu Sam Goldwyn disse che mai nessuno è fallito per aver sottostimato il gusto del pubblico, e momenti come questo nell'home theater sembrano, in maniera deprimente, confermare questa affermazione.

L'audio domestico ha visto l'apparizione dei crossover attivi all'interno della catena dei possibili miglioramenti solo attraverso quei produttori che enfatizzarono più l'assemblaggio di un sistema che la compatibilità universale. Fin dagli inizi e molto tempo prima che la Naim iniziasse a costruire i propri diffusori, nel primo periodo dei pantaloni a fiorelloni, la scala Linn-Naim degli upgrade per i diffusori Linn Isobarik e Linn Sara prevedeva il crossover attivo Naim NAXO. Negli ultimi anni 70 la Nytech introdusse i crossover attivi ad un prezzo più abbordabile e anche Sir Clive Sinclair (esatto, quello dell'economica calcolatrice tascabile, dello Spectrum e della macchina elettrica C5) incluse i filtri attivi nel suo catalogo di prodotti audio a basso costo. La Linn e la Naim sono ancora due pesci grossi del mercato audio e mantengono quella "attiva" come un'importante opzione nelle loro scale di upgrade anche se non lo fanno più una per l'altra.

Negli anni 80, il dogma audiofilo britannico dettava le gerarchie di upgrade di Linn-Naim (six pack 'briks) o di Pink-Exposure entrambe culminanti in grossi sistemi attivi multi-amplificati. L'alternativa Meridian saltava immediatamente, senza passare per il via, ai classici diffusori attivi col Meridian M3 ma certamente con costi che superavano le 200 sterline. Il mondo dell'audio domestico è cambiato molto da allora e ora i clienti sembrano felici di mettere sul tavolo 40 k€ per una coppia di diffusori a 3 vie pilotate da un amplificatore di potenza da 12 k€ attraverso un gigantesco insieme di induttori, condensatori e resistenze ad avvolgimento che probabilmente sembrerebbero più adatte per qualche film di Fritz Lang degli anni 30. Quando il paradigma audio tornò indietro a queste configurazioni? L'egemonia UN-AMPLIFICATORE+MOLTI-ALTOPARLANTI è veramente superiore?

Negli ultimi anni 60 fino a metà dei 70, i grossi diffusori a molte vie con complicati crossover passivi pian piano evolsero per correggere i problemi della larghezza di banda dell'altoparlante, della distorsione da intermodulazione, della dispersione orizzontale, della colorazione dei coni e della gestione della potenza. Sfortunatamente la crescente complessità necessaria a manipolare i segnali audio nel dominio dei volt attraverso grossi filtri passivi ebbe l'inaspettato, e temo abbastanza trascurato, effetto di assorbire tutta la vitalità della musica. Mi ricordo molto bene di un entusiasta dimostratore di un ben valutato e complicato diffusore a tre vie con filtri ad alta pendenza che mi diceva che la ragione per cui trovavo quei diffusori così noiosi al confronto con i miei semplici diffusori a 2 vie con crossover del secondo ordine, era che il suo sistema aveva meno distorsione e colorazione, per cui quello che non percepivo più era la distorsione. In realtà mancavano la dinamica e la coerenza di fase: quei diffusori 3 vie erano semplicemente meno musicali...

L'opposizione degli ultimi anni 70 contro questa moda progettuale portò sul mercato inglese oggetti fieri, piccoli e potenti come le Linn Sara o grosse semplici 2 vie come le Mission 770. Alcuni di questi diffusori erano così idiosincratici che avevano bisogno di sorgenti e amplificatori specifici per suonare in maniera tollerabile. Le Sara erano parte della gerarchia Linn-Naim e la loro incarnazione definitiva usava il crossover attivo Naim NAXO al posto del crossover passivo Linn, e settate in questo modo sapevano indubbiamente "cantare".

Liberandole dal collo di bottiglia del crossover passivo, il NAXO alimentava l'altoparlante parallelo a bassa impedenza isobarik delle Sara direttamente attraverso un Naim NAP250. Le Sara adesso potevano lavorare in un modo che era impensabile per tutti coloro che avevano ascoltato la loro incarnazione passiva. La distorsione, la risposta transiente e anche la risposta in fase erano molto migliorate anche se le piccole Sara attive (chiamate così dal nome della piccola figlia di Ivor che era anch'ella descritta come piccola e chiassosa) non facevano sacrifici all'altare di un'accurata risposta in frequenza.

Si può trasformare OGNI sistema in attivo?

Si, in teoria...
Semplicemente misurate la curva voltaggio/frequenza ai terminali di ogni altoparlante e la riproducete con un filtro. Semplice, no?

L'impianto suona in maniera completamente diversa quando i crossover passivi vengono rimossi e sostituiti da quelli attivi e si passa alla multiamplificazione: questo non è un piccolo effetto comparabile con un nuovo cavo di alimentazione o di connessione; questi effetti sono più radicali della sostituzione dell'amplificatore. A volte anche il carattere principale e musicale di uno speaker viene drammaticamente cambiato, spesso con risultati non piacevoli: questo è dovuto al fatto che un diffusore passivo ben progettato tiene in conto l'insieme delle resistenze in serie con l'induttanza (crossover del primo o secondo ordine) o delle due induttanze (terzo e quarto ordine) dell'altoparlante del basso. Quelle grosse induttanze hanno in generale una resistenza di un Ohm. Ora:

• Sbattete quella cifra in un programma per la simulazione di un filtro di crossover e osservate che effetto ha sulla risposta
• Sbattete quella cifra in un programma per la simulazione di un altoparlante dei bassi e vedete che effetto ha anche in questo caso.

Il fattore di merito Q dell'allineamento dei bassi è modificato dalla resistenza in serie tra l'altoparlante e l'amplificatore che lo pilota. Ovviamente l'impedenza di uscita dell'amplificatore ha un'influenza sulla grandezza di questo effetto. Il progettista di un sistema di diffusori commerciali bilancia il costo di induttanze a bassa resistenza con il costo di altri componenti. Mentre è possibile diminuire la dimensione e la resistenza di un'induttanza di dato valore, lo si fa spesso al prezzo di altri compromessi. Il progettista infatti sceglie quello che ritiene essere il giusto insieme di compromessi per adattarsi alle priorità di performance/prezzo per quel sistema. Semplicemente rimuovendo il crossover passivo distruggete completamente il delicato equilibrio costruito attraverso quelle scelte.

Quando il filtro attivo è installato è allora possibile ricreare, con una serie di scelte equilibrate, o anche creare per la prima volta, un suono ed un bilanciamento delle frequenze accurati. Riducendo il volume del cabinet inserendo degli oggetti (delle stesse dimensioni dei giocattoli di legno dei bimbi) uno alla volta fino a che l'allineamento del basso non sia simile all'originale è una tecnica efficace per alcuni sistemi chiusi (sospensione pneumatica) poiché la serie di resistenze dell'induttanza del basso ha effetto solo sul fattore Q e sulla gestione della potenza del sistema in tali sistemi.

La qualità del basso non è definita solo dal fattore Q (anche se "Q" viene da qualità). L'amplificatore (indipendemente dalla topologia dello stadio d'uscita) adesso è in una posizione migliore per muovere l'altoparlante con il segnale. Inoltre l'assenza di componenti reattivi tra l'amplificatore e l'altoparlante implica solo uno spostamento di fase che è quello dello stesso altoparlante e che è possibile leggere direttamente dalla curva di impedenza. I problemi del ritardo di fase del gruppo dei bassi spesso descritto dai recensori sono a conti fatti proprio questi spostamenti di fase causati dalla combinazione delle induttanze e capacità del crossover con gli spostamenti dell'induttanza dell'altoparlante da induttiva (pendenza all'insù con la corrente) a capacitiva (pendenza in giù) alla frequenza di risonanza del basso, che diventa poi pian piano induttiva all'aumentare della frequenza.

E quali sono i vantaggi attivi?

Da quanto detto finora, il pilotaggio attivo dovrebbe avere un grosso effetto sulla trasparenza e la fedeltà al segnale originale e siamo solo un'ottava sopra la risonanza fondamentale del basso del sistema.

Connettere un amplificatore direttamente ad ogni altoparlante compie molti passi nella direzione giusta. Inoltre ogni amplificatore pilota solo parte dello spettro di frequenze: per cui un progetto che eccella per delicatezza e bassa distorsione può essere usato per gli alti mentre una centrale elettrica può essere usata per alimentare i bassi. Questi amplificatori, a patto che il loro suono naturale e lo spostamento di fase del circuito complessivo dall'ingresso all'uscita siano simili, si integreranno bene. Il loro guadagno individuale può quindi essere regolato per la sensibilità di ogni altoparlante.

E come suona?

Se tirate fuori i crossover passivi dal cabinet dei vostri diffusori, questi suoneranno meglio in ogni caso perché il crossover si troverà a lavorare in un ambiente meno ostile. Rimpiazzateli quindi con filtri tra i pre e gli amplificatori, cosa pensate di ascoltare?

La prima grossa differenza che gli ascoltatori tendono a notare è il basso. I commenti vanno da "asciutto" a "leggero" o "senza peso". Il Q del sistema è passato (in un buon sistema) da un massimamente piatto Q=0.707 a un leggero Q=0.5. Questo può ridurre l'uscita del basso di circa 3dB su un'intera ottava. Un sistema a mobile chiuso adesso ha bisogno di un mobile più piccolo per tornare al bilanciamento iniziale mentre un sistema reflex potrebbe aver bisogno di una porta piu' lunga per raggiungere lo stesso risultato.

In alternativa, il sistema di altoparlanti potrebbe avere un Q più vicino a 1: questo dà una bella spinta alla risposta intorno alla frequenza di risonanza e fa si che il basso suoni più pieno e impressionante nel negozio. Di certo meno accurato di Q=0.707 e suona inoltre più lento. In questo caso la conversione "attiva" migliora il basso senza alcuna controindicazione. Ci sono valide argomentazioni per cui con una buona estensione del basso la migliore risposta transiente è ottenuta con una funzione di Bessel con Q=0.577.

Dinamica

La dinamica con diffusori attivi è diversa; la macro-dinamica tende ad essere migliore, specialmente se sono stati usati nel crossover componenti passivi economici. L'ensemble di problemi causati dal riscaldamento di tutte quelle induttanze e resistenze che provocavano la compressione selettiva di differenti parti dello spettro in frequenza è sparito. Quando la bobina del basso si riscalda e la sua resistenza cambia causando la compressione dei picchi del basso, le alte frequenze non sono modificate per cui il crossover passivo modifica la risposta in frequenza seguendo il livello del segnale e allo stesso modo la frequenza di filtro cambia quando la rete RLC dell'alto si scalda.

Anche la microdinamica è molto migliore. Di certo è più coerente poiché meno sensibile (a qualsiasi frequenza o tempo) al riscaldamento variabile del crossover e delle bobine che ha un effetto sulle piccole parti del segnale mentre il grosso ancora scalda il crossover. Quindi con un diffusore a filtro passivo le piccole sottili sfumature della performance di un grande solista sono modulate dal climax dell'orchestra che lo accompagna. Ne segue che i diffusori attivi hanno un timbro strumentale più accurato. Le distorsioni da intermodulazione tendono ad essere più controllate e questo migliora la stabilità del pitch. Il senso del tempo trae vantaggio dalla migliore performance in fase dei filtri terminati con una pura resistenza rispetto al carico reattivo dei diffusori presente con filtri passivi.

Il drammatico miglioramento della qualità che accompagna il gigantesco salto (non un piccolo passo!) da un diffusore passivo a quello attivo deve essere ascoltato. La Naim raccomanda sempre che questo passo sia compiuto alla fine della loro catena di upgrade; la mia esperienza, anche con amplificazioni Naim, è che due amplificatori passivi di minor lega che pilotino una coppia di diffusori a due vie sono superiori rispetto ad un amplificatore più nobile che alimenti un crossover passivo, a parità di diffusore. Ho comparato diverse configurazioni passive ed attive pilotando i miei tweeter a nastro Decca London degli ultimi anni 80 accoppiati con i medio-basso Focal 10N501 con frequenza di crossover a 1.8kHz. Io stesso ho progettato il crossover passivo con l'aiuto e suggerimenti di Malcom Jones, modificando il progetto della Decca per un filtro del quarto ordine a 2.5kHz sulle alte frequenze e un terzo ordine passa basso che si combinava con il roll-off del diffusore per dare un filtro effettivo del quarto ordine. Il tutto era costruito con i migliori induttori in aria, condensatori al polypropilene Solen e senza resistenze. Il tutto fu progettato per essere pilotato con un singolo cavo, con due cavi o bi-amplificato con il minimo cambiamento possibile. Il crossover era installato in una scatola sorda esterna e tutti i cavi erano ben accoppiati.

Le schede per i crossover attivi furono costruite dalla Falcon Electronics per riprodurre il più possibile le curve di voltaggio. I loro alimentatori a 24V furono attaccati agli alimentatori Naim SNAPS per un confronto in famiglia con, anche lui alimentato dagli SNAPS, il preamplificatore Naim 42.5; le schede del crossover erano popolate di componenti di marche e specifiche simili a quelli dei Naim in modo che potessi esser certo che le differenze erano dovute solo al cambio di crossover.

In barba ai moniti della Naim, due modesti amplificatori di potenza NAP110 (separati orizontalmente) sono stati confrontati con un NAP250. La risposta in frequenza nella stanza era la stessa. Di certo potevo sentire la più grande autorità del Naim NAP250 ma il complesso del sistema attivo suonava in maniera molto più chiara e musicale tanto che non c'era confronto. A quel tempo inoltre una coppia di NAP110 usati costava molto meno di un NAP250 usato.

Ho provato i due NAP110 come bi-amplificazione attraverso i crossover passivi e questo era un significativo miglioramento rispetto ad un singolo NAP110. Di certo la configurazione con il NAP250 era quella che suonava meglio con il crossover passivo ma non era allo stesso livello della configurazione attiva con la coppia di NAP110. Questa era così superiore rispetto a tutte le altre che avrei voluto avere una coppia di NAP250 da provare con i filtri attivi; purtroppo non ho trovato nessuno che mi prestasse un secondo NAP250.

La separazione orizzontale (un amplificatore stereo per i bassi sia a destra che a sinistra, l'altro per gli alti) era raccomandata dai venditori Naim per i loro impianti coi crossover NAXO. Ho confrontato la separazione orizzontale e quella verticale (un amplificatore per il canale di sinistra, l'altro per quello di destra): quella orizzontale suona molto più musicale e rilevatrice dei piccoli dettagli e della microdinamica; la separazione verticale suona meglio per le richieste di grande potenza, per la macrodinamica e produce un palcoscenico più largo e profondo. Rimanendo nel contesto dell'amplificazione Naim, la separazione orizzontale sembra la scelta più sensata poiché gioca sulle potenzialità di quegli amplificatori.

Doug Dunlop della Concordant Audio, sistemò nella propria stanza d'ascolto 4 amplificatori di potenza Exultant e un preamplificatore Exquisite per provare le varie opzioni con i diffusori Decca/Focal. Il confronto fu "passivo" contro "attivo" e fu eseguito con 4 amplificatori monoblocco in ogni configurazione. Per le mie orecchie (e per un altro ascoltatore presente) non ci fu assolutamente battaglia: il crossover attivo distrusse quello passivo in ogni singolo aspetto. Doug continuò a lamentarsi che pensava di poter sentire i transistor dei crossover a stato solido, cosa che per lui era insopportabile. Anche io potevo sentire i transistor del crossover e capivo cosa Doug intendesse, ma questo non andava a discapito del grande miglioramento che sentivo.
Doug scelse di usare i crossover passivi con i diffusori Decca/Focal allo show si Chesterfield quell'anno. Se avesse costruito un crossover attivo valvolare mi aspetto che avrebbe cambiato idea.

Conclusioni

Non mi viene in mente nessuna valida ragione per cui il cammino di upgrade si fermi prima del passo "attivo" tranne che per l'interesse dei costruttori nel tenere le loro elettroniche universali in modo che i compratori di componenti separati rimangano nel sentiero di upgrade un componente alla volta.

Potrebbe semplicemente essere la mancanza di immaginazione da parte dei fabbricanti o dei rivenditori ma, con eguale probabilità, potrebbe anche essere l'innato conservatorismo dei compratori di Hi-Fi: non accettiamo facilmente nuove idee. Nonostante tutto i luccichii dei superficiali miglioramenti mensili presenti nelle riviste audio questi non sono che piccole modifiche estemporanee alla tecnologia esistente: la creme de la creme dell'Hi-Fi usa tecnologia degli anni 30!

L'economicità e l'efficienza di funzionamento degli amplificatori digitali offrono la migliore opportunità per adottare il concetto di diffusore attivo come nuovo paradigma. L'equalizzazione al livello di linea o nel dominio digitale dovrebbe essere più efficiente economicamente che spalmare materiale smorzante sulle superfici dei drivers! L'unità dei bassi a lunga escursione può essere alla fine liberata dai segnali intermodulanti dei medi per cui i diffusori compatti a tre vie con frequenze di crossover al di sotto dei 200 Hz diventano più utilizzabili e meno compromessi dall'uso di filtri passivi.

Diventa quindi molto difficile definire un qualsiasi sistema passivo come "buono per essere passivo" dopo che l'ascoltatore ha sperimentato un sistema attivo ad un livello di qualità simile.