Diffusori acustici: storia, caratteristiche, tipologie

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Imponenti e bellissimi diffusori acustici da pavimento con amplificatori: i diffusori acustici devono finalizzare la qualità della riproduzione sonora dell'impianto hi fi
Spettacolari diffusori acustici da pavimento

I diffusori acustici (le casse) hanno il compito di finalizzare il segnale elettrico proveniente dall'amplificatore e trasformarlo in segnale acustico.

  1. Trasduzione
  2. Cenni storici
    1. Prima del 1920
    2. Altoparlante a tromba
    3. Gli altoparlanti a spillo
    4. Altoparlante a bobina mobile
    5. Dal 1930 in poi
  3. Caratteristiche dei diffusori acustici
    1. Elettrostatici
    2. Ibridi
    3. Divisione delle frequenze
    4. Risposta in frequenza
    5. Efficienza
    6. Sensibilità
    7. Potenza massima applicabile
    8. Impedenza
    9. Nominale
  4. Frequenza di risonanza
  5. L'ascolto
  6. Tipologie di diffusori
    1. Da pavimento
    2. Da libreria
    3. Con supporto
    4. A cassa chiusa
    5. Bass reflex
    6. A linea di trasmissione
    7. Scuole di pensiero
    8. Il materiale dell'involucro
    9. Legno massello
    10. MDF
    11. MDT
    12. Cassa chiusa e aperta: differenze
  7. Collegamento all'amplificatore
  8. Come scegliere i diffusori
    1. Punto 1: l'amplificatore
    2. L'ambiente di ascolto
    3. Valuta l'efficienza
    4. Valuta anche l'impedenza
    5. Il denaro disponibile
    6. Immagine sonora
    7. La mia personale esperienza
    8. La costruzione delle casse
    9. Diffusori planari: beh…

Trasduzione

La trasformazione del segnale elettrico in acustico, è la "trasduzione".
L'abbinamento dei diffusori acustici con l'amplificatore è forse il punto più delicato nel comporre un impianto Hi-Fi.

Cenni storici degli altoparlanti e dei diffusori acustici

Gli altoparlanti, componenti essenziali dei diffusori acustici, hanno iniziato il loro sviluppo con la radiodiffusione.

Prima del 1920

Anni precedenti il 1920, vedevano le cuffie come ottimo trasduttore.
Sfruttando le tecniche impiegate fino ad allora nella telefonia e nella radiotelegrafia, si rese possibile sviluppare il primo altoparlante a tromba, per la radio.

La resa acustica dell'altoparlante a tromba

La resa acustica di questo tipo di altoparlante, è molto elevata a confronto con i moderni altoparlanti, tanto da riscontrare ancora oggi un certo impiego nei diffusori acustici di alta fedeltà.

La capacità di indirizzare il suono, in questo tipo di altoparlante, è molto elevata e precisa.

Il suo funzionamento, si basava su di un motore capace di produrre vibrazioni della membrana, azionata da magnete e bobine, e l'obiettivo della tromba era quello di adattare l'impedenza acustica, tra la stessa membrana e l'aria circostante.

Il limite della tromba, era dovuto alle riproduzioni delle basse frequenze, per poterle riprodurre al meglio si sarebbe reso necessario l'impiego di trombe di ragguardevoli dimensioni.

Gli altoparlanti a spillo

Vennero così inventati gli altoparlanti a spillo, così denominati perché un perno piuttosto sottile (spillo), collegato ad un cono, di carta o di tessuto che sostituiva la tromba, poteva produrre il suono grazie alla vibrazione prodotta dal perno, collegato a sua volta ad un piccolo meccanismo azionato dal campo magnetico.

Altoparlanti a bobina mobile

Poco tempo dopo, venne inventato un nuovo sistema di riproduzione sonora, con l'introduzione dell'altoparlante a bobina mobile, detto anche dinamico, il cui successo non è più tramontato.

Dal 1930 in poi

Dal 1930 in avanti, la tecnologia della riproduzione audio ha puntato gran parte dei suoi sforzi, per affinare questa invenzione, tanto che oggi è il tipo di altoparlante più diffuso.

Caratteristiche dei diffusori acustici

I diffusori largamente utilizzati, oggi sono quelli definiti dinamici, che vanno a coprire la quasi totalità del mercato.

Il principio di funzionamento è dato da una bobina solidale (legata con la membrana dell'altoparlante), tale bobina è immersa nel campo elettromagnetico generato dal magnete.

Il passare della corrente che viene prodotto dall'amplificatore, crea nella bobina una forza capace di farla muovere avanti e indietro.

Dal momento che la bobina è solidale con la membrana, l'altoparlante riesce a riprodurre onde sonore generate dallo spostamento di aria.

Si tratta di una semplicissima e semplificata breve spiegazione, relativa al funzionamento dell'altoparlante dinamico.
Nel diffusore dinamico vengono impiegati altoparlanti, a cono, a cupola, etc.

Diffusori elettrostatici

Accanto ai diffusori dinamici, però troviamo anche quelli elettrostatici, solitamente pannelli di ragguardevoli dimensioni (in altezza e larghezza), e di esiguo spessore, fatte le dovute proporzioni.

Sono molto costosi, capaci di resa sonora invidiabile, ma il prezzo decolla letteralmente, anche per la necessità di adeguati sistemi di amplificazione.

Molto semplicemente, il loro funzionamento si basa su di una membrana plastica di ampia superficie, posizionata tra due reti metalliche.

Al passaggio della corrente, questa membrana si trova immersa nel campo elettrostatico, spostandosi di pochi decimi di millimetro, producendo il segnale acustico.

Questo tipo di diffusori, sono considerati eccellenti nella riproduzione delle frequenze medio-alte, come la voce, oppure strumenti a corda.

Diffusori ibridi

Trovano spazio sul mercato, anche diffusori ibridi, che sono mossi nelle vie medio-alte in modo elettrostatico, e sulle vie più basse in modo dinamico.

La definizione di diffusori planari, sta proprio ad indicare la loro particolare costruzione a pannelli, molto grandi, dove la membrana è piatta con irradiazione sonora dipolare (nel vocabolario), ovvero sia frontalmente che posteriormente, andando ad arricchire l'immagine sonora durante l'ascolto.

Questi particolari altoparlanti, possono essere elettrostatici, oppure isodinamici, cioè dove la membrana si muove in modo esteso, uniforme, consentendo teoricamente un movimento omogeneo della stessa.

Il segnale capace di essere udito dall'orecchio umano, si estende indicativamente da 20 a 20.000 Hertz (Hz), dove 20 Hz rappresentano una tonalità grave, e 20.000 Hz una molto acuta.

Per diversi motivi legati alla fisica, risulta molto complesso ottimizzare al meglio questa estensione sonora, ragion per cui, si rende necessario avere nei diffusori dinamici, almeno due altoparlanti (due vie) che si dividano le sonorità da riprodurre.

Il numero di altoparlanti e la divisione delle frequenze

Al woofer il compito di riprodurre le basse tonalità, al tweeter le tonalità acute, mentre dove previsto il midrange, questo si occupa della riproduzione delle medie frequenze, e qui siamo nei diffusori a tre vie.

Il numero di altoparlanti, può anche essere superiore a due, pur riproducendo due sole vie; il compito specifico di ogni altoparlante, è quello di riprodurre nel modo migliore possibile, determinate sonorità per il quale è stato concepito.

La divisione delle frequenze, viene eseguita dal crossover, un componente elettrico composto da condensatori, resistenze ed induttanze, svolge il ruolo di filtro che va a dividere in parti (vie), le frequenze audio.

È un componente passivo, ma può essere impiegato anche un crossover attivo, che ha la capacità di regolare l'impedenza.

In quest'ultimo caso, si tratta di crossover più costosi.

Indicativamente, le caratteristiche che possono determinare le qualità dei diffusori sono le seguenti:

La risposta in frequenza

Che dovrebbe teoricamente, essere il più possibile piatta, su tutta la gamma delle frequenze udibili, in tal modo la resa sonora dovrebbe essere simile a tutte le frequenze.

Efficienza

Ovvero, la reale potenza acustica dell'altoparlante, la capacità di trasformare energia elettrica, in energia acustica.

Maggiore risulta l'efficienza dell'altoparlante, maggiore è la quantità di energia elettrica trasformata in quella acustica.

Sensibilità

La pressione sonora prodotta dall'altoparlante, la sua capacità viene misurata in Decibel SPL (Sound Pressure Level).

Si misura ad un metro dall'altoparlante, quando viene applicata la potenza del segnale elettrico di 1 Watt.

Potenza massima applicabile

La potenza massima applicabile, viene espressa in due grandezze:

1) dove la potenza di picco, equivale alla potenza massima che l'altoparlante è in grado di sopportare senza subire danni.

2) La potenza RMS (Root Mean Square), che misura la potenza media applicabile all'altoparlante, prima che possa iniziare a subire danni.

Impedenza

Quando ad un condensatore, viene applicato un segnale costituito da frequenze, come il segnale audio, la reazione è diversa per ogni frequenza.

A secondo dei materiali impiegati per la costruzione, varia la resistenza; per comprendere il comportamento del condensatore, viene impiegata una grandezza, che misura queste caratteristiche comparandole tra loro.

L'impedenza è la grandezza stabilita.

Anche gli altoparlanti mostrano una certa impedenza, che varia in base alla frequenza con cui il segnale viene applicato.

Impedenza nominale

L'impedenza nominale di un altoparlante, è il valore della grandezza in corrispondenza della frequenza di 1 KHz (1.000 Hz), ed è il valore preso come riferimento per stabilire il valore dell'impedenza.

Frequenza di risonanza

Stabilisce qual è la capacità di oscillazione, al quale viene sottoposto l'altoparlante.

Se si applica all'altoparlante un segnale la cui frequenza si avvicina a quella effettiva di risonanza, l'altoparlante stesso inizierà ad emettere un suono simile a quello della frequenza inviata.

L'ascolto

Al di là di queste brevi specifiche, descritte da me in modo molto semplice, è sempre l'ascolto che determina la scelta dei diffusori acustici più idonei all'impianto Hi-Fi, la vera prova del 9.

Ricorda sempre, che da un ambiente di ascolto ad un altro, le caratteristiche espresse dai diffusori possono risultare parecchio differenti e contrastanti tra loro:

ad ogni ambiente i giusti diffusori acustici, che dovranno andare d'amore a d'accordo con l'amplificatore.

Tipologie di diffusori acustici

Cominciamo col dire che esistono diffusori da pavimento, sensibilmente sviluppati in altezza, e diffusori cosiddetti da libreria, di dimensioni minori, che spesso però per funzionare al meglio necessitano di buoni supporti, per evitare che le vibrazioni prodotte non influiscano in modo deleterio sulla riproduzione sonora.

Diffusori da pavimento

In questo caso, il diffusore sarà a partire 80, 100 cm circa di altezza, e è dotato di solidi piedini di diversa fattura, es. conici, che servono a dare stabilità al diffusore posizionato sul pavimento e contemporaneamente mantenerlo isolato da interferenze, come vibrazioni, etc.

Diffusori da libreria

Nel caso il diffusore necessiti di supporto, apriti cielo (!!!): anche qui la scelta può essere davvero vasta, solitamente un buon costruttore di diffusori produce anche i supporti (non compresi nel prezzo).

Se invece desideri collocarli realmente sopra un supporto, come può essere per l'appunto una libreria, serve che la solidità del piano di appoggio, ed il suo spazio, siano adeguati.

Diffusori con supporto

I supporti devono essere stabili, rigidi, per sostenere al meglio i diffusori; evitare al massimo vibrazioni esterne, ed è possibile optare per supporti di acciaio che possono essere riempiti nelle parti tubolari di sabbia, per dare maggiore peso.

Oppure, supporti con base in marmo e colonna in legno massello; tutto questo per dare solidità e stabilità al supporto, e di conseguenza al diffusore, durante la riproduzione sonora.

Ho citato solo due esempi relativi ai supporti.

Diffusori a cassa chiusa

Torniamo ai diffusori: quelli a cassa chiusa, a sospensione pneumatica.

Diffusori bass reflex (a cassa aperta)

Quando sono definiti a cassa aperta, con un tubo che pesca aria dall'esterno, bass reflex.

A linea di trasmissione

Dove il funzionamento è simile che nel diffusore bass reflex, ma al posto di un semplice tubo, l'aria percorre un labirinto all'interno del diffusore.

Come sempre, non esiste una costruzione migliore di un'altra, ogni produzione segue linee di pensiero e dati tecnici ben precisi.

Scuole di pensiero

Ci sono sostenitori della cassa chiusa, ed altri del bass reflex: ascoltando si valuta, e si capisce la differenza, e la valutazione è altamente soggettiva.

Serve anche tenere conto delle precise tipologie di amplificatore e diffusori impiegati: un'unità di amplificazione che può essere ottima per diffusori a cassa chiusa, può non esserlo dove presente il bass-reflex.

Il materiale dell'involucro

Il materiale che costruisce la cassa, deve essere rigido, non risuonare, deve essere sordo.

Legno massello

Alcuni diffusori prevedono l'impiego di legno massello, quale noce, ciliegio, ebano.

MDF

In altri casi, il legno è utilizzato solo per rivestire, un'impiallacciatura, un robusto strato di MDF (Medium Density Fibreboard), che presenta caratteristiche molto importanti, ed è più economico del massello.

MDT

MDT, che sta per Material Different Technology, materiale che deriva da scaglie di legno, ma non pensare che venga utilizzato per puntare al risparmio: alcuni produttori lo preferiscono al legno massello, per le determinate caratteristiche che dimostra.

Scaglie che vengono incollate con speciali collanti termoindurenti, tanto da formare un robusto involucro della cassa.

Differenze del comportamento tra cassa chiusa e aperta

Nel diffusore a sospensione pneumatica (cassa chiusa), le frequenze prodotte nella parte posteriore del woofer vengono eliminate, l'aria chiusa all'interno della cassa funge da elastico, per il controllo del movimento dell'altoparlante.

Nel bass reflex (cassa con apertura), le frequenze posteriori del woofer vengono accordate ad un una determinata frequenza, di modo che l'aria che entra ed esce dal tubo, possa contribuire ad estendere la frequenza sui bassi.

Collegamento dei diffusori all'amplificatore

Il collegamento dei diffusori, all'amplificatore, necessita di 2 connettori di ingresso per i diffusori.

Possiamo però trovare il biwiring, ovvero 4 connettori per ogni diffusore, 2 per il woofer, e 2 per il tweeter, in caso di un diffusore a 2 vie con 2 altoparlanti.

Pur disponendo di un solo amplificatore, è possibile dividere ogni singolo canale tra alti e bassi, sostanzialmente.

Nemmeno questo può cambiare la vita, nonostante ci siano scuole di pensiero diverse a riguardo, in favore di una o dell'altra soluzione.

La potenza espressa dai diffusori, ricorda che è quella concessa dall'amplificatore; quindi, ancora una volta, i diffusori devono essere scelti in base alle capacità dell'amplificatore.

Scegliere i diffusori acustici per il proprio impianto Hi-Fi

Quanto è in grado di fare il tuo amplificatore?
Il budget a disposizione per i diffusori, dovrà essere ottimizzato in base proprio all'amplificatore.

In primo luogo valuta l'amplificatore

Esempio banale:
se un amplificatore è in grado di dare 10, ed i diffusori in grado di sopportare 20, ci sono 10 di troppo…

Inutile mettere diffusori che vanno a surclassare le capacità dell'amplificatore, o che quest'ultimo riesca a muoverli a fatica.

La scelta quindi, si basa sulle capacità dell'amplificatore; e dell'ambiente di ascolto, fattore sempre importante.

In base all'ambiente di ascolto

Prova a far suonare i diffusori nel tuo ambiente abituale di ascolto della musica, prima di acquistarli: un buon rivenditore non ti negherà questa possibilità.

Se non ti concede questa possibilità, cambia rivenditore.

Quello che un diffusore può esprimere in un determinato ambiente, può non esprimerlo in un altro.

Valuta l'efficienza

Parametri importanti (oltre l'ascolto), nella valutazione dei diffusori da acquistare, è l'efficienza, dalla quale dipende la reale potenza e capacità.

In linea di massima, quelli ad alta efficienza, risultano i più appetibili: ma anche quelli più costosi; per ottenere maggiore efficienza i costi salgono notevolmente, per via dei materiali impiegati, e la costruzione, che diventano via via più esigenti e selettive.

Sempre indicativamente (da qui non posso fare di meglio), un'efficienza da 85 a 90 Db si considera media.

Valuta anche l'impedenza

L'impedenza poi, è strettamente connessa al carico elettrico espresso dall'amplificatore.

Capire cioè, se il carico elettrico prodotto da quest'ultimo risulta idoneo per i diffusori.

Sulle riviste specializzate, e anche su internet, si trovano una numerosa quantità di articoli riguardanti i test tra amplificatore e diffusori, articoli che scendono in dettagli tecnici che possono risultare utili a chi gode di competenze, almeno basilari, di elettroacustica.

Come scegliere i diffusori in base al tuo budget: sintetizza

La prova migliore, è sempre quella scaturita dall'ascolto, ed è una valutazione dettata sia dall'ambiente, che da chi ascolta.

Sintetizza, ovvero riduci il campo della scelta.

Sempre secondo il budget che hai a disposizione, cerca di scegliere meno altoparlanti in un diffusore, rispetto ad uno che, a parità di prezzo, ne ha di più.

Esempio: un diffusore a 2 vie con 2 altoparlanti costa 100, idem un diffusore a 3 vie con 3 altoparlanti.

In questo caso, io preferisco quello a 2 vie, perché a parità di prezzo è composto da un minor numero di componenti, che si presume siano di migliore qualità: se si vuole di più, si paga di più.

L'immagine sonora(…)

Altro punto focale, è ottenere una buona immagine sonora proiettata dai diffusori.

“L'immagine sonora, altro non è che la fedeltà della riproduzione musicale: più risulta precisa e dettagliata, maggiore è il piacere dell'ascolto.”

Meno altoparlanti ci sono, meno difficile risulta farli funzionare in armonia tra i loro.

È possibile ottenere ottimi risultati anche con molti altoparlanti: se hai molto denaro da spendere, buon per te.

Quando si hanno 2 vie utilizzate come si deve, sono più che sufficienti per degli ottimi diffusori.

La mia personale esperienza

Per molti anni, ho utilizzato le Tannoy D100, casse piccole, 2 vie, con tweeter concentrico al woofer: praticamente, è una sorta di unico altoparlante puntiforme (concentrico), che diffonde in modo ottimale il suono.

Sono piccoli diffusori, ma dimostrano come sia possibile ottenere un buon risultato comunque, e del resto nel mio ambiente d'ascolto sarebbe stato inutile posizionare diffusori più grandi, e più costosi.

Li ho usati con l'unità di amplificazione composta da Pre NaimAudio NAC 72+Finale NaimAudio NAP 140: questa accoppiata, con la sua forte dinamica e reattività, ha saputo valorizzare nel migliore dei modi la riproduzione musicale delle piccole Tannoy.

Valuta la costruzione delle casse

La qualità della costruzione della cassa inoltre, se ben combinata con quella relativa agli altoparlanti, fornisce ottimi risultati.

La rigidità delle casse, assume notevole importanza, al fine di renderla più solida per meglio sopportare le vibrazioni inevitabilmente prodotte, che vanno a deteriorare il segnale musicale.

Quindi, in caso di supporti necessari per i diffusori, è opportuno fare una scelta adeguata.

Un diffusore posizionato a caso, da uno collocato su di un supporto idoneo, può davvero produrre notevoli differenze.
Optando per i diffusori da pavimento, certamente più costosi, il problema supporto non sussiste.

Tutto ciò cui sopra, è relativo agli altoparlanti dinamici.

Se vuoi i diffusori planari…

Se hai intenzione di acquistare diffusori planari, devi per forza di cose avere un ambiente di ascolto sufficientemente spazioso; in quanto, sovente vale anche per i diffusori dinamici, servono necessariamente metri di distanza tra loro, e le pareti circostanti.

E se si opti per questa scelta, penso che tu abbia bene in mente quale diffusore acquistare.

I prezzi sono davvero elevati, ascoltarli bene e preventivamente è un'esigenza da sottolineare per qualsiasi diffusore, a maggior ragione quando si spende una fortuna.

Io rimango sempre dell'idea che i diffusori debbano essere ascoltati nel proprio ambiente domestico prima dell'acquisto, ambiente dove poi verranno collocati, e usati abitualmente.

Quando compri, cerca di ottenere questa possibilità di valutazione, prima di decidere quali diffusori acquistare.
Dove? Rivenditori specializzati.

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Felice Amadeo

L'autore: Felice Amadeo
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