Progettiamo una linea di trasmissione con SpicyTL
I contenuti di questo articolo sono stati pubblicati sul n. 427 della rivista AUDIOreview.
Non sono un fan sfegatato degli altoparlanti monovia, anzi, sono ben consapevole che per realizzare un diffusore full-range che possa esibire una corretta impostazione timbrica nell’intero spettro delle frequenze udibili siano necessarie almeno tre vie (meglio quattro). Detto ciò, alcuni anni fa, incuriosito dalle molte recensioni positive, decisi di costruire una coppia di monitor utilizzando i celebri altoparlanti a larga banda Jordan JX92S. Ne rimasi stregato.
Ted Jordan, ingegnere e progettista inglese scomparso nel 2016, è stato un pioniere nella ricerca e sviluppo dei coni con membrana metallica. Il suono dei suoi altoparlanti viene spesso equiparato a quello dei pannelli elettrostatici che peraltro, all’inizio della sua lunga carriera, Ted Jordan progettò per la Goodmans Industries. Questa affinità è probabilmente dovuta al modello di dispersione del cono, costituito da una particolare lamina in lega di alluminio denominata Contraflex, simile appunto a quello di un pannello elettrostatico. Quello che più mi colpì di questi altoparlanti fu la capacità di ricostruire la scena sonora, tanto che denominai le casse Hologram Jazz Monitor. Questo aspetto invece, senza demonizzare i filtri crossover, è probabilmente dovuto alla totale assenza di perturbazione nel lobo di dispersione alla frequenza di incrocio, che ovviamente nei sistemi monovia non esiste. Fatto sta che i JX92S, lungi dall’essere perfetti, donavano una magia all’ascolto che faticavo a ritrovare negli altri diffusori da me ascoltati. Forse tali sensazioni erano esaltate dalla totale mancanza di componenti reattive tra l’uscita dell’amplificatore e l’altoparlante o forse si trattava solo di un altro insondabile aspetto di questo bellissimo mondo dove la percezione soggettiva dei suoni nasce in una zona di confine tra suggestione e realtà. Ad ogni modo, quando la Jordan (EJ Jordan Design per la precisione) sviluppò la sua ultima generazione di altoparlanti monovia, decisi di costruire due nuovi monitor, ma questa volta con caricamento a linea di trasmissione acustica (le HJM erano caricate in bass-reflex).
Proprio da qui è iniziato il percorso che mi ha portato allo sviluppo del modello di simulazione descritto nell’articolo “Progettare una linea di trasmissione utilizzando SPICE” e finalmente alla costruzione delle Ikigai. Il modello si è nel frattempo arricchito di nuove funzioni e di una struttura modulare che ne semplifica l’utilizzo e le Ikigai sono un’ottima occasione per illustrarne le principali caratteristiche.
Gli altoparlanti utilizzati, gli Eikona 2, sono come dicevo l’evoluzione dei JX92S di cui in realtà rimane solo il cono da 10 cm Contraflex, smorzato con un anello di foam nella zona centrale dove ora, al posto della cupola para-polvere, troviamo un rifasatore di forma cilindrica. Quest’ultimo risolve un noto problema di risonanza ad alta frequenza che affliggeva i JX92S in alcune situazioni. Anche la sospensione appare maggiorata e in effetti la massima escursione del cono arriva ora a +/- 10mm (contro i +/-9 del predecessore). Nuovi anche equipaggio magnetico e cestello in lega pressofusa di alluminio. Gli Eikona 2, che sfoggiano una notevole qualità costruttiva, sono attualmente assemblati dalla danese Scan Speak e vengono venduti in coppia selezionata.
Introduzione a SpicyTL
SpicyTL è un modello di simulazione, basato sulla teoria dei circuiti elettrici, che consente di prevedere il comportamento elettro-acustico di sistemi di altoparlanti caricati a linea di trasmissione. E’ l’evoluzione del modello AIRDAMP il cui sviluppo, e i principi che ne consentono il funzionamento, sono illustrati nell’articolo sopracitato. Rispetto a quest’ultimo, rappresentato da un solo circuito elettro-meccano-acustico, SpicyTL ha una struttura modulare composta da svariati “blocchi” (sotto-circuiti) ed è in grado di simulare anche TL a sezione crescente e decrescente (tapered ed expanding, vedi Figura 1).
Il modello, particolarmente indicato per progettare TL smorzate con schiuma poliuretanica (foam), consente di simulare risposta in frequenza, risposta in fase, ritardo di gruppo, impedenza elettrica, escursione del cono dell’altoparlante e velocità dell’aria all’uscita della TL. Come per il precedente modello, il programma di simulazione circuitale utilizzato è LTspice che può essere scaricato gratuitamente dal sito della Analog Devices.
SpicyTL può invece essere scaricato al seguente indirizzo: transmissionlinespeakers.com/spicytl/
Sviluppo del progetto
Con gli Eikona 2 non è stato difficile raggiungere l’obiettivo prefisso: una f3 di almeno 55 Hz in un volume non superiore ai 15 litri. Vediamo di seguito come ho sviluppato il progetto.
Lanciando SpicyTL.asc si apre il foglio di lavoro principale sul quale possono essere aggiunti i blocchi necessari a modellare il progetto (Fig. 2).
Il contenuto del foglio viene automaticamente adattato alle dimensioni della pagina, ma può essere ridimensionato con lo strumento lente (oppure ctrl + rotellina del mouse). I parametri definiti a questo livello si trasferiscono a tutti i sotto-circuiti di SpicyTL e sono pertanto definiti globali. Tra questi troviamo anche i parametri dell’altoparlante, che sono quindi validi anche per altri altoparlanti eventualmente presenti nel sistema.
Partiamo proprio da qui: facendo clic destro sulla riga del parametro che vogliamo inserire si apre la finestra dell’editor dei parametri “.param Statement Editor”. Inseriamo il valore e diamo l’OK. Questa operazione deve essere ripetuta singolarmente per tutti i parametri dell’altoparlante. Se diversa da quanto previsto dal Sistema Internazionale (o se ritenuto necessario per evitare confusione) l’unità di misura è specificata in blu accanto al valore.
Un altro parametro globale è la larghezza interna della TL, “Line_width”, che serve per calcolare automaticamente lo sviluppo in lunghezza di eventuali pieghe ad angolo. Trattandosi di monitor relativamente compatti, l’idea è quella di mantenere il pannello frontale il più stretto possibile rispettando la personale regola empirica di non scendere, per quanto riguarda la larghezza interna, sotto il diametro esterno del cestello dell’altoparlante. Dal momento che più avanti inseriremo delle pieghe nel progetto, possiamo fin d’ora definire la larghezza (0.15 m).
Abbiamo infine i parametri che descrivono alcune proprietà fisiche dell’aria e dei materiali assorbenti utilizzati. Questi valori sono stati ottenuti con delle misure eseguite su una TL di test e predicono piuttosto bene il comportamento del classico foam bugnato comunemente utilizzato come fonoassorbente. Chi ha letto con attenzione i precedenti articoli noterà che ora la velocità del suono all’interno del materiale assorbente e quella all’interno della linea vuota sono definite separatamente. In questo modo è possibile specificare lo spessore del materiale assorbente per ogni diverso segmento di TL.
Al livello dei vari sotto-circuiti eventualmente aggiunti nel foglio principale troviamo invece i parametri locali: si inseriscono facendo clic-destro sul blocco che si intende configurare e sono validi solo per quel blocco. I valori vanno inseriti nell’apposita riga PARAMS: e sostituiscono i valori di default (Fig. 3).
Un blocco che viene copiato dopo l’inserimento dei parametri conserva i parametri inseriti precedentemente.
I parametri locali sono:
S_0: area della sezione iniziale di un segmento (cm²);
S_1: area della sezione finale di un segmento (cm²);
SL: area della sezione di un segmento dritto; area della sezione iniziale (e finale) di una piega a 90°; area della sezione centrale di una piega a 180° (cm²);
S_in: area della sezione iniziale di una piega a 180° (cm²);
S_out: area della sezione finale di una piega a 180° (cm²);
S_foam: area della sezione occupata dal foam (cm²);
S_end: area dell’apertura (cm²);
Lenght: lunghezza di un segmento (m);
Offset: distanza tra l’asse centrale dell’altoparlante e l’inizio della TL (m);
Panel_THK: spessore del pannello interno in corrispondenza di una piega (mm);
Vol: volume della camera di accoppiamento (L);
output: ampiezza dello sweep sinusoidale (default: 2,83 volt rms);
RG: resistenza di uscita dell’amplificatore (default 0,1 ohm);
dist: distanza di misura della SPL (m)
Per inserire un blocco bisogna cliccare sul pulsante Component presente nella barra degli strumenti e selezionare la directory di lavoro di SpicyTL che appare automaticamente come seconda scelta nel menu a tendina Top Directory (Fig. 4).
Selezionare quindi il blocco desiderato e posizionarlo nel foglio principale facendo clic sinistro col mouse. Il blocco può essere mosso, trascinato, copiato o eliminato come un qualsiasi altro componente utilizzando gli appositi strumenti di LTspice. I blocchi devono essere affiancati in orizzontale a partire dal blocco Test_point (già presente nel foglio principale); una volta affiancati, si collegano automaticamente. I blocchi non utilizzati devono essere rimossi dal foglio di lavoro.
Test_point è il blocco fondamentale di SpicyTL: contiene tutti gli strumenti di misura e non deve mai essere rimosso dal circuito principale. Include il solo parametro locale “dist” che definisce la distanza di misura della SPL in metri. Le etichette posizionate sulla parte superiore del blocco fungono da test point per la misura della SPL dei singoli altoparlanti, dell’apertura o dell’intero sistema. Le etichette posizionate sulla parte inferiore forniscono la misura dell’escursione del cono dei singoli altoparlanti (in mm, valore rms) e della velocità dell’aria all’apertura (m/s).
Imbastiamo il progetto con il blocco IntegratedTL: consente di simulare il comportamento di una TL a sezione costante, crescente o decrescente. Include un altoparlante che può essere montato all’inizio della TL o spostato a piacere lungo la stessa definendo un valore di offset. E’ uno strumento molto pratico per fare una prima simulazione e fornisce risultati immediatamente utilizzabili. I parametri locali (valori di default) sono i seguenti:
S_0=100 S_1=100 S_foam=0 Offset=0 Lenght=1 Vol=0
Solitamente inizio la simulazione con una TL vuota di sezione pari all’area del cono dell’altoparlante e lunghezza accordata alla frequenza di risonanza dello stesso: L=c/4fs, dove c è la velocità del suono in aria. Questo porta alla considerevole lunghezza di 1,65 m, ma, come ormai sappiamo, il foam ha un notevole impatto sulla velocità del suono che lo attraversa e questo ci consentirà di ridurre notevolmente la lunghezza effettiva della TL.
La lunghezza totale della TL, compreso quindi l’eventuale offset del driver, è definita dal parametro “Lenght”. Per quanto riguarda l’offset, le dimensioni di un piccolo monitor non ci consentono un grande spazio di manovra e un primo schizzo mi porta a un valore (che poi diventerà definitivo) di 8 cm.
Facciamo quindi clic destro sul blocco e modifichiamo i parametri di default come segue:
S_0=78.54 S_1=78.54 S_foam=0 Offset=0.08 Lenght=1.65 Vol=0
Il blocco IntegratedTL, che all’occorrenza può essere inserito come primo segmento di un un progetto più articolato, se utilizzato da solo deve essere terminato con un’apertura (blocco Open_end) o un pannello chiuso (blocco Closed_end). Terminiamolo quindi inserendo il blocco Open_end e impostando la superficie dell’apertura:
S_end=78.54
Prima di lanciare la simulazione dobbiamo collegare il blocco Amplifier; si tratta dell’unico blocco esclusivamente elettrico e rappresenta ovviamente l’amplificatore. I parametri di default sono:
output=2.83 RG=0.1
A differenza dei vari blocchi acustici, collegati su una linea orizzontale,
ficatore e altoparlante sono collegati verticalmente.
Il modello completo è visibile in Figura 5 mentre il risultato della simulazione, evidentemente insoddisfacente, è visibile in Figura 6.
Prima di intervenire sul materiale assorbente (il cui inserimento è senza dubbio il metodo più efficace per ridurre le forti oscillazioni nella risposta) valutiamo l’effetto di un volume acustico (o camera di accoppiamento) posto immediatamente dietro l’altoparlante. Possiamo farlo in modo semplice ma efficace utilizzando il parametro “Vol” integrato nel blocco. Il volume di questa TL è poco meno di 13 litri e una valida regola generale suggerisce per la camera di accoppiamento un volume pari a circa un terzo del totale. Impostando Vol=4.5 otteniamo la risposta di Figura 7.
Notiamo che il ripple, pur rimanendo a livelli inaccettabili, subisce un grande ridimensionamento.
Questo è solo uno dei molteplici effetti che la camera di accoppiamento esercita sulla risposta del sistema e su cui non mi soffermerò ulteriormente avendoli già trattati nella monografia sulle TL; faccio solo notare che la risposta a -3 dB si estende ora sotto i 50 Hz. Non male, date le dimensioni della cassa, ma non dobbiamo dimenticare che, essendo la TL ancora vuota, l’apertura fornisce un grande apporto alla risposta totale del sistema, ma questo diminuirà considerevolmente una volta inserito il materiale assorbente. Verifichiamolo subito ponendo “S_foam=40” (che equivale a un riempimento con schiuma poliuretanica del 50% circa) e osservando la Figura 8.
La f3 si è spostata molto in alto e la risposta è ancora tutt’altro che ottimizzata.
Senza l’ausilio di un programma di simulazione, un progettista o un autocostruttore desideroso di progettare da zero la sua linea di trasmissione, anche con una discreta conoscenza teorica, potrebbe arrivare al massimo a questo punto o poco oltre. In realtà, pur con i vincoli imposti dalle dimensioni contenute, c’è ancora moltissimo margine di miglioramento. I parametri principali su cui lavorare a questo punto sono la lunghezza e la sezione della TL. La risposta di Figura 8, ve ne accorgerete con l’esperienza, suggerisce che la linea è troppo lunga. Per allineare il livello di emissione delle basse frequenze con la gamma media ho ridotto la lunghezza totale a 1 metro (Fig. 9).
La f3 è ora di poco superiore ai 55 Hz e molto vicina all’obiettivo prefisso, che possiamo raggiungere con un leggero aumento della sezione della TL e conseguente aggiustamento del volume della camera di accoppiamento.
A questo punto dobbiamo iniziare a pensare alla forma della nostra cassa e mettere su carta qualche schizzo cercando di mantenere un buon equilibrio dimensionale. Non ho grossi suggerimenti su questo punto; si può prendere spunto da buoni progetti esistenti o lavorare di fantasia. In linea generale un piccolo monitor è più vincolato a una forma classica, mentre un diffusore da pavimento lascia più libertà e rende probabilmente più appetibile l’utilizzo di forme rastremate (tapered). Dopo aver elaborato varie bozze sono arrivato al disegno di Figura 10.
Come si può intuire dalle foto le Ikigai sono realizzate con vari strati (16) di MDF sovrapposti. Questa tecnica di costruzione, che avevo già sperimentato con una coppia di diffusori più piccoli, consente di svincolare il box dalla classica forma a parallelepipedo retto. Per il taglio dei pannelli è consigliabile l’utilizzo di una macchina a controllo numerico, ma un bravo e paziente artigiano potrà cavarsela molto bene anche con alcune dime e un elettro-utensile manuale; chi volesse cimentarsi nella costruzione può scaricare i pdf vettoriali all’indirizzo transmissionlinespeakers.com/progetti/ikigai.
L’assemblaggio non è molto difficoltoso, tuttavia, nonostante la presenza di lunghe spine di centraggio dei pannelli (Foto 1), richiede un notevole lavoro di rifinitura delle pareti laterali. L’incollaggio dei pannelli (Foto 3) è una fase particolarmente importante; per questo progetto, invece della classica colla vinilica, ho utilizzato una colla idrorepellente a base di polimeri.
Non ho elaborato dei piani di costruzione alternativi, ma le misure per eventuali semplificazioni possono essere facilmente ricavate dal progetto originale.
Ad esclusione dei pannelli 8 e 12, che fungono da divisori interni e sono spessi 16 mm, tutti gli altri sono da 19 mm di spessore. I morsetti di collegamento sono della serie premium di Dayton Audio e sono montati sulla piastra di alluminio dedicata (Foto 4).
Come abbiamo visto, il blocco IntegratedTL consente in pratica di fare tutto quello che si poteva fare con il precedente modello AIRDAMP (con la possibilità aggiunta di simulare le TL a sezione variabile) ma in modo molto più semplice. Sebbene rappresenti già uno strumento completo per simulare la maggior parte dei classici progetti di TL, con SpicyTL si può andare oltre e ricostruire in modo dettagliato la geometria di progetti più complessi valutando anche l’impatto delle pieghe sulla risposta del sistema.
Proviamo ad esempio a riprodurre il modello equivalente delle Ikigai partendo dalla sezione di Figura 10. Non ho qui inserito le quote per non complicare troppo il disegno (d’altra parte per fare un lavoro chiaro e completo avrei dovuto quotare tutti i 6 diversi pannelli che compongono il sandwich) ho invece evidenziato i tratti di linea che corrispondono ai diversi blocchi: in verde il tratto corrispondente all’offset del driver, in giallo i 4 tratti a sezione costante, in azzurro le 2 pieghe a 180° e in arancio la curva a 90°.
Partiamo dall’offset con il blocco Offset_foam che rappresenta il segmento di TL compreso tra l’asse centrale dell’altoparlante e l’inizio della TL. Può essere a sezione costante, crescente o decrescente. Se non si sta usando il blocco IntegratedTL questo è generalmente il primo componente da collegare al Test_point; alternativamente, se la TL da simulare non presenta alcun valore di offset, si può collegare direttamente un altoparlante (un classico esempio di TL priva di offset è quello di un altoparlante montato all’inizio di un tubo). Vediamo ora come inserire i parametri: ad esclusione del tratto finale, la larghezza interna della TL è 15 cm, mentre la profondità nel primo tratto corrisponde a 6 pannelli da 1,9 cm; la superficie della linea nel tratto offset è quindi 171 cm². La lunghezza di quel tratto verticale (quindi orientato come un’altezza) è invece di 0,08 m (8 cm) ovvero la distanza tra il centro dell’altoparlante e l’inizio della TL. I parametri da inserire, che vanno a sostituire i valori di default, sono:
S_0=171 S_1=171 Lenght=0.08 S_foam=90
Come si può intuire dal parametro “S_foam” il tratto è già smorzato con una certa quantità di foam: si tratta della superficie occupata da due fogli larghi 15 cm e spessi 3 cm (corrispondente appunto a 90 cm²). Il quantitativo può essere aumentato foderando anche le pareti laterali, ma per ora mi sono limitato al pannello anteriore e al primo pannello divisore. In realtà la superficie frontale occupata dall’altoparlante è libera dal materiale assorbente, che si trova in compenso sulla parte superiore del volume principale (vedi disposizione foam in Figura 11) corrispondente all’inizio della linea.
Un ulteriore affinamento del blocco offset potrebbe proprio consistere nell’aggiunta della possibilità di simulare la presenza di un foglio di materiale assorbente anche sulla superficie iniziale (in pratica sul pannello di chiusura di una TL con offset). Questa operazione si potrebbe in realtà già fare anteponendo al blocco offset un breve tratto di TL della lunghezza di 3 cm e con riempimento al 100%, ma avrebbe in questo caso un certo impatto sulla velocità di calcolo dal momento che ogni segmento aggiunto alla simulazione, indipendentemente dalla sua lunghezza, è composto da 50+50 elementi RLC.
Possiamo ora inserire il blocco Speaker1: è il circuito equivalente delle componenti elettriche, meccaniche e acustiche dell’altoparlante e comprende il carico dell’aria sulla membrana. I parametri, come accennato sopra, sono definiti globalmente nel circuito principale. E’ possibile progettare un sistema con due altoparlanti, Speaker1 e Speaker2, tra loro identici, ma con posizioni differenti lungo la TL.
Colleghiamo il blocco Amplifier e proseguiamo inserendo il primo tratto di TL dritto con il blocco Straight_foam. La sezione in quel tratto è ancora 171 cm² mentre la lunghezza è di 10,8 cm; i parametri da inserire sono quindi:
SL=171 Lenght=0.108 S_foam=45
Anche qui notiamo la presenza di materiale assorbente, ma da questo punto in poi ho considerato lo spessore di un solo foglio di foam.
Notiamo anche che il volume della camera di accoppiamento è ora modellato come un tratto di TL a sezione maggiore (in questo caso doppia) rispetto al resto del condotto.
Questo porta a una miglior definizione del volume che realmente partecipa all’effetto esercitato dalla camera di accoppiamento sulla risposta del sistema rispetto a quanto può fare la semplice cedevolezza adimensionale del blocco IntegratedTL (e del vecchio modello AIRDAMP).
I successivi due tratti di linea dritta (lo ricordo, in giallo nel disegno) hanno sezione 85,5 cm², mentre nell’ultimo tratto (quello orizzontale, sempre evidenziato in giallo) ho ridotto la sezione a 80 cm², portandola a un valore praticamente identico a Sd. Questa piccola riduzione (che ha un effetto quasi trascurabile sulla risposta del sistema) migliora l’estetica del progetto e velocizza le misure (essendo la superficie dell’altoparlante uguale a quella dell’apertura non è necessario applicare correzioni al livello della risposta di quest’ultima).
Il foam utilizzato in quest’ultimo tratto è più sottile, ma la superficie complessiva occupata dal materiale aumenta comunque da 45 a 50 cm² per via della maggior larghezza della linea (e di conseguenza del foglio).
A separare questi tratti lunghi rispettivamente 13,1 cm, 20,3 cm e 22,2 cm troviamo due pieghe a 180° e una a 90°. Osservando il box di approfondimento si intuisce quanto sia importante considerare le variazioni di sezione dovute alla presenza di una piega nella TL.
In corrispondenza della prima piega a 180° avviene anche un dimezzamento della sezione che passa da 171 cm² a 85,5 cm². Il blocco 180bend prevede questa evenienza: la variazione di sezione nella piega viene calcolata a partire dall’area della sezione di ingresso “S_in”, dall’area della sezione centrale “SL”, dall’area della sezione d’uscita “S_out” e dal parametro globale “line_width”; quest’ultimo, come nel blocco 90bend, serve per calcolare automaticamente la lunghezza del segmento. Alla lunghezza totale può essere all’occorrenza aggiunto lo spessore del pannello interno “Panel_THK “. I parametri della prima e della seconda piega a 180° sono:
S_in=171 SL=85.5 S_out=85.5 S_foam=45 Panel_THK=16
S_in=85,5 SL=85.5 S_out=85.5 S_foam=45 Panel_THK=16
mentre i parametri della piega a 90° sono:
SL=85.5 S_foam=45 Panel_THK=0
Anche quest’ultima prevede la possibilità di definire lo spessore di un pannello, molto utile nel caso la piega a 90° rappresenti il tratto terminale della TL e sia quindi necessario tener conto del pannello frontale (o posteriore). Nel blocco 90bend l’area della sezione di ingresso è sempre uguale all’area della sezione di uscita.
Possiamo infine terminare la linea con il blocco Open_end che corregge la lunghezza acustica della TL e applica il carico acustico all’apertura. Rileva inoltre la velocità di volume all’apertura e invia il dato al blocco Test-point per la misura della SPL e della velocità dell’aria. L’unico parametro locale è l’area dell’apertura, in questo caso:
S_end=80
Il modello completo appare come in Figura 12.
La potenzialità dell’approccio modulare appare subito ben evidente. All’occorrenza possono essere sviluppati nuovi blocchi e allo stesso tempo è possibile aggiungere sul foglio principale altri componenti elettrici o acustici per valutarne gli effetti.
Di seguito vediamo l’applicazione di un’idea che mi è venuta mentre costruivo le Ikigai. Ho inserito nella simulazione un bypass che collega due differenti punti della TL per modellare l’effetto di alcuni fori fatti all’altezza dell’altoparlante sul primo pannello divisore (Foto 2).
L’obiettivo era quello di ridurre leggermente il ripple nella risposta scaricando parte della pressione generata dal driver in una zona prossima a 1/3 della lunghezza della TL ottenendo un effetto simile a quello di una configurazione con offset più marcato.
Con il comando drag (la manina chiusa nella barra dei comandi) ho trascinato parte dei blocchi da un lato; questa operazione ridimensiona automaticamente i fili di collegamento e consente di collegare le componenti acustiche tra un blocco e l’altro. Il collegamento acustico avviene sul primo filo a partire dall’alto (Fig. 13)
I fori nel pannello (9 da 7 mm di diametro ciascuno e profondità 16 mm) sono stati modellati con un’induttanza a rappresentare la massa d’aria che li riempie e una resistenza a rappresentare le perdite. In Figura 14 è possibile vedere la misura con i fori e senza fori e la relativa simulazione. L’effetto, se pur blando, provoca una riduzione del ripple nella risposta e altera lievemente il comportamento della TL con un piccolo innalzamento in frequenza dei primi modi di risonanza. Un ottimo spunto per futuri approfondimenti.
Figura 14 – Effetto dei fori (traccia rossa) sulla risposta del sistema. a) Misura, b) Simulazione.
Esaminiamo gli ultimi blocchi con un esempio che si discosta un po’ dalla classica linea di trasmissione. Proviamo a vedere cosa succede quando carichiamo l’altoparlante con un volume chiuso avente una dimensione di molto prevalente sulle altre due.
Con SpicyTL ci sono diversi modi per simulare una cassa chiusa. In Figura 15a vediamo la risposta di una cassa chiusa da 20 litri, vuota e senza perdite, ottenuta semplicemente affiancando il blocco Volume all’altoparlante; a differenza degli altri blocchi acustici, Volume è modellato da un circuito a parametri concentrati e non può quindi fornire informazioni sulle riflessioni interne al box.
Modelliamo ora lo stesso volume vuoto con un segmento di TL dritto e chiuso da un pannello (Blocco Closed_end). Otteniamo i 20 litri definendo la sezione del segmento 200 cm² per una lunghezza di un metro e osserviamo il risultato in Figura 15b. Notiamo subito la presenza di irregolarità nella risposta dovute alle riflessioni interne sul lato più lungo della cassa e alla conseguente formazione di modi normali di oscillazione (onde stazionarie).
Utilizziamo infine il blocco Tapered_foam e impostiamo la superficie iniziale a 353,5 cm² (la variazione della sezione della TL al variare della sua lunghezza è stata modellata seguendo un andamento di forma tronco-conica o, come in questo caso, conica; il valore rappresenta semplicemente la base di un cono avente altezza 1 m e volume 20 L), quello finale a 0 cm² e lunghezza di 1 metro per ottenere ancora una volta un volume vuoto di 20 litri, ma di forma rastremata. Notiamo subito dalla Figura 15c come le risonanze dovute alle riflessioni interne siano molto attenuate rispetto al segmento di pari lunghezza ma dritto.
Figura 15 – Risposta simulata di una cassa chiusa (volume 20 litri). a) Considerando il solo effetto di carico del volume, b) Con sezione rettangolare, tenendo conto delle riflessioni sul alto più lungo, c) Con sezione rastremata, tenendo conto delle riflessioni sul lato più lungo.
Dai grafici di Figura 16 possiamo anche osservare come, a parità di contenuto di materiale assorbente, l’effetto di attenuazione delle risonanze sia decisamente più marcato nella cassa di tipo tapered.
Un altro dato interessante viene dal grafico dell’escursione del cono che nell’ultima configurazione appare più contenuta (Fig. 17).
Figura 16 – Effetto di attenuazione delle risonanza a parità di materiale assorbente. a) Sezione rettangolare, b) Sezione rastremata.
Figura 17 – Escursione del cono; 1 mV corrisponde a 1 mm. a) Sezione rettangolare. b) Sezione rastremata.
Ogni volta che osservo questi risultati mi vengono in mente due progetti di riferimento come le B&W Nautilus e la più recente serie GIYA di Vivid Audio che, evidentemente non a caso, nascono dalla mente dello stesso progettista: Laurence Dickie.
L’ultimo blocco da descrivere è Expanding_foam, che rappresenta un segmento di TL a sezione crescente. In realtà i blocchi Tapered_foam ed Expanding_foam sono tra loro identici a livello circuitale ed entrambi possono simulare segmenti di TL dritti, crescenti o decrescenti. I simboli dei blocchi sono invece diversificati per poter più facilmente identificare la conformazione della linea di trasmissione che stiamo simulando.
Le istruzioni di base sulle principali funzioni di SpicyTL si trovano nella sezione apposita del sito.
Ascolto
La prova di ascolto si svolge a casa dell’amico Fernando Marabelli. I propositi di utilizzare il suo set-up analogico (giradischi a trazione diretta Luxman PD 272 e amplificatore integrato Audio Analogue Fortissimo) svaniscono non appena scopro che Fernando dispone di un abbonamento a Tidal Masters e di un set-up alternativo composto da componenti pro (preamplificatore Carver Model C-6 e finale QSC USA 850) dedicato alla musica liquida. La sensazione che le Ikigai si trovino particolarmente a loro agio con il generoso QSC, e la vastissima quantità di titoli in alta definizione disponibili, ci spinge a continuare gli ascolti con questa configurazione.
Posiziono le Ikigai sugli stand normalmente occupati da una coppia di Aliante One Pininfarina (prese come riferimento per alcune comparazioni) a un paio di metri di distanza tra loro e rivolte quasi completamente verso il punto di ascolto, posto a circa tre metri di distanza dai diffusori. I monovia tendono a diventare direzionali a frequenze più basse, se paragonati ai sistemi a più vie, ma questa carenza di “panoramicità” rende la collocazione in ambiente molto meno critica rispetto a questi ultimi.
L’impostazione monitor si fa subito sentire e l’abbinamento con componenti professionali ci sembra ancor più azzeccato.
Nelle prime fasi dell’ascolto una coppia di imponenti e ottimamente conservate AR-3A troneggia ai lati delle Ikigai. Appena presa un po’ di confidenza con l’ambiente, e vista la grande disponibilità di Fernando, rimuovo le AR e distanzio ulteriormente i monitor: stiamo ascoltando un brano di Diana Krall e lo stage si allarga oltre i diffusori senza sfilacciarsi al centro, dove la voce della cantante rimane perfettamente a fuoco. La velocità e la precisione degli attacchi rendono la scena ancora più realistica e convincente.
Le Aliante, posizionate con un angolo più aperto, propongono una scena ancora più ampia, ma meno stabile. Con con le Ikigai, ruotate ora completamente verso il punto di ascolto, si ha la sensazione che l’ampiezza orizzontale e la profondità vengano ricostruite esclusivamente con le informazioni spaziali contenute nella registrazione.
Fernando le definisce “perfettine” e io lo prendo come un complimento: mi piacciono i particolari cesellati con precisione e mi piace riascoltare un brano per la centesima volta e scoprire un dettaglio che non avevo mai notato prima.
Gli ascolti si protraggono per diverse ore durante le quali il suono dei diffusori si fa via via più limpido e suadente (mentre uno dei due altoparlanti aveva già ricevuto un discreto rodaggio, l’altro suona praticamente per la prima volta).
Capisco che quello di Fernando era un complimento quando osservo le sue espressioni mentre ascoltiamo These Bones dei Fairfield Four. Ed effettivamente è proprio con le voci e con i suoni naturali della musica acustica che questi altoparlanti (non me ne prendo il merito) riescono a esprimersi al meglio.
Con il pop-rock di Phil Collins le Aliante hanno un maggior impatto: ovviamente il woofer Seas da 17 cm di queste ultime ha più estensione verso il basso (anche se la differenza, forse a causa di una saletta non molto grande, è inferiore a quanto mi sarei aspettato) e alle Ikigai manca un po’ di quella vivacità (che molto spesso diventa esuberanza, ma non è proprio il caso delle ottime Aliante) sulle altissime propria dei tweeter a cupola.
E’ evidente che un singolo altoparlante non può operare in modalità full-range in senso letterale, ma è altrettanto evidente che ci sono infiniti aspetti della riproduzione musicale che vanno ben oltre la massima larghezza di banda riproducibile. Insomma, gli Eikona 2 non possono fare tutto, ma quello che fanno, ed è davvero molto, lo fanno in modo sopraffino. Tra le tante cose che mi sono piaciute, una menzione particolare la meritano la ricchezza di dettaglio, la capacità di messa fuoco e la profondità della scena.
Il controllo sulle basse frequenze tipico della linea di trasmissione è davvero notevole. La manopola del volume sale a livelli inaspettati ed è sorprendente come un solo altoparlante possa restituire una timbrica così credibile e dettagliata anche nei passaggi più impegnativi.
Un’ultima nota su un aspetto che reputo fondamentale: dopo molte ore di ascolto, a tratti a livelli anche molto sostenuti, la sensazione di fatica è totalmente assente.
Può sembrare un controsenso, ma sono davvero convinto che questi altoparlanti, se utilizzati in un progetto a due vie che non ne stravolga la filosofia di progetto e li metta nelle condizioni di esprimere al meglio le meraviglie di cui sono capaci, per molti potrebbero rappresentare una soluzione definitiva. Li vedrei bene abbinati a un tweeter a nastro per la sola rifinitura delle altissime e a un’eventuale sezione sub per completare la gamma bassa; d’altra parte entrambe le soluzioni, anche se separatamente, sono già state sperimentate in un paio di progetti di autocostruzione molto interessanti.
Andrea Rubino