Come progettare (e al meglio) impianti audio da controsoffitto per applicazioni commerciali - 7 ed ultima parte

SPL e risposta in frequenza

Focalizziamo meglio i requisiti in SPL per i subwoofer. Tipicamente, l’obiettivo è tenere i subwoofer tra 2 e 10 dB circa al di sopra del livello dei satelliti principali. La musica di livello basso o medio necessita di sub a livelli più elevati rispetto gli speaker principali, perché a bassi regimi l’orecchio umano ha bisogno di più bassi per la percezione di un suono ben bilanciato. Dato uno stesso tipo di musica, livelli operativi più alti possono rendere un suono migliore e più bilanciato, con un minor incremento relativo dei bassi. Ci sono poi altri tipi di musica ed applicazioni, come musica dance in negozi d’abbigliamento, che possono richiedere oltre 10 dB d’incremento per i bassi. Impostare un rapporto tra i sub ed i diffusori principali tra +2 e +10 dB, secondo quanto misurato da un misuratore SPL, è normalmente un buon punto di partenza.

Come risposta in frequenza della sezione sub, specialmente in applicazioni commerciali, probabilmente non si vorrà farli lavorare al di sotto di 40 Hz. Sotto questo limite, si otterrà prevalentemente un rimbombo inaccettabile, che può combinarsi negli angoli o nei modi fisici della stanza (in funzione delle sue dimensioni). Il rimbombo può dare fastidio ai clienti. Potrebbero anche non esserne coscienti ma, quando si trovano in prossimità degli angoli della sala, il brontolio sulle basse frequenze potrebbe essere sufficientemente sgradevole da spingerli fuori dal negozio.

Quando un cliente dice che non vuole subwoofer perché li ha sentiti al negozio XYZ dove gli davano fastidio, allora c’è una buona probabilità che l’installatore del negozio XYZ abbia sbagliato perché ha generato troppa confusione sotto i 40 Hz, o perché ha lasciato una gobba sulle medio-basse per un crossovering in overlap, o perché ha utilizzato un crossover passivo che non funziona correttamente in combinazione con tutto il resto dei componenti. La lista degli errori possibili potrebbe continuare, ma se ben implementato da un installatore esperto, un sistema per musica commerciale con subwoofer può suonare davvero in maniera assolutamente ottima!

Posizionamento dei subwoofer

Quindi: quanti se ne devono usare, dove vanno posizionati, come disporli tra loro, e come si correlano ai diffusori principali?

Effetti sull’SPL

Installando un subwoofer nel mezzo della stanza dà luogo alla più bassa uscita possibile da un subwoofer. Posizionando un subwoofer a soffitto, parete o pavimento aumenta la sua uscita. Piazzandolo entro qualche decina di cm da una giunzione a due bordi (come una giunzione parete/soffitto oppure parete/parete) si aumenta ancora di più l’uscita. Posizionamenti entro mezzo metro aumentano la sua uscita ancora oltre. In questi casi, c’è sia un aumento della sensitività (output per watt d’ingresso) sia della capacità massima totale d’SPL. Questo può aiutare per ottenere il massimo possibile nella spinta da un subwoofer. Comunque, esiste un problema potenziale nel posizionare un subwoofer ad un angolo: si potrebbe avere una copertura nei bassi non uniforme su tutta la sala.

Ottenere una copertura uniforme

Nella maggioranza delle installazioni, ci sono molti più diffusori satellite che non subwoofer. Poiché quindi i sub sono spesso pochi (a volte solo uno), è possibile ritrovarsi con il problema di ottenere una copertura uniforme su tutta l’area. Le persone che siedono o stanno in piedi molto vicino al subwoofer vengono sommerse dalle basse mentre le persone più lontane potrebbero non averne abbastanza. Come uniformare il più possibile la copertura delle basse?

Più ci si allontana dal sub più il volume decade, tipicamente di 6 dB ad ogni raddoppio della distanza. Poi, quando si raggiunge una certa distanza, il livello non scende più con la stessa pendenza. Questo punto è chiamato distanza critica, alla quale il campo riverberante all’interno della sala equivale al suono diretto proveniente dal subwoofer (vedere Fig. 7).

La distanza critica dipende da quanto è riverberante la stanza. Oltrepassata la distanza critica, anche se il livello del subwoofer non si abbassa così velocemente, la qualità del suono sub potrebbe non essere buona. Ed anche se questo accadesse, talvolta potrebbe essere comunque accettabile in determinate applicazioni di musica commerciale.

Un modo per ottenere la copertura più uniforme possibile è di utilizzarne più di uno. È utopia credere di poter usare sempre un solo subwoofer. In molti casi, è una buona idea quella di aggiungere un secondo sub, o di più. Anche se non si necessita di subwoofer addizionali per ragioni di volume, si dovrebbe considerarli almeno per ragioni di uniformità nella copertura delle frequenze sub. Se mi trovo a dover necessariamente utilizzare solo un subwoofer, la mia preferenza personale è di sacrificare l’aumento in sensitività e di piazzarlo in modo da avere l’uniformità in copertura, sempreché gli obiettivi in SPL siano rispettati.

Posizionamento di due subwoofer

Nei sistemi con due sub, è spesso preferibile piazzarli asimmetricamente nella sala. In altre parole, se un sub sta nel mezzo di una parete, si provi ad evitare di installare il secondo sub nel mezzo della parete opposta. L’acustica in stanze piccole può infatti causare delle interazioni tra i subwoofer così da generare punti in cui le basse si sommano ed altri nei quali si cancellano e spariscono. La teoria dei ‘modi’ della sala è una problematica che richiede una trattazione specifica, ma in questa sede a noi basta comprendere che, mentre non ci è possibile fare granché contro i modi della sala, possiamo comunque minimizzare il loro effetto grazie ad un oculato posizionamento dei sub.

Se si localizzano entrambi i sub in modo simmetrico (su pareti opposte), essi eccitano gli stessi modi della stanza nella stessa maniera, peggiorando e rendendo evidenti tutte le disparità. Se invece si posiziona il secondo sub in una posizione differente, esso tenderà ad eccitare i modi della sala in modo diverso, e questo di solito è meglio. È poi opportuno sapere che se si posiziona un sub all’angolo, pur eccitando i modi di sala, di solito genera enfatizzazioni modali minori che non se fosse installato a metà parete. La mia esperienza quando uso due subwoofer mi dice che uno dev’essere messo all’angolo e l’altro vicino, ma non su, l’angolo opposto, circa 3 metri lungo una delle pareti.

Rapporto tra subwoofer e speaker principali

Al subwoofer normalmente si richiede di erogare più potenza che non ai diffusori principali, così è possibile che siano necessari in numero maggiore rispetto a quanto originariamente sperato. Non si otterranno bassi sufficienti se si usano 20 diffusori in fullrange a piena potenza e solo uno o due subwoofer con la stessa potenza dichiarata da un diffusore principale. Immaginate un diffusore a tre vie di un impianto stereo casalingo: esso ha un driver midrange da 4” ed un tweeter. Quale misura ci aspettiamo dal driver dei bassi per compensare i medi e gli alti? Probabilmente state pensando ad un driver da 8”, o anche da 10” o 12”. Questo per bilanciare un singolo midrange da 4”! Ora immaginate un sistema audio con venti driver midrange da 4”: saranno necessari quindi molti sub da 8”, o una coppia di driver da 12”, oltre ad una capacità in potenza estremamente elevata. Si noti inoltre che la modalità di crossovering pieno necessita di un numero superiore di subwoofer perché essi sono i soli a portare il carico delle basse frequenze; ma, ancora, si otterrà comunque la migliore qualità audio generale.

I rapporti in Tabella 4 sono solo delle linee guida da intendersi come punti di partenza. Il progettista di sistema deve calcolare la capacità in SPL e determinare se si otterranno gli obiettivi prefissati per l’applicazione e le aspettative del cliente.

Rapporto tra sub e satelliti a più bassa sensitività            Rapporto tra sub e satelliti della stessa sensitività

Modo Crossover in Overlap                       

Bassi normali            1:8            1:4

Bassi medi                1:4            1:2

Bassi elevati              1:2           1:1

Modo Crossover Pieno                       

Bassi normali            1:4            1:2

Bassi medi               1:2            1:1

Bassi elevati             1:1            2:1

Si noti che la tabella presuppone che gli speaker siano tutti installati a soffitto e lontani dalle superfici di pareti ed angoli (cioè non comportano rinforzo delle basse dovute agli effetti di bordo) e che, se sono del tipo a 70 V/100 V, sia i principali che i subwoofer siano ‘tap-pati’ alle loro prestazioni massime. Da qui si può scendere o salire. Ad esempio, se si impostano gli speaker giù di due tacche (cioè di solito 6 dB più in basso), si può ridurre il numero dei sub rispetto quello suggerito. Inoltre, se si posizionano i subwoofer ad un angolo o nelle sue vicinanze (circa 6 dB di aumento in sensitività), si può ridurre ulteriormente il numero. E poi, stiamo presupponendo una certa sensitività e capacità in potenza che potrebbe essere modificata secondo il tipo di installazione.

Il modulo subwoofer nel software di JBL DSD Distributed System Design chiede un sunto di queste domande e computa il numero più appropriato di subwoofer per il sistema.

Subwoofer distribuiti

Se si utilizzano subwoofer a controsoffitto, ricordarsi (Parte 1 di questa trattazione) che la copertura del sub proiettata sul piano d’ascolto è di soli 120°. Se si hanno problemi con la copertura uniforme su tutta la sala, si determini quanti sub sono necessari basandosi approssimativamente su una copertura di 120° per ciascun sub.

Congratulazioni!

Ora potete considerarvi ottimi esperti sulla progettazione di sistemi audio commerciali!

Come menzionato prima, esistono diversi programmi su computer che possono aiutare nella progettazione del sistema. L’utility gratuita di JBL, “Distributed System Design” effettua la conversione tra diagramma polare e piano d’ascolto, calcola quanto distanti posizionare i diffusori, quanto potente risulterà il sistema con diffusione di musica o parlato (prendendo in considerazione i fattori di overlap), dice quale sarà la variazione in livello sonoro su tutta la sala basandosi sulla topologia del layout e la densità, calcola qual è la potenza richiesta agli amplificatori, e computa il numero di subwoofer (se utilizzati). Anche se questo programma è stato impostato solo per i diffusori JBL, comprende utility che possono andare altrettanto bene anche con altri modelli.

Ma anche il più versatile e potente dei software non sarà d’aiuto se prima non si sarà deciso quali sono gli obiettivi propri – e quelli del cliente – che si vogliono ottenere. Solo allora il software può dire se tali traguardi saranno raggiungibili o no. Il successo è a portata di mano. Un buon sistema di diffusione audio per applicazioni commerciali, ben progettato, propriamente installato, ad ampia banda e bassa distorsione può dare vita ad uno spazio confortevole dove il cliente può sentirsi a proprio agio, un’area che migliora l’immagine commerciale ed in definitiva aumenta le vendite.