Come progettare (e al meglio) impianti audio da controsoffitto per applicazioni commerciali - 6 parte

Ora consideriamo un elemento che può fare la differenza tra un buon sistema di diffusione commerciale ed uno veramente ottimo: i subwoofer.

I subwoofer sono una parte importante per un efficace sistema di diffusione. Sottofondi leggeri o musica d’accompagnamento possono anche non necessitare di subwoofer; in ogni caso, anche in sistemi per i quali i bassi non sono un fattore preponderante, poter avere delle frequenze basse chiare e pulite può essere la chiave vincente per la soddisfazione del cliente.

Il numero di subwoofer da utilizzare, dove posizionarli, come impostare i ‘tap’ (sui sub a 70V/100V) e quanto farli spingere sono fattori che dipendono dalle caratteristiche di ciascuna installazione. Criteri come il piazzamento dei diffusori, il caricamento ai bordi (gli speaker sono posizionati vicino ad una parete o ad un angolo?), le misure della sala, l’accoppiamento di speaker/subwoofer multipli, la riveberanza della sala, il tipo di musica, il tipo di attività e le aspettative dell’ascoltatore, sono tutti fattori che entrano in gioco. Le seguenti linee guida vengono perciò espresse in termini generali.

Crossover

I quattro modi per crossoverare un sub sono i seguenti:

• Crossover passivo, normalmente costruito all’interno del sub.

• Crossover acustico, come un box passabanda filtrato acusticamente in modo da non riprodurre le alte frequenze.

• Crossover attivo, come un dispositivo elettronico esterno o realizzato da un controller interno al sub.

• Una combinazione dei precedenti, come l’uso di un box passabanda con un crossover attivo.

Inoltre, esistono due principali topografie di crossover: crossover con overlap (sovrapposizione), in cui gli speaker principali lavorano in fullrange ed i sub sono solo aggiunti ad essi; e crossover pieno, in cui i subwoofer coprono le frequenze sub mentre i diffusori principali sono filtrati passa-alto per coprire la banda rimanente (Vedere la Fig. 6).

È necessario decidere la topografia del sistema – cioè come crossoverarlo – prima di poter definire la quantità di sub necessaria. Parliamo per un momento delle varie opzioni.

Crossover con overlap

In un crossovering con sovrapposizione (overlap), gli speaker principali lavorano in fullrange ed i subwoofer semplicemente si sommano sulle basse frequenze. Un crossover con overlap può essere realizzato sia con un crossover passivo sia con uno attivo. Il vantaggio nella sovrapposizione è che talvolta permette di utilizzare un numero inferiore di sub. Il GROSSO lato negativo di questa topografia è che i diffusori principali solitamente non scendono più in basso di 80 Hz, mentre i sub hanno spesso una risposta che spazia fino a 160 o 200 Hz (Si spera che i sub siano perlomeno tagliati passabasso internamente con un crossover passivo o limitati da un progetto interno di tipo passabanda). Anche se il subwoofer non andasse oltre i 120 Hz, esistono comunque dei problemi.

Il problema è la banda di sovrapposizione. Tra 80 Hz e, diciamo, 160 Hz, entrambi gli speaker principali ed i subwoofer lavorano, mentre al di sotto di questo range ci sono solo i sub e sopra solo i diffusori principali. Così, si ottiene una maggiore sensitività nella banda tra le basse e le mediobasse, che viene quindi percepita spesso come impastata.

“Non si fraintenda il loudness con la fedeltà” è un buon motto in questo ambito. Un sistema crossoverato in overlap potrebbe anche sembrare più potente, ma la fedeltà complessiva in realtà decade. Un commento possibile è che i sub sembrano non spingere molto in basso solo perché si stanno enfatizzando le regioni mediobasse. Si può anche aggiungere qualche subwoofer in più, peccato che il tutto suoni ancora e sempre più impastato.

Per compensare questo effetto, è necessario includere un buon equalizzatore per spianare la gobba. Spesso basta un singolo filtro parametrico. È già più difficoltoso con un EQ grafico a 31 bande. Anche un EQ grafico a 15 bande potrebbe tagliar via molte componenti utili oltre a quelle dannose, a meno che la frequenza e la banda d’intervento siano guardacaso proprio quelle giuste da accoppiare precisamente alla gobba. Certamente, un EQ a 7 bande non è di alcun aiuto con questo tipo di problema. Mentre un crossover in overlap potrebbe permetterci di usare meno sub, a meno di non utilizzare un EQ davvero buono una taratura in overlap per applicazioni commerciali è comunque da sconsigliare.

Un altro modo per ovviare all’inconveniente è l’utilizzo di un crossover attivo sul subwoofer, così da regolare la frequenza di taglio passabasso del sub per ridurre la gobba sui mediobassi. Per quanto possa essere d’aiuto, potrebbe comunque essere difficile combinare perfettamente le caratteristiche del passabasso elettronico con il roll-off acustico in frequenza dei diffusori principali. La regolazione della frequenza passabasso rappresenta spesso un grosso miglioramento contro la gobba passiva d’overlap, ma ci si potrebbe comunque ritrovare con altre problematiche al punto di crossover e sotto di esso.

Crossover pieno

Un crossover pieno taglia passa-alto gli speaker principali e taglia passabasso i subwoofer. Il risultato è una transizione dolce ed efficace. Un crossover pieno quasi sempre suona meglio di uno ad overlap, ma poiché i subwoofer sono gli unici a dover erogare le basse, potrebbe essere necessario implementarne un numero maggiore. Un crossover pieno è attuabile sia in modo passivo che attivo.

Crossover pieno passivo

I sistemi passivi usualmente utilizzano crossover già applicati all’interno dei subwoofer. Il suono fullrange amplificato va al subwoofer, il quale invia al driver sub solo le basse frequenze. I diffusori principali sono collegati all’uscita satellite, che invia loro solo le medie e le alte (i bassi sono rimossi). Questo funziona bene, ma i componenti di crossovering devono essere sufficientemente larghi (per gestire le basse frequenze), ed assorbono una parte cospicua della potenza. La curvatura di crossover non è normalmente troppo ripida, circa 12 dB/ottava passabasso per i sub e circa 6 dB/ottava passa-alto per i diffusori satellite. Pendenze più ripide per il passa-alto sono normalmente da evitare perché possono autorisuonare o generare strane impedenze verso l’amplificatore quando un satellite non è collegato ad esso o se il diffusore va fuori uso. Comunque, con un crossover passivo del primo ordine (6 dB/ottava) passa-alto per gli speaker satellite, la frequenza di crossover cambia a seconda dell’impedenza globale di carico. Più alta è l’impedenza di carico, più bassa sarà la frequenza di crossover. Un’uscita che lavora propriamente con un carico di 4 ohm – come nella gestione di due speaker ad 8 ohm – potrebbe non andare più bene ed essere troppo bassa in frequenza se si collega un solo diffusore ad 8 ohm, generando ancora una volta una gobba da overlap a causa delle frequenze di crossover non più ottimali.

Note sul bilanciamento in sensitività.

Il più grande problema potenziale, nell’uso di un crossover completamente passivo, è che si è necessariamente in balìa delle varie e diverse sensitività dei subwoofer rispetto quelle dei satelliti e della necessità di bilanciare propriamente il volume di ciascuno. Il subwoofer può avere una sensitività di 89 dB, mentre i satelliti in fullrange una sensitività di 92 dB. In applicazioni commerciali, normalmente a volumi contenuti, la parte bassa necessita di stare tra 6 dB e 10 dB più alta – non più bassa o a volume uguale – rispetto i satelliti, al fine di un corretto bilanciamento sonoro. In sistemi a crossover passivo, i sub sono spesso più leggeri dei diffusori principali, e questo è il problema.

Come risolverlo? Beh... un modo è il nostro amico equalizzatore ad alta risoluzione, che può focalizzare ed enfatizzare l’esatta frequenza dove il volume decade. Un controllo standard sulle basse (tipo shelving) non è di solito una buona soluzione. Sono infatti poche le probabilità che un controllo standard sulle basse si interfacci perfettamente con l’esatta frequenza d’intervento, la pendenza e la caratteristica dello shelving che sono necessarie in ogni particolare sistema.

È sufficientemente difficile per gli ingegneri progettare un buon crossover passivo quando conoscono l’esatta caratteristica di ogni componente di un singolo cabinet. In un sistema di diffusione commerciale, si ha anche fare con così tante variabili in gioco – sensitività, caratteristica di roll-off, numero di diffusori, posizionamento, effetti di caricamento al bordo, ecc. – che è certamente difficile ottenere un crossover passivo che lavori davvero bene. Sebbene un buon crossover passivo possa anche suonare bene, è comunque più facile avere a che fare con uno che suoni piuttosto male.

Crossover pieno attivo

Un completo crossover attivo è la maniera più affidabile per ottenere un ottimo suono subwoofer. Ciò significa utilizzare un crossover attivo ed un amplificatore di potenza separato per il/i subwoofer. Il subwoofer viene gestito passabasso con una pendenza ripida, normalmente 24 dB/ottava, ed i satelliti sono filtrati passa-alto con la stessa pendenza. La loro interazione è predicibile. Non vi è virtualmente alcuna sovrapposizione tra i sub ed i diffusori principali. Non nasce la gobba da sovrapposizione normalmente associata al crossover in overlap. Si ottiene il controllo indipendente sul volume dei bassi così da bilanciare facilmente la resa complessiva rispetto ai satelliti, o ad orecchio o tramite un misuratore SPL. Se al cliente non piace il bilanciamento effettuato, una nuova taratura è facilmente realizzabile.

Esistono controller per la musica commerciale in sottofondo che comprendono un crossover per subwoofer già integrato, come ad esempio i controller JBL Soundzone, i dispositivi dbx ZonePro, il Crown USM810, il BSS ProSys8810 e altri sul mercato.