[Fai-da-te/Teoria] Bilanciamento del livello di pressione sonora degli altoparlanti (SPL)

Autore: Paul Hunting - TNT Regno Unito
Pubblicato: Maggio, 2022
Traduttore: Roberto Felletti

Resistori e bilanciamento del livello di pressione sonora degli altoparlanti (SPL)

Con questo articolo cerchiamo un modo nuovo per bilanciare il livello di pressione sonora (SPL) tra tweeter e woofer. Nel circuito del crossover si utilizzano resistori per abbassare il livello di pressione sonora dei tweeter cosicché questi non suonino troppo forte rispetto ai woofer. Tuttavia, si discute sull'impatto dei resistori del crossover sulla riproduzione del suono. Quelli di Hi Fi Critic hanno ascoltato undici resistori e hanno concluso: «le differenze che abbiamo sentito sono state maggiori di quanto ci aspettavamo.» Hanno scritto che «i resistori hanno aggiunto brillantezza... ruvidezza... coloritura... suono sibilante, producendo, a volte, un suono non coinvolgente.»

I resistori generano rumore?

I resistori sono soggetti al rumore causato dall'agitazione termica; è così che funzionano. Ci sono due componenti nel rumore dei resistori: il rumore 1/f, così detto perché influisce principalmente al di sotto dei 100 Hz e quindi non dovrebbe essere un problema per i tweeter, e il rumore piatto Johnson-Nyquist, che domina alle frequenze medie e alte, il quale influisce sulle prestazioni dei tweeter. La Vishay dichiara che «le prestazioni dei resistori alle alte frequenze dipendono dalla dimensione del cabinet, dal metodo di taglio, dal valore nominale e dalla tipologia della terminazione. Quali che siano l'architettura e la costruzione dei resistori, essi hanno una componente di rumore termico. Alcuni resistori possono avere meno rumore, altri di più, ma tutti generano rumore nel suono riprodotto.»

Ciò che ha decretato la fine, per me, dei resistori nel crossover è stato l'ascolto di Sgothan (per flauto solista), di James Dillon. Con un resistore inserito, il flauto non sembra proprio un flauto; il suono è più simile a quello che si ottiene quando si soffia in un tubo qualsiasi e le variazioni nel suono non vengono riprodotte bene. Gli strumenti, in genere, suonano più deboli nella gamma alta inferiore e più taglienti con un resistore; i violini sono presentati come se avessero lucentezza. Lo stridio sulle alte frequenze è più evidente con le frequenze più alte di flauti, canne piccole, violini e voci.

I resistori aggiungono rumore che ha effetti sul dettaglio, sono musicalmente dannosi e aggiungono coloriture. Acquistare un tweeter più analitico per compensare la perdita di dettaglio dovuta all'aggiunta di rumore dei resistori è un'alternativa. Sostituire il resistore con uno migliore può essere un'altra alternativa. Per bilanciare il livello di pressione sonora un'altra soluzione è non usare affatto un resistore.

Bilanciamento del livello di pressione sonora senza resistori

La Zu Audio, nel suo modello Essence, evita di usare un resistore spingendo il punto di crossover del primo ordine a una frequenza elevata (12 kHz). Un condensatore in serie abbassa il livello di pressione sonora, sebbene proporzionalmente alla frequenza. Una soluzione alternativa senza resistori consiste nell'agire fisicamente sugli altoparlanti per bilanciare il livello di pressione sonora, vale a dire utilizzare l'aria o la distanza per abbassarlo. Se il tweeter ha un SPL maggiore di quello del woofer, allora porre più aria davanti al tweeter rispetto al woofer abbasserà l'SPL del tweeter per l'ascoltatore. In pratica, questo significa collocare il tweeter più lontano del woofer rispetto al punto d'ascolto. Spostando il tweeter, potete aumentarne o diminuirne il suono fino a ottenere il livello desiderato.

Aumentando la distanza tra tweeter e woofer, con troppa convergenza tra i tweeter, aumenterà la probabilità dell'effetto pettine. Vale a dire che le onde sonore tra il tweeter e il woofer possono cancellarsi o rafforzarsi l'un l'altra - generando un SPL con uno schema a cali e picchi sulla frequenza.

Bilanciamento fisico del livello di pressione sonora in pratica

Io ho due altoparlanti, un tweeter (Peerless DA25BG08-06) che ha un SPL di circa 94 dB e un woofer che ha un SPL inferiore, circa 88 dB. In questo caso non ho inserito un resistore per abbassare l'SPL del tweeter, invece ho posizionato il tweeter più lontano dal punto d'ascolto rispetto al woofer. Inizialmente ho messo il tweeter nell'angolo posteriore del diffusore più prossimo alla posizione d'ascolto. Perché quell'angolo? Per ridurre al minimo l'incrociarsi delle onde sonore provenienti dal tweeter con quelle del woofer (effetto pettine). Ho anche fatto convergere leggermente i tweeter, ma non i woofer, e ho sistemato del materiale fonoassorbente sulla superficie dura delle parti superiori dei woofer. Se il tweeter risulta troppo morbido in questa posizione nell'angolo posteriore, spostatelo più avanti lungo il bordo del cabinet, poco alla volta, finché non sarete soddisfatti del livello e del suono.

All'ascolto, con i tweeter nella nuova posizione e senza resistori nei crossover, c'è molta meno durezza in gamma alta, oltre che minore loudness e coloritura. Mi aspettavo un suono più diretto in gamma alta, ma così non è stato. Pestilence Songs, di Poul Ruders, è una composizione ricca di alte frequenze da soprano, difficili da riprodurre per i tweeter senza che suonino anche dure, colorite e a volte un po' fastidiose. Usando l'aria per bilanciare l'SPL del tweeter con quello del woofer, il suono di questo CD non è stato stridulo, né distorto e nemmeno duro, e il pezzo è stato piacevole da ascoltare, dettagliato e ben suonato. Con un resistore inserito nel crossover non suonava così bene.

Effetto di fase

Ci sarà un effetto di fase. Due altoparlanti su un unico baffle non saranno acusticamente allineati, perché il centro acustico dei tweeter a cupola sarà avanzato rispetto ai woofer e quindi essi saranno fuori fase. Molti produttori si sono orientati verso l'allineamento acustico degli altoparlanti installando i tweeter nella gola dei woofer, vedere anche Thiel. Arretrare il tweeter dal baffle migliorerà la fase e l'allineamento acustico. L'allineamento può essere influenzato anche dal crossover, dal cabinet e dall'impedenza. Spostare il tweeter lungo il piano orizzontale della parte superiore del cabinet finché non si ottiene una risposta di fase lineare verticale adeguata tra gli altoparlanti, fornirà allineamento di tempo e di fase. Le differenze di tempo tra gli altoparlanti si rifletteranno nel suono come degradazione dei transienti e/o una frequenza dominante, sia essa un suono brillante o carico di bassi. Sia il bilanciamento dell'SPL sia la fase possono essere ottenuti agendo sul tweeter. Spostate il tweeter orizzontalmente, lungo il bordo del cabinet del woofer più vicino alla posizione d'ascolto finché non sarete soddisfatti del bilanciamento dell'SPL e al contempo ascoltate la coerenza di tempo e fase, continuando a cambiare posto al tweeter finché non sarete soddisfatti del suono.

Conclusioni

È meno ordinato avere il tweeter nel suo cabinet mobile sopra il cabinet del woofer. Ma se siete insoddisfatti del suono in gamma alta del vostro impianto, forse quello che dovete fare è sbarazzarvi del resistore nel crossover più che sbarazzarvi del tweeter. Se vi costruite da soli i diffusori e non avete difficoltà a cambiare i componenti del crossover, allora togliere il resistore sarà una cosa relativamente semplice da fare. Se non avete esperienza nel modificare e assemblare i crossover, allora questa procedura va fatta con attenzione. I resistori nei crossover hanno un'impronta sonora deleteria. Come fa notare l'articolo di Hi Fi Critic, i resistori possono aggiungere brillantezza, coloriture e rendere il suono sibilante. Forse, parte della fatica e dello stridio di un tweeter alle frequenze superiori è dovuta al resistore, per me è stato così. Allora, sbarazzarsi del resistore nel crossover potrebbe essere una soluzione. Potete fare questo spostando il punto di crossover del primo ordine del tweeter a una frequenza più alta, questo non funzionerà bene con i filtri più taglienti, o posizionando fisicamente il tweeter in modo tale che sia più distante dalla posizione d'ascolto rispetto al woofer.

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Bilanciamento del livello di pressione sonora degli altoparlanti (SPL) - un approccio fisico

Bilanciamento senza resistori