Vertical Line Array: una moda o attuale Stato dell’arte nel Sound Reinforcement?
Parte IX
Quest’articolo è la diretta continuazione di quello precedente, anzi a rigor di logica avrebbe dovuto esserne parte integrante per permettere un confronto immediato tra i grafici, che proprio per questo ne seguono la “codifica”. Come ormai avrete capito, non è possibile ottenere più spazio di quanto già l’ottimo direttore della rivista, Alfio Morelli, non abbia generosamente destinato alla mia rubrica.
Rassegnatevi anche questa volta, quindi, a tenere aperto il numero precedente per passare da un grafico all’altro con facilità ed analizzarne a confronto i contenuti, ricordando che sono riferiti tutti alle stesse condizioni di simulazione come ampiamente descritto nella VIII parte.
Come ho già avuto modo di dire, a volte le differenze visibili a colpo d’occhio tra grafici a terzi d’ottava o simulazioni di livelli SPL su mesh colorate non sono così evidenti, pur essendo per l’orecchio facilmente percepibili e, ahimè, spesso in modo consistente.
A tale proposito vorrei proporre qui una tabella che potrà risultarvi utile per capire quanto “pesano” le differenze in dB che potrete facilmente riscontrare osservando i diversi valori numerici sulle bande a terzi d’ottava “generosamente” e molto opportunamente fornite da V.I.P. nelle simulazioni che troverete anche in queste pagine.
La tabella presenta parametri ottenuti statisticamente nei decenni scorsi da vari famosi ricercatori con riferimento alla percezione del livello sonoro da parte dell’uomo, ed è la stessa che molti autorevoli autori pubblicano sui loro diffusissimi testi d’Acustica. Ricordo però che essendo improntata a valori ottenuti statisticamente, pur per un’ampia media di persone analizzate, non deve essere presa per oro colato, com’è meglio che si faccia per tutti i tipi di medie in acustica, e non solo.
Molto dipende, infatti, dalla larghezza di banda e a quali frequenze avviene il cambio di livello.
Più è ampia la banda per la quale avviene il cambio di livello, più è percepibile la variazione, anche la più piccola, specialmente se avviene nella zona di massima sensibilità dell’orecchio umano, da 2 a 5 kHz. Allego un’altra tabella utile con le curve d’Isolivello o d’Isosensazione tracciate da Robinson e Dadson (quelle che la letteratura recente indica come le più aggiornate dopo le prime e più note di Fletcher e Munson), dalle quali è facile capire l’andamento statistico della percezione uditiva umana rispetto alla frequenza e al livello d’intensità. Anche se le curve sono state tracciate attraverso test eseguiti con toni puri (onde sinusoidali), hanno in ogni modo una valenza più che sufficiente, pur non riguardando i suoni complessi della realtà, a “descrivere” percezione di livello e frequenza del sistema uditivo dell’uomo.
Fatte queste premesse, in quest’articolo mostrerò più grafici rispetto ai precedenti per completare lo specifico argomento del quale scrivo ormai da parecchie puntate.
Infatti, dare una dimostrazione oggettiva del vantaggioso comportamento alle alte frequenze di un componente disegnato secondo la più recente e consolidata teoria per un impiego nei VLA, a confronto con il comportamento di un altro componente di tipo tradizionale, utilizzato per lo stesso scopo e nelle medesime condizioni, mi riferisco all’Horn Type Source, non è stato e non è un lavoro banale o da prendere alla leggera. È un lavoro innanzitutto fatto di molte dettagliate misure e poi d’innumerevoli simulazioni al computer secondo un modello accurato, basato sulla “complex summation” non su semplificazioni grossolane che adottano la “power summation” come vedo accadere nel 90% dei casi, sia nella letteratura che accompagna i prodotti, anche i più famosi, sia nei software di puntamento a corredo. Questa precisazione si rende necessaria perché un conto è valutare i comportamenti dei sistemi in conformità a teorie più o meno adattate alle esigenze di chi scrive e per le stesse ragioni limitarsi all’analisi di bande di frequenza relativamente contenute, implementando modelli che non tengono conto delle alte frequenze, per esempio al di sopra di 5 kHz, un conto è verificare queste teorie con le misure per tutto lo spettro audio utile ad una valutazione accurata dei risultati.
Personalmente ho scelto questa strada, che probabilmente è la più ardua, ma al contrario dei “copia/incolla” o dei calcoli eseguiti su modelli generici in uso presso molti autori, mi ha permesso di “toccare con mano” risultati che approssimano da vicino quelli reali e quindi di apprezzare nei sistemi in prova i dettagli geometrici ed elettroacustici che li hanno determinati.
Mi riferisco ad esempio alla regolazione più o meno fine degli angoli reciproci tra elementi di un VLA, ad esempio; solo se si ha la possibilità di utilizzare una meccanica che consente una tale regolazione si è in grado di apprezzarne i vantaggi. In altre parole poiché il funzionamento di un VLA è basato, da un lato sulla ricerca del “coupling” tra gli elementi per una prima banda di frequenze, determinate dalle caratteristiche geometriche e costruttive del singolo elemento, dall’altro sull’esatto opposto per la banda di frequenze che nello spettro audio vengono dopo la prima, mi pare evidente ed incontrovertibile che una regolazione più fine possibile degli angoli d’apertura tra un elemento e l’altro consente di eseguire puntamenti in assoluto più accurati evitando molto meglio le interferenze distruttive, soprattutto alle alte frequenze. Questa prassi ovviamente, richiede il prerequisito di poter controllare il risultato di una tale accuratezza attraverso l’impiego di un software di simulazione adeguato, altrimenti non sarebbe possibile eseguire regolazioni accurate senza riscontro, anzi potrebbero persino divenire controproducenti.
Avremo modo nella prossima puntata, forse l’ultima della serie, di verificare questo importante aspetto attraverso l’uso di V.I.P.
Ora vediamo i grafici annunciati. Cominciamo con quelli che riguardano le misure/simulazioni del VLA composto d’elementi Horn Type Source.
Fig. H1 – 2kHz Simulazione per il terzo di ottava di 2000 Hz
Fig. H2 – 4kHz Simulazione per il terzo d’ottava di 4000 Hz
Fig. H3 – 8kHz Simulazione per il terzo d’ottava di 8000 Hz
Le immagini appena mostrate, se confrontate alle equivalenti riferite all’Omnisource, evidenziano chiaramente quanto una più stretta direttività verticale riduce le interferenze in tutte le bande considerate e quindi migliora decisamente la distribuzione della pressione sonora su tutta l’area sonorizzata. Anche dalle risposte a terzi d’ottava appare evidente ad altra riprova. Il riferimento utilizzato per “codificare” le immagini è sempre a 4 kHz. Il valore SPL nella curva a terzi d’ottava si ritrova, per tale banda, nella simulazione dell’area sonorizzata.
Confrontando anche i valori ad 8kHz si nota una minore variazione del livello tra i punti considerati, segno anche questo di minore interferenza.
Fig. H4 – 4kHz - SPL101.1
Fig. H5 – 4kHz - SPL102.6
Fig. H6 – 4kHz - SPL101.4
Fig. H7 – 4kHz - SPL 99.9
Fig. H8 – 4kHz - SPL101.4
Fig. H9 – 4kHz - SPL101.3
Fig. H10 – 4kHz - SPL 97.9
I grafici riportati pur essendo migliorati decisamente rispetto a quelli “della Ominsource” evidenziano ampie variazioni nella banda di frequenze da 1000 Hz in avanti.
Per completare, non rimane che inserire le immagini riguardanti le simulazioni del VLA i cui elementi, in particolar modo la loro sezione medio alti è stata progettata, in aderenza alla teoria più recente, per l’impiego di un dispositivo dedicato. Il sistema è Butterfly e la guida d’onda dedicata, della quale è stato detto ampiamente sin qui, è la D.P.R.W.G.
Fig. B1 – 2kHz Simulazione per il terzo di ottava di 2000 Hz
Fig. B2 – 4kHz Simulazione per il terzo d’ottava di 4000 Hz
Fig. B3 – 8kHz Simulazione per il terzo d’ottava di 8000 Hz
Guardando le tre immagini, dall’omogeneità dei colori e dal valore dei livelli indicati sulla “mesh”, non può non saltare all’occhio il miglioramento della copertura sonora dell’area, che appare molto più uniforme di quella vista nei grafici precedenti. È chiaro un effetto di minor interferenza in tutte le bande di 2, 4 e 8 kHz.
Procediamo con gli altri grafici.
Fig. B4 – 4kHz - SPL101.6
Fig. B5 – 4kHz - SPL101.6
Fig. B6 – 4kHz - SPL101.1
Fig. B7– 4kHz - SPL 99.7
Fig. B8 – 4kHz - SPL 101.7
Fig. B9 – 4kHz - SPL 101.5
Fig. B10 – 4kHz - SPL 97.8
Ancora di più l’omogeneità si nota dai grafici a terzi d’ottave appena riportati. Infatti, tutte le curve appaiono molto più “smoothed” (come si direbbe in inglese) di quanto non lo siano in entrambi i casi precedenti in riferimento all’Omnisource e all’Horn Type Source.
Non mi sembra che sia necessario mostrare ulteriori prove di questo.
La conclusione, dunque, dopo quanto abbiamo visto in questa lunga serie di test, mi pare scontata.
Le prestazioni migliori alle frequenze medio alte in un moderno VLA si ottengono per una direttività del singolo elemento che consenta di ottenere un fronte d’onda sonoro leggermente curvo, tale da non discostarsi più di 5 mm dall’onda piana (1/4 ) alla frequenza di 16 kHz. Vedi Parti IV e V di questa serie.
