I diffusori acustici sono quegli elementi di un sistema di riproduzione del suono, che si occupano strettamente della conversione del segnale elettrico in movimento meccanico, che genera la perturbazione dello stato di quiete della pressione del mezzo di trasmissione (tipicamente aria) generando la sequenza di pressione e depressione del mezzo di propagazione, denominata " onda acustica." Essi rappresentano l'ultimo elemento della catena di riproduzione e, proprio per questo, è possibile attribuire loro la maggior parte della responsabilità nell'interfacciamento con l'ambiente e con l'uomo.

Per questi motivi il progetto e la realizzazione di questi elementi richiede anche una conoscenza adeguata della scienza psicoacustica e delle tecniche di ricostruzione del suono in ambiente.

Questo ambito realizzativo richiede ai progettisti una notevole interdisciplinarità tecnica e scientifica. Infatti sono richieste nozioni fisica, di elettronica, elettromeccanica, le basi dell'elettromagnetismo, discipline dello smorzamento meccanico e della risonanza, basi di psicoacustica e conoscenza delle caratteristiche dei materiali.

Tutto questo, per molti, fa della realizzazione di diffusori acustici, un ambito realizzativo affascinante.

Tipologia costruttiva I diffusori acustici possono essere realizzati con differenti soluzioni tecniche:

Dipolo o Open Baffle, si tratta di una soluzione molto semplice, caratterizzata da una tavola che accoglie degli altoparlanti e che limita il cortocircuito tra l'onda positiva e negativa degli stessi, per aumentare l'isolamento tra i due lati e favorire anche la direzionalità del diffusore è possibile avere un tubo attorno a ogni altoparlante, in modo da avvolgerlo lateralmente. Sospensione pneumatica, l'altoparlante viene montato in una cassa chiusa, relativamente piccola, che contiene l'aria in modo sigillato e la quale aiuta con la sua elasticità al funzionamento dell'altoparlante. Baffle infinito, l'altoparlante viene montato in una cassa chiusa, relativamente grande, che contiene l'aria in modo sigillato, ma non influenza il funzionamento dell'altoparlante per via della ridotta variazione di pressione interna, inoltre le pareti interne della cassa sono rivestite di materiale fonoassorbente. Bass reflex e Irrotax, soluzione che differisce dalla soluzione pneumatica per la presenza di un tubo dimensionato, che limita la resistenza al movimento della membrana ed esalta uno specifico range di funzionamento, l'Irrotax si differisce per le caratteristiche del tubo.

Reflex passivo o radiatore passivo, soluzione intermedia tra la sospensione pneumatica e il bass reflex, in quanto il bass reflex viene sostituito da una membrana passiva. Linea di trasmissione, si tratta di una cassa acustica chiusa (sospensione pneumatica o baffle infinito) abbinato a un lungo tubo di accordo (bass reflex) Bass Scoop bin, si tratta di una soluzione simile alla linea di trasmissione, ma in questo caso la linea di trasmissione ha un andamento della sezione del tipo crescente, andando a riprendere l'andamento di una tromba.

Bipolare, soluzioni può o meno varie che emettono il suono in più direzioni (generalmente due) Altoparlanti a Tromba, si tratta di una conformazione che veicola l'onda sonora dell'altoparlante

Le varie tecniche costruttive vanno a interagire in modo differente con l'altoparlante, influendo sulla sua risposta in frequenza.

I diffusori acustici in ambito casalingo Essenzialmente esistono due categorie di diffusori in ambito casalingo, quelli passivi e quelli attivi.

I diffusori attivi sono costituiti da un insieme di trasduttori, o altoparlanti, unito a un amplificatore audio. In parole semplici un diffusore attivo si trova nella forma di una cassa dotata di altoparlanti e contenente un circuito elettronico di amplificazione del segnale. Questo genere di diffusori non necessita quindi di amplificazione esterna ma solo della sorgente sonora da amplificare; necessita però di alimentazione da rete. I piccoli diffusori audio associati ai personal computer sono generalmente di questo tipo.

I diffusori passivi invece non contengono alcun circuito di amplificazione del segnale per cui essi ricevono il segnale da riprodurre e diffondere direttamente amplificato. Essi non si collegano all'alimentazione di rete ma solo all'amplificatore esterno. Quest'ultimo tipo di diffusori è tipicamente quello dei normali impianti stereo casalinghi.

In questa sezione verranno trattate, semplicemente, le tecniche di realizzazione riguardanti i diffusori passivi. La differenza con quelli attivi è minima e più che altro di tipo circuitale. La sostanza e le tecniche generali per la corretta rappresentazione del suono in ambiente sono le stesse.

Bisogna avere ben presente che un sistema di riproduzione sonora, deve ricostruire in un ambiente casalingo, quantomeno, il palcoscenico o lo studio dove è stato effettivamente registrato il concerto. L'analisi psicoacustica e dell'ambiente sono fondamentali per ottenere dei risultati credibili.

La percezione del suono Lo studio della percezione del suono ha modificato radicalmente le tecniche di costruzione dei diffusori o "casse" acustiche.

Gli ambiti principali entro la quale possiamo concentrare la nostra attenzione sono due: la percezione biologica e psicologica del suono, la ricostruzione dei piani sonori e delle distanze.

Il suono e l'orecchio L'orecchio ha un comportamento particolare e la sua risposta varia sia in frequenza (acutezza o gravità del suono) sia in intensità (volume). Risulta per cui che l'ascoltatore abbia percezioni differenti del suono a seconda di quale sia l'intensità e la frequenza. Ad esempio la percezione dei "bassi" o suoni gravi, aumenta in funzione del volume: a basso volume l'ascoltatore sente in evidenza voci femminili e note acute, mentre a volumi sostenuti il suono si riequilibra decisamente riportando le note gravi prima in equilibrio e poi anche in evidenza rispetto alle medie e alte.

Inoltre l'orecchio ha una frequenza di risonanza, dovuta alla sua forma e lunghezza, che si attesta poco sopra i 2500 Hz. Questo vuol dire che l'orecchio è molto sensibile ai suoni che hanno questa frequenza in evidenza (il pianto di un bambino) e basta poca intensità per rilevarli.

Vedere le curve Isofone stabilite dai ricercatori Fletcher e Munson già dagli anni trenta.

Stereofonia e cervello Il cervello può essere "ingannato". Nel senso che egli per sua condizione naturale è chiamato a processare contemporaneamente (stereofonia) le informazioni provenienti dalle due sorgenti a disposizione che sono le orecchie. Fornendo suoni lievemente differenti, secondo opportune regole, si può far credere al cervello che quello che sta ascoltando arrivi da un'unica sorgente situata in una particolare posizione e a una precisa distanza. La capacità che ha il cervello di "ricostruire" un ambiente virtuale è al centro di tutte le soluzioni adottate per la realizzazione di eccellenti sistemi di diffusione acustica o Hi-fi.

Un aspetto molto importante che riguarda la percezione riguarda il significato che il cervello assegna alle varie frequenze. Alle alte frequenze (tipicamente sopra i 1500 Hz) il cervello associa il contratto di profondità della sorgente sonora, basandosi sulle differenze di intensità rilevabili alle varie frequenze. Le basse frequenze sono più "avvolgenti" e meno localizzabili anche se pure per esse il cervello assegna concetti di vicinanza basandosi, però, sui tempi di arrivo delle varie onde. Questo vuol dire che quando l'ascoltatore sente varie note acute di diverse intensità, tenderà a credere più lontane quelle meno "forti". Appena il suono diventa meno acuto (medie frequenze) la differenza di intensità diventa meno importante per ricostruire virtualmente la distanza delle sorgenti e addirittura alle basse frequenze conta maggiormente il suono che arriva prima.

Vedere anche il link: Alta fedeltà.

Tutto questo ha implicazioni importantissime sulla disposizione dei diffusori in casa e sulla posizione del punto di ascolto e dove maggiormente si sente meglio.

Ambiente L'ambiente è assolutamente determinante per la rappresentazione del suono. Nel concetto d'ambiente dobbiamo inserire la dimensione e forma della stanza d'ascolto, l'occupazione degli spazi, la posizione d'ascolto.

La dimensione e forma, in particolare, incidono maggiormente sulla rappresentazione delle note gravi (basse frequenze). Se la stanza d'ascolto è una normale sala casalinga, in genere non sarà più grande di 5x7 metri e il limite di rappresentazione corretta delle basse frequenze sarà, lungo la dimensione maggiore, di 50 Hz. Sotto questa frequenza l'onda sonora tenderà a non essere più rilevabile correttamente: in parte a propagarsi all'esterno, in parte a entrare in risonanza con l'ambiente d'ascolto generando pericolose (per l'alta fedeltà) onde stazionarie. Altre onde stazionarie si potranno formare in funzione delle altre dimensioni della stanza: ad esempio intorno ai 120 Hz relativamente all'altezza del soffitto.

Per una completa trattazione dell'argomento si dovrebbe approfondire anche il tema del campo diretto e del campo riverberato. Si intende con questo che l'ascoltatore non viene raggiunto solo dai suoni emessi direttamente dagli altoparlanti (campo diretto), ma anche da quelli che prima di arrivare all'orecchio dell'ascoltatore rimbalzano per casa su mobili e pareti (campo riverberato) e che magari possono contribuire a rafforzare o annullare certi suoni del campo diretto disturbando così la qualità dell'evento sonoro.

Occorre considerare anche il materiale costruttivo della casa: pareti sottili consentono al suono di uscire di casa agevolmente diminuendo la percezione dei bassi che può avere l'ascoltatore interno. Per questo motivo esiste una tendenza da parte di alcuni costruttori ad adattare i propri prodotti al tipo di mercato, al tipo di abitazioni che si potrebbero trovare. Il caso più evidente riguarda i costruttori americani che disegnano i propri diffusori per essere inseriti in case di legno o prevalentemente con pareti sottili, contrariamente al caso europeo dove mattone e cemento sono predominanti.

Lo spazio interno non dovrebbe essere troppo simmetrico per non causare risonanze, eccedenze o annullamenti. Bisogna sempre immaginare che le onde sonore prima di arrivare al nostro orecchio rimbalzino un po' dappertutto.

La posizione d'ascolto è una cosa complicatissima. Nessun diffusore potrebbe davvero compiere bene il suo lavoro se poi venisse disposto malamente. Di solito si segue la prassi del triangolo isoscele dove la distanza tra i diffusori sarebbe di due metri e la distanza dall'ascoltatore di due metri e mezzo, in proporzione all'ambiente di ascolto. L'inclinazione dei diffusori verso l'ascoltatore determina notevolmente la percezione della spazialità e della profondità. Inoltre i singoli altoparlanti hanno direttività e caratteristiche di emissioni differenti l'uno dall'altro per cui agendo sull'inclinazione del diffusore e sulla sua orientazione si può notevolmente favorire la predominanza di certe frequenze rispetto ad altre. Tutte queste semplici considerazioni servono semplicemente a chiarire l'ambito progettuale e i vincoli principali entro la quale il progettista di diffusori acustici deve muoversi.

Configurazioni base Esistono almeno due tipi di configurazione: sistemi multicanale sistemi stereofonici

Tra questi due vi è essenzialmente una differenza sul numero di diffusori da approntare e sulla sorgente sonora che cambia radicalmente.

In particolare sui primi, essi richiedono un numero di amplificatori pari al numero di casse installate e questo dipende dallo standard multicanale che si sceglie; ad esempio, esistono sistemi multicanale da cinque diffusori fino addirittura a otto. Per capire il perché di questo genere di installazioni occorre vedere i link: Audio multicanale e DTS.