Acustica & Automobile - Sesta puntata

Come abbiamo visto, una volta progettato e installato un impianto, anche se progettato come divinità comanda, la risposta in frequenza che otterremo sarà tutt'altro che lineare e risulterà variabile a seconda del punto d'ascolto.

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Questo perché il campo sonoro del veicolo dipende da un numero di fattori così elevato da non consentire la previsione accurata dei risultati durante la fase di impostazione.

Una volta conclusa l'installazione dell'impianto è pertanto necessaria la sua taratura.
Già. Ma come si fa ? "A orecchio" ?
Beh, il gusto personale è importante, ma vedremo che entrerà in gioco solo nella rifinitura finale.
Prima bisogna essere sicuri che l'impianto risponda nel modo più lineare possibile.

Si comincia ponendo tutti i controlli e tutti gli equalizzatori (che, ovviamente, avremo installato a decine!) nella posizione neutra.
A questo punto, si da inizio ad una campagna di prove nelle quali verranno effettuate delle misure all'interno del veicolo utilizzando un microfono calibrato, un analizzatore di spettro ed un generatore.
Apparecchiature ed eventuali software per tali acquisizioni verranno esaminati in un articolo a parte (se lo richiedete), qui diamo per scontato di avere il miglior microfono, il miglior analizzatore di spettro ed il miglior generatore audio disponibili sul mercato.
Cosa dobbiamo misurare ?
La risposta in frequenza dell'impianto.
E come facciamo ?
Ci si potrebbe metter lì e registrare gli SPL di ogni singola frequenza annotandoli su un pezzetto di carta......fino alla vecchiaia !
Il modo più veloce, invece, è quello di valutare la risposta dell'impianto al rumore rosa. No............no, non è un rumore gay!
Il rumore rosa è un insieme di suoni (rumori, per la precisione) a tutte le frequenze udibili, la cui intensità (mediata nel tempo) è tale da dare origine ad una curva di risposta lineare; si dice, altrimenti, che possiede uno spettro in frequenza piatto (vedere figura successiva).
Il rumore rosa "suona", più o meno, come il rumore del mare.

Serve, quindi, una sorgente di rumore che sia di qualità elevata ! (sembra una contraddizione). Nella maggior parte dei casi si utilizza un generatore, ma è possibile anche utilizzare dei CD test (l'importante è essere sicuri della loro bontà).

In prima istanza, il microfono andrà posizionato in quella che sceglieremo essere la posizione d'ascolto privilegiata.
Successivamente si potranno eseguire misurazioni in altri punti, per ricavare poi una media spaziale della risposta in frequenza del nostro impianto base.
Il rumore rosa andrà acquisito a diversi livelli di SPL, cioè a diversi volumi di ascolto.
Eseguite le misure bisognerà analizzarne il risultato guardandosi i grafici delle curve di risposta, o, meglio, quelli che vengono definiti gli spettri in frequenza. Guarda caso, l'apparecchio (o il software) che processa i dati acquisiti e ci fornisce i grafici detti si chiama analizzatore di spettro.

Nella figura seguente è riportato il risultato di un’acquisizione, sovrapposto al rumore rosa di riferimento. L’acquisizione è stata eseguita facendo in modo che la pressione sonora di riferimento fosse di 90dB SPL.


A questo punto abbiamo tutte le informazioni che ci servono per tarare l'impianto, utilizzando gli equalizzatori, i fader e i controlli sulle varie uscite preamplificate. L'obbiettivo è far sì che, ri-acquisendo il rumore rosa dopo la tarature (o anche durante, se si dispone di un analizzatore real-time), gli spettri in frequenza ottenuti siano mediamente piatti, ovvero la risposta in frequenza sia lineare.
Dico mediamente perché bisognerà cercare un compromesso tra i vari volumi di ascolto (a meno di non avere una regolazione dinamica dell'equalizzazione, ma qui si va a livelli aerospaziali !).
Se l'impianto è stato progettato bene, le correzioni saranno contenute.

Ottenuta la risposta piatta è probabile assistere a questa scena: i due amici si guardano orgogliosi del risultato ottenuto, ficcano su il loro disco preferito, ascoltano......si riguardano seri e, all'unisono, pronunciano (con fare scazzato): "Che schifo!"
Eccociquà, siamo arrivati ad avere a che fare con il nostro orecchio !
E' qui che entra in gioco il gusto personale, legato al modo personale di sentire.
Niente paura, senza timori di spostarci dalla curva Divina, rimettiamo mano ai controlli e agli equalizzatori e ritocchiamo il suono fino a che non ci aggraderà.
Ah, dimenticavo, consiglio di utilizzare i tappi per le orecchie quando si lavora con il rumore rosa, soprattutto quando si sale con gli SPL !

Bene. Abbiamo tirato in ballo, tra le altre cose, l'equalizzatore, dando per scontato che tutti conoscano come funziona. Ma, forse, qualche nozioncina potrebbe essere comunque utile darla, anche perché è quest’apparecchio che ci consente la taratura finale del nostro fantastico impianto !

"L'equalizzatore è quell'affare con tanti cursorini alle varie frequenze che più ne ha più è fico ! I cursorini, aumentano il volume delle frequenze che ci stanno scritte sotto."
Chiaro.....o no ?....bah!

Innanzitutto i cursori non rappresentano delle frequenze, ma delle bande di frequenza. I numerini che ci stanno scritti sotto si riferiscono alla frequenza di centro banda.
Ma cos'è una banda di frequenza ?
Una banda è l'insieme di frequenze contenute in un intervallo predefinito.
Normalmente si parla di bande d'ottava, intendendo quegli intervalli di frequenza i cui limiti superiore e inferiore sono uno il doppio dell'altro.
Ad esempio, l'intervallo 20Hz - 40Hz rappresenta un'ottava, 1000Hz - 2000Hz un'altra ottava, ecc....
Lo spettro delle frequenze udibili (20Hz - 20.000Hz), in equalizzatori decenti, è suddiviso ALMENO in bande d'ottava, ovvero possiede 10 cursorini (per ogni canale audio).
I numerini (le frequenze di centro banda) rappresentano la frequenza che sta al centro della banda considerata e sulla quale agisce direttamente il controllo dell’equalizzatore.
Possono, ad esempio, essere: 31.25Hz, 62.5Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz, 8000Hz, 16000Hz.
L'esempio appena fatto rappresenta lo standard ISO per le frequenze di centro banda.
E' facile, comunque, trovare in commercio equalizzatori con frequenze di centro banda distribuite diversamente, ma attenzione: spesso la suddivisione non è esattamente a bande d'ottava, viene adattata alle esigenze. Un esempio: 30Hz, 60Hz, 120Hz, 240Hz, 480Hz per poi proseguire con quelle ISO: 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz, 8000Hz, 16000Hz. In questo caso, tra i 480Hz e i 1000Hz si ha una banda con intervallo superiore all'ottava.

Quindi i cursori rappresentano delle bande.
Ma se alzo un cursore a +10dB tutte le frequenze della banda aumentano di 10dB ?
NO.
E' come alzare una tovaglia da un tavolo prendendola in un punto. Il punto in cui pizzichiamo la tovaglia è la frequenza di centro banda, le altre frequenze vengono aumentate sempre meno, come la tovaglia che resta appoggiata al tavolo agli estremi (sempre che non l'abbiamo sollevata tropo !!).
Perciò, se ragiono a bande d'ottava, aumentare i 1000Hz significa anche aumentare le frequenze vicine, tipo i 900Hz o i 1100Hz, cosa che potrebbe non essere desiderabile (guardate l’ultima figura dell’articolo).
La selezione sarà più precisa se aumenteremo il numero di bande (passando, ad esempio alle mezze ottave o ai terzi di ottava).
Ok.
Ma quante bande si devono avere per possedere l'equalizzatore divino ?
Infinite, ovviamente !
Fortunatamente, però, il nostro orecchio non è divino e variazioni con finezza superiore a 1/3 d'ottava sono difficilmente apprezzabili.
Non a caso il rumore rosa è stato pensato per avere un'energia uniformemente distribuita su bande a terzi d'ottava. Gli stessi spettri in frequenza di cui abbiamo parlato prima, per la valutazione della risposta dell'impianto, vanno acquisiti o processati a terzi d'ottava.
Di conseguenza, i migliori equalizzatori in commercio hanno controlli con tale suddivisione.
Nella figura seguente viene riportata una possibile correzione effettuata con un equalizzatore a bande d’ottava.
La curva di correzione è riportata in giallo. I cursori sono sulle frequenze di centro banda ISO (le linee verdi). Come si può vedere, si ha un controllo limitato sulle frequenze diverse da quelle su cui si agisce direttamente con i cursori.


Nella figura seguente, invece, è riportata la stessa correzione eseguita con un equalizzatore a terzi di ottava.

Le frequenze di centro banda su cui si è agito sono le stesse (linee verdi), ma la precisione di intervento è nettamente migliorata (a tal proposito va anche considerato il fattore di merito Q, come spiegherò più avanti).
Ci si può quindi permettere di disegnare una curva più “fine”, per correggere meglio i difetti riscontrati tramite l’analisi di spettro (vedi prossima figura).


C'è un altro importante parametro, di cui sono dotati gli equalizzatori migliori, da tenere in considerazione: il fattore di merito (normalmente indicato con la lettera Q).
Questo fattore decide come debba variare la regolazione delle frequenze intorno a quella di centro banda, cioè quanto le frequenze vicine a quella di regolazione vengano influenzate dalla regolazione stessa.
Nella prossima figura, si vede la differenza tra due valori del fattore Q.
La frequenza di centro banda è posta a 200Hz e il controllo attua una amplificazione di 8dB su tale frequenza. Le due curve rappresentano l’enfatizzazione delle frequenze vicine a quella di controllo.
Come si vede, nel caso della curva rossa (che presenta un fattore Q più “rilassato”), i 100Hz risultano ancora amplificati di 6dB, mentre, nel caso della curva azzurra, la stessa frequenza si trova a +3dB.
Il fattore Q relativo alla curva azzurra permette, quindi, una regolazione più selettiva e precisa.

Non è comunque detto che ci serva tanta accuratezza, a volte è preferibile una curva più tranquilla per non avere buchi tra una banda e l’altra.


Riassumendo, la scelta dell'equalizzatore va fatta tenendo presente quanto detto sopra..........ma non solo !
Cosa importantissima: bisogna valutare la qualità audio dell'apparecchio.
I controlli dell’equalizzatore vengono diffusamente realizzati utilizzando amplificatori operazionali o DSP e quindi potrebbero avere un rumore di fondo ed una distorsione di livello non accettabile (tipico il caso degli equalizzatori da discoteca).
Vanno pertanto esaminate con cura le specifiche di rapporto segnale/rumore, distorsione armonica totale (THD), risposta in frequenza, ecc., ecc. in modo che siano ALMENO buone quanto quelle dell'amplificatore che si sta utilizzando, meglio se migliori.

Alla prossima, dove proseguiremo nel nostro viaggio a ritroso a cavallo del suono.