[Progetto di autocostruzione] Una tromba fai-da-te per il Dual Concentric Tannoy da 12"

Trombe fai da te per altoparlanti Tannoy

Lo spazio, gli strumenti e la musica

Progetto di autocostruzione: Diffusori a tromba per altoparlanti Tannoy Dual Concentric da 12"
Autore: Chris Templer - TNT-Audio Sudafrica
Data pubblicazione: Marzo 2016
Traduzione a cura di: Stefano Miniero

Introduzione

“Una volta che ci si è lasciati alle spalle la dinamica anemica tipica dei monkey coffins_[1], ci si trova di fronte ad una nuova audace sfida che ben pochi costruttori Americani sono stati in grado di affrontare: la sfida dell'autentica dinamica nella musica, che soltanto le trombe sono in grado di riprodurre con bassi tassi di distorsione. E ricordate che c'è una gran bella differenza tra il suonare forte e l'avere una dinamica poderosa.

Solo per dare un'idea della complessità della sfida, se si adotta un caricamento a tromba per midrange e tweeter, ma non per il woofer, si avrà un disallineamento della dinamica. D'altra parte, se si usa un caricamento a tromba di lunghezza significativa per il woofer, in un normale ambiente domestico si avranno sicuramente problemi (ed un suono insopportabile), proprio perché le comuni stanze domestiche non sono in grado di assorbire tutta quell'energia. Ovviamente, se si vuole una tromba di lunghezza ragionevole, essa dovrà anche avere un certo numero di volute, e questo implica un cabinet grosso, pesante ed estremamente costoso, esattamente come quello dei Tannoy Westminster.

Com'è ovvio, a causa delle caratteristiche delle trombe in termini di dinamica e bassa distorsione, tutti i problemi nel vostro sistema audio saranno amplificati ma questo è proprio quello che vi consente di mettere in luce le differenze tra i vari componenti, sia quelle macroscopiche che quelle più sottili.”
Dr Harvey “Gizmo” Rosenberg

“...Una volta che i diffusori a tromba vi sono entrati nel sangue, non potrete più farne a meno. Essi vi mettono AL CENTRO della musica con una efficacia raramente eguagliata da altre tipologie di diffusori.”
Paul Eizik, lettera al “Forum dei lettori”, Sound Practices Vol.2, #1

“Nonostante al giorno d'oggi i sistemi a tromba full-range siano usati solamente da un ristretto numero di appassionati, la maggior parte degli esperti concorda nell'elogiarne le virtù, come tipologia di diffusori, specialmente in relazione al loro elevato grado di realismo e presenza”.
Jack Dinsdale, "Horn Loudspeaker Design”, Parte I, Wireless World, Marzo 1974

Sono stati gli scritti di luminari dell'audio come Jack Dinsdale, John Crabbe, Paul Klipsch e molti altri che mi hanno attratto verso i diffusori a tromba, e sin dalla prima esperienza ne sono stato letteralmente catturato. Devo ammettere che in materia di audio ho alcune manie: l'amore per le trombe è una di queste, una certa antipatia per i piccoli altoparlanti è un'altra ed una predilezione per una dinamica ed una timbrica che si avvicini a quella della musica dal vivo, un'altra ancora.

Tutto questo si traduce inevitabilmente nella necessità di usare altoparlanti ad alta efficienza e le trombe sono un modo per favorirla. Ma a meno che non si abbiano sufficienti disponibilità economiche e non si sia preparati a spendere un sacco di soldi per qualcosa come, ad esempio, una coppia di Tannoy Westminster Royal, l'unica alternativa rimane l'auto-costruzione, usando altoparlanti di seconda mano.

Il progetto e gli altoparlanti

La realizzazione descritta di seguito è destinata al mio sistema analogico, basato sia su una amplificazione a triodi Single Ended 300B (due finali monofonici in parallelo), sia su un finale stereo Leak Point One con una potenza in uscita tra gli 8 e i 10 Watt. Questi amplificatori devono riuscire a riprodurre qualunque cosa, dagli ottoni fino all'organo a canne o alle orchestre sinfoniche, il tutto in una stanza di ben 64 M².

[Tannoy Gold da 12

Per prima cosa occorreva procurarsi gli altoparlanti. Avendo un debole per gli altoparlanti Tannoy Dual Concentric, sono riuscito a trovare una coppia di Monitor Gold da 12" di seconda mano, che erano montati in orribili cabinet Lancaster. Pur essendo materiale vintage degli anni '70, questi altoparlanti hanno il magnete in AlNiCo e non sono bordati in schiuma Tannoyplast, soggetta a degradarsi nel tempo, ma in tessuto.

I Monitor Gold della Tannoy hanno appunto un diametro di 12", ed una sensibilità tra i 93 ed i 95 dB, misurata fuori dal cabinet, per cui era necessario un caricamento a tromba per aumentarla fino a sfiorare i 100 dB.

Tutti i Dual Concentric fanno uso di un sistema a due magneti (i cosiddetti “motori”): uno per pilotare il cono principale con la membrana in carta, e l'altro per l'unità HF (per le alte frequenze) a tromba, integrata nell'espansione polare. In questo sistema, ci sono anche un crossover specifico ed i controlli per il guadagno e per il roll off degli HF stessi.

La progettazione di cabinet caricati a tromba non è una cosa da prendere alla leggera, e l'approccio più ragionevole è cercare dei piani di costruzione adatti, su internet, e modificarli secondo necessità, che è in effetti quello che ho fatto anch'io. Normalmente, un cabinet caricato a tromba è piuttosto difficile da costruire, ed avendo come termine di paragone i disegni delle mie gigantesche Tannoy Double Autograph, con ben 65 pannelli per ciascuna cassa, mi sono deciso per qualcosa di meno estremo. In passato, avevo già costruito dei cabinet Rectangular GRF ma visto che non avevano funzionato per niente bene, mi sono guardato attorno cercando delle alternative, fino a trovare un progetto della Giapponese Coral.

Nelle mie ricerche riguardo a questo cabinet, avevo trovato qualche accenno al fatto che fosse adatto per altoparlanti da 12", e dopo averci ragionato un po', ne ho realizzata una coppia, ma con alcune modifiche rispetto al progetto originale. L'altezza del cabinet è stata elevata di 200mm ed è stata modificata la sezione angolata alla base del cabinet stesso, allungandola. In questo modo, l'imboccatura della tromba consente al cabinet di estendersi un po' più verso il basso, inoltre la modifica al pannello migliora l'accoppiamento con la superficie del pavimento. Queste modifiche sembrano essere state efficaci, ma ne parleremo più avanti. Qui di seguito, potete osservare il mio schema [cliccate sull'immagine per ingrandirla].

Oltre a questo, tutti i pannelli esterni sono in MDF dello spessore di 32mm, e la finitura superficiale è in nero laccato, tipo pianoforte. I crossover sono montati in modo che non si vedano, all'interno dell'imboccatura della tromba posteriore, con i controlli posizionati al di sopra ed accessibili attraverso dei fori nel pannello. A causa di questi vincoli, i fori per gli altoparlanti devono essere sagomati in modo assolutamente “esatto” per ricalcare l'ingombro della struttura del magnete. Questa è la parte più complicata di quello che, per il resto, rimane un lavoro relativamente facile da realizzare. Infatti, l'altoparlante si monta dall'esterno. Non sono state previste griglie parapolvere, mentre la finitura è quella che si può vedere nelle immagini seguenti.

I cabinet poggiano su rotelline per agevolarne il posizionamento, ma possono essere sostituite con delle punte o dei piedini. Simili soluzioni sono necessarie se il pannello angolato alla base si protende verso l'esterno, come nel mio caso. I pannelli che si trovano dietro agli altoparlanti sono ricoperti con uno strato di feltro da 12mm, per impedire le riflessioni verso il cono stesso. A parte questo, non è necessario alcun tipo di smorzamento!

[Durante la fase di finitura]

Qui sopra, potete vedere i cabinet capovolti, privi dei pannelli posteriori, [al centro] in evidenza il foro per i controlli del guadagno e per il roll off (notate lo spessore del legno) e [a destra] l'applicazione della finitura superficiale.

Nella loro configurazione definitiva, calcolando anche l'altezza dei piedini, i cabinet misurano: 1140mm in altezza x 470mm in larghezza x 450mm di profondità, escludendo il labbro del pannello inferiore che si protende all'esterno. L'idea di questo labbro è stata copiata dai Living Voice Air Partner, probabilmente tra i diffusori più interessanti che ci siano sul mercato.

Sono state previste anche delle coperture circolari per le flange degli altoparlanti, le cui viti devono ancora essere brunite, e la leggera bordatura dei cabinet è realizzata in legno di Jacaranda.

Sullo sfondo, potete notare una coppia di Goodmans Axiom 201, trovati come giacenze di magazzino, attualmente montati in cabinet caricati in Reflex ma in procinto di essere ricollocati in un'altra coppia di queste trombe.

Impressioni d'ascolto

La catena audio utilizzata includeva una testina Shure V15 V con stilo Gyger, un giradischi EMT 948 con il braccio EMT 929, uno stadio phono Jolida, un pre-amplificatore valvolare e due monoblocchi di 300B SET in parallelo, costruiti da Alan Hobkirk qui in Sud Africa. La potenza massima si colloca tra gli 8 ed i 12 Watt ed i cavi di segnale sono basati su dei coassiali LM 240LF. In questa configurazione può arrivare fino a 5 GHz con una attenuazione di 5 dB per ogni 100m di cavo, rilevata a 30 MHz, per cui non c'è attenuazione significativa in banda audio, il cui limite superiore si attesta molto più in basso. I cavi di potenza hanno un doppio conduttore, con una sezione di 2 mm².

Il dato saliente è che il suono è esattamente quello che ci si potrebbe aspettare dal punto di vista timbrico, senza dubbio per merito degli altoparlanti Tannoy. In termini di sensibilità, parliamo di almeno 100 dB/1 Watt/1 Metro per l'unità principale. Guardando la questione da un altro punto di vista, il solo caricamento a tromba aggiunge almeno 6 dB, se non probabilmente qualcosa di più. La controindicazione è che l'unità per le frequenze alte, adesso necessita di qualche ausilio, perché dal punto di vista del guadagno appare un po' debole. Questo problema può essere superato aggiungendo un'ulteriore unità per le frequenze che vanno da 1kHz (nel punto di incrocio) in su.

Nel mio caso, ho usato due unità EMIT a nastro per ciascun canale, in trombe separate, sebbene si possano usare anche altri altoparlanti meno esotici, come da progetto originale. D'altra parte, ho avuto lo stesso problema di disallineamento nel guadagno anche con le mie Double Autograph.

Un cabinet fatto in questo modo non ha alcun bisogno di un sub-woofer, visto che riesce tranquillamente a riprodurre la nota più grave di un basso a otto corde alla frequenza di 41Hz e persino il DO basso della canna da 16" dell'organo alla frequenza di 32Hz, ad un volume uguale a quello delle note più acute.

L'ottava da 32Hz dell'organo viene riprodotta con una sensibile attenuazione, com'è lecito attendersi, ma con la gran parte dei programmi musicali il basso non manca mai ed oltretutto, essendo riprodotto da una tromba, è veloce, nitido e per niente gonfio, pur avendo potenza in abbondanza. Ad esempio, in una registrazione dell'organo di West Point, il basso si percepisce sia con le orecchie che con la pancia. Anche i colpi sulla grancassa della batteria sono veloci e viscerali allo stesso tempo. Dal punto di vista della timbrica, queste trombe appaiono molto pulite nell'emissione, estremamente lineari e molto, molto dinamiche. Ho precedentemente fatto menzione della mia preferenza per gli altoparlanti di grosso diametro, che scendano almeno fino a 1.000Hz, perché in tal modo si conferisce corpo al suono: confrontando questi cabinet con il mio sistema di riferimento, che ha due unità Dual Concentric da 15" per canale, sono più che felice del risultato.

Queste trombe della Coral inoltre, riproducono le autentiche dimensioni degli strumenti con una fedeltà che i monkey coffins_[1], almeno nella mia esperienza, non possono raggiungere, ricostruendo perfettamente lo spazio dell'ambiente dove l'evento musicale è stato registrato. L'immagine sonora è a dir poco fenomenale, e questi cabinet spariscono completamente con qualunque registrazione appena decente. Una registrazione notevole da questo punto di vista, inserita nel catalogo dell'etichetta FAS del 1975, è quella dell'organo della chiesa di St Mary, a Stoke D'Abernon nel Surrey, in cui ogni minima sfumatura di ciascuna nota è riprodotta in modo superbo. Poiché quell'organo ha solo il registro per la canna da 16', sviluppa una pressione di 2¼ pollici d'acqua_[2]. Questo fa sì che le singole note siano chiaramente distinguibili, sia per timbro che per volume.

Questi cabinet sono stati in grado di riprodurre ugualmente tale registro nota per nota, senza alcuna apprezzabile differenza nella pressione sonora. Successivamente, ho utilizzato programmi un po' più impegnativi, come il “Gloria” di Giovanni Gabrieli (Columbia MS7071), registrato nello stesso luogo per cui era stato composto, cioè la basilica di San Marco a Venezia (anche se questo significava che E. Power Biggs aveva dovuto far venire non solo i coristi dall'America, ma anche le attrezzature per la registrazione dalla Svizzera, gli ottoni dalla Germania ed un organo a canne dall'Austria!). Attraverso le bellissime sonorità di questa registrazione, traspare chiaramente l'ampiezza dell'ambiente, quasi come se l'ascoltatore fosse fisicamente lì!

In seguito ho ascoltato “Digital Classics” (Philips 416-159-1), e ditemi se questo non è un ossimoro, parlando di un LP, con Daniel Chorzempa che suona l'organo della Cadet Chapel di West Point. Questo strumento è un autentico mostro con registri multipli da 32' (16 Hz), ma questi cabinet non hanno battuto ciglio, facendo emergere il basso con tutta la chiarezza e la potenza necessarie, al punto che si poteva sentire attraverso la pelle e dentro alla cassa toracica.

Il basso che c'è su questo LP è decisamente ben registrato e ricordo che molti anni fa, questa registrazione fece addirittura saltare gli altoparlanti Bose 501 di un mio amico, i cui magneti fuoriuscirono dal cestello. Questo non può accadere con i Tannoy montati in queste trombe, infatti, anche esagerando con il volume oltre la soglia del dolore, la membrana del cono dell'altoparlante principale mostra solo un leggero tremolio e in pratica, l'escursione è talmente ridotta che si riesce a malapena a vederla. Questa è proprio una caratteristica tipica delle trombe ben progettate e ben costruite: ridotta potenza (e ridotto stress) necessaria per ottenere volumi elevati, cosa che comporta bassi tassi di distorsione e, contestualmente, produce un suono pulito e privo di distorsioni in banda audio.

Qualunque materiale gli si dia in pasto, suona tutto bene, che si tratti dei Pink Floyd o di Jacques Loussier, oppure della Harry Mortimer's brass band, così come anche la registrazione di Leon Berry al grande organo Wurlitzer Theater (Audio Fidelity AFLP 1828), risalente al 1958, e che è una delle primissime registrazioni stereofoniche sul mercato.

Digressione

Quando si parla del suono di un sistema, occorre prendere a riferimento un termine di paragone ben preciso, altrimenti è fin troppo facile farsi portare fuori strada! Dato il mio interesse per l'organo, ho avuto la fortuna di averne uno sottomano quando stavo installando le mie prime Tannoy Autograph e successivamente le Double Autograph. Questo dovrebbe darmi credito sufficiente quando parlo del timbro, delle armoniche e della risposta in basso di un organo, oppure di quanto il cabinet di un altoparlante faccia bene il suo lavoro, nel riprodurne fedelmente il suono.

L'immagine qui sopra non riguarda direttamente le piccole trombe Coral e l'ho inserita più che altro a scopo illustrativo, per far capire da dove provenga la mia idea del suono di un organo.

Questo organo in particolare, che ormai non ho più a disposizione, ha circa 2.500 canne, con cinque schiere di canne da 16' incluso il registro in legno per le note più gravi, sulla sinistra. Notate anche a sinistra le mie Tannoy Autograph originali.

A destra. Canne da 32" del registro open diapason_[3] dell'organo Midmer Losh, ad Atlantic City: i piccoli altoparlanti ed i comuni sub-woofer da una sola nota hanno qualche problemino a riprodurlo!

In quel caso, i cabinet [in alto a sinistra] erano per i tre registri da 32", che vanno da 30Hz fino a 16Hz, e la porta così larga serviva per accordarsi a quella frequenza. Ciascun cabinet aveva un volume di 600 litri e l'altoparlante era da 15", con amplificatori dedicati a Mosfet da 250 Watt. Le pareti dei Cabinet erano spesse 32mm, il doppio per quella posteriore, con una gran quantità di rinforzi. Un cabinet per più di un altoparlante non avrebbe mai potuto riprodurre più registri contemporaneamente, a causa delle interferenze reciproche, per cui è stato necessario adottare cabinet dedicati a ciascuna unità. Nella stessa stanza c'era anche una pianola, che in quel periodo era in fase di ristrutturazione.

Conclusioni

Riprodurre il suono di uno strumento in modo riconoscibile non è particolarmente difficile, la maggior parte dei diffusori è in grado di farlo. Restituire contemporaneamente il timbro reale di uno strumento, le sue dimensioni e le informazioni spaziali è tutta un'altra faccenda. Ma quando si tratta di mantenere una chiara separazione tra i vari strumenti, in modo che si possa seguirne ognuno singolarmente, come succede nelle sessioni dal vivo, solo i grandi diffusori ne sono capaci.

L'accoppiata degli altoparlanti Tannoy e delle trombe Coral riesce a farlo ed io credo che quando anche l'altra coppia di cabinet per i Goodmans sarà pronta, lo farà con altrettanta efficacia. La mia avversione nei confronti dei piccoli altoparlanti, quando devono riprodurre frequenze inferiori ad 1kHz, scaturisce dalle leggi della fisica, che prevedono che l'area radiante utile della membrana di un altoparlante dovrebbe aumentare conformemente all'incremento dell'ampiezza dell'onda sonora da riprodurre, per garantire bassi tassi di distorsione, gamma dinamica estesa e distribuzione uniforme della potenza. Il grafico seguente illustra bene questo concetto.

Il cono di un altoparlante Lowther ha un diametro di 7.9", che corrisponde ad una Sd di 201 cm², mentre quella di un altoparlante Fostex FF225WK equivale ad una Sd di 220cm².

I miei Tannoy Monitor Gold da 12" hanno una SD di 528cm², ovvero ben 2.4 volte quella di una unità da 8". Quindi, a dispetto delle dichiarazioni di quelli che hanno qualche interesse diretto nel marketing, che affermano il contrario, gli altoparlanti di maggior dimensione producono un suono più naturale: mandare un altoparlante più piccolo a fare lo stesso lavoro di uno più grande, significa dover scendere a compromessi.

Ecco una citazione dalla Legacy Audio nella persona di William R. Dudleston:

“L'area radiante di un diffusore deve incrementarsi in modo direttamente proporzionale all'ampiezza dell'onda sonora da riprodurre, per avere una distribuzione della potenza uniforme, una risposta lineare e maggior efficienza, ed il range dinamico crescerà insieme alla SD ed alla dimensione del motore. Avendo una data pressione sonora, la distorsione diminuirà in modo inversamente proporzionale alle dimensioni dell'area radiante e del motore.
Anche la risposta ai transienti di solito migliora al crescere della dimensione dell'area radiante e del motore. Per voi scettici, che ancora siete convinti che un woofer da 8" sia “più veloce” di uno da 12", tenete presente che qui si parla di velocità di volume_[4].

[Coral BL120D]

Qui accanto l'immagine di un cabinet già finito, con i Coral Beta 10.

Queste trombe Coral, equipaggiate con i Tannoy da 12", fanno bene praticamente tutto e come detto prima, dal punto di vista timbrico suonano in modo corretto, proprio grazie a quegli altoparlanti. L'effetto del cabinet si manifesta solo sull'unità principale, incrementandone notevolmente la sensibilità. Non esiste niente che sia assolutamente privo di controindicazioni ma, a parte la necessità di rinforzare un po' le frequenze alte, non ci sono reali svantaggi in questa architettura: il suono prodotto è veloce e per niente gonfio, eppure neanche lontanamente parente dal suono anemico e privo di corpo tipico, ad esempio, degli altoparlanti tipo Lowther e Fostex, quando caricati posteriormente con trombe. Non hanno neanche un suono “sparato in faccia”, come invece accade a certi sistemi con trombe a volute multiple.

Utilizzando programmi musicali che includano degli ottoni e dei tamburi, oppure con la musica rock, queste trombe sono in grado di provocarvi un tonfo nel petto, pur mantenendo tutta la delicatezza necessaria per riprodurre le bacchette sulla pelle della batteria. Grazie alla ridotta escursione dei coni, non tendono mai a congestionarsi, quando gli si dà in pasto materiale complesso ed il cono non va mai in risonanza. Il punto di incrocio è solo ad 1kHz, per cui la maggior parte del lavoro lo fa l'unità principale ma visto che anche l'unità degli alti ha un caricamento a tromba, tutte le precedenti considerazioni positive valgono anche in questo caso, sebbene in modo leggermente meno evidente. L'aggiunta di unità ulteriori per le alte frequenze, cioè altri tweeter, ribilancia il tutto senza togliere nulla al suono originale e, apparentemente, senza compromettere la “Sorgente Puntiforme”, cosa che probabilmente dipende dalla ampiezza della porzione di alte frequenze emesse dall'altoparlante Tannoy. Oltretutto, riescono a suonare anche molto forte, se necessario, senza che si possa percepire alcuna distorsione, il che è una caratteristica tipica delle trombe!

L'aumento dell'altezza del cabinet di 200mm e l'allungamento della sezione alla base della tromba, sembrano funzionare e dico “sembrano”, solo perché non ho mai ascoltato la versione originale. Inoltre, intendo replicare a breve lo stesso progetto, usando però i Goodmans Axiom 201. La mia aspettativa che questa modifica si interfacciasse meglio con la superficie del pavimento, si è dimostrata corretta, particolarmente prendendo in esame la risposta in basso. Inoltre, l'estensione in basso è notevole per un cabinet di così piccole dimensioni e molto, molto migliore di quella che si potrebbe ottenere con un sub-woofer. A coronamento di tutto ciò, non serve nessuna correzione nell'equalizzazione, per mantenere la precisione e la correttezza timbrica: questi cabinet funzionano perfettamente così come sono.....!

Uno dei punti di forza di questo progetto, è l'inutilità di usare un sub-woofer, il che consente di risparmiarsi problemi di interfacciamento con la velocità di risposta e costi aggiuntivi.

Ma la caratteristica più impressionante è che questi cabinet spariscono completamente e tutto quello che rimane è lo spazio, gli strumenti e la musica. Che altro potreste desiderare?

[1] - lett. "Bare per scimmie", espressione gergale dei venditori di hi-fi degli anni settanta per indicare i diffusori a sospensione pneumatica - NdT.

[2] - La pressione nelle canne dell'organo è tradizionalmente misurata in pollici d'acqua, essendo stato tale strumento codificato secoli addietro. In ogni caso 2 pollici d'acqua equivalgono a 0.0722792665 psi (Pound per pollice quadrato) oppure a 498 pascal - NdT.

[3] - Si tratta del registro principale, presente in tutti gli organi ma con denominazioni diverse per alcuni paesi: “Montre” negli organi Francesi, “Prinzipal” in quelli tedeschi ed appunto “Open Diapason” in quelli Inglesi o Americani - NdT.

[4] - La velocità del volume è l'equivalente in acustica della corrente in un circuito in elettronica. Per la legge di Ohm si ha:
V=IR in continua, ovvero I=V/R.
L'aria presenta un'impedenza all'onda che vi transita, e la pressione è analoga al voltaggio. La pressione diviso l'impedenza acustica è la velocità del volume, così come il voltaggio diviso l'impedenza elettrica è la corrente - NdT.