La riproduzione HIFI oggi

Alle soglie del 2000, l'alta fedeltà appare decisamente in crisi di idee atte al miglioramento qualitativo della riproduzione sonora domestica. Infatti, se da un lato arriva una messe di nuove proposte tecnologiche (sistemi Home Theatre, tecniche di compressione audio, CD riscrivibili, DVD, teleconferenze, ecc.) intese ad allargare la potenziale fruibilità dell’audio, dall’altro gli audiofili vanno invece riscoprendo tecnologie vecchie di almeno 50 anni. Evidentemente l’audiofilo pensa che, almeno per il momento, le nuove proposte tecnologiche non siano foriere di un miglioramento della qualità sonora; i nuovi formati audio digitali sarnno in grado di svegliare gli animi? Se si pensa che la stragrande maggioranza dei CD oggi in commercio viene incisa con dinamiche non superiori a 70 dB (per la quale sarebbero sufficienti 12 bit), dato che sfruttare a fondo la dinamica del supporto (quasi 100 dB) equivale da un lato a mettere in crisi gli impianti, che non sono in grado di trattare livelli elevati, mentre dall’altro comporta che i passaggi di livello più basso verrebbero persi in quanto coperti dal rumore ambientale (per sfruttare 100 dB si dovrebbero, ad esempio, avere impianti in grado di riprodurre picchi di 130 dB con un rumore di fondo inferiore a 30 dB, oppure picchi di 120 dB con rumore di fondo di 20 dB e così via); se poi si aggiunge che, per motivi fisiologici, le altissime frequenze sono ben poco udibili (se avete più di trent’anni e riuscite a sentire i 18.000 Hertz siete dei fenomeni), appare legittimo dubitare che i nuovi formati possano introdurre reali miglioramenti qualitativi.

Da un punto di vista qualitativo, quindi, non è che in realtà ci siano oggi grandi promesse di miglioramento; tanto è vero che molti si stanno rifugiando nell’antiquariato, con la considerazione che è meglio un buon apparecchio di ieri che uno scadente di oggi. Anche se questo può - almeno in parte - essere vero, il reale interesse di tutti noi è quello di migliorare la qualità dell’ascolto domestico, non quello di tornare indietro nel tempo. Qui di seguito esamineremo la resa qualitativa della riproduzione sonora domestica, cominciando con il riprendere alcuni argomenti che derivano semplicemente dall'esperienza e dal buon senso.

L'impianto HI-FI è costituito da una serie di componenti collegati tra loro in cascata, come gli anelli di una catena. Dovrebbe essere ovvio che la qualità complessiva della riproduzione è limitata dall'anello più debole di tale catena, per cui risulta del tutto inutile, ai fini del risultato finale, sovradimensionare uno o più componenti. Tale catena è costituita a monte dalle sorgenti, in mezzo da unità di trattamento del segnale (tipicamente amplificatori), a valle dagli altoparlanti e dall'ambiente di ascolto. Oggi va di moda la "logica della sorgente", che assegna la priorità appunto alla sorgente, con la giustificazione che essendo la sorgente il primo anello della catena, se questa non fornisce un segnale di adeguato livello qualitativo, il risultato non può che essere scadente. A parte il fatto che tale logica è stata "inventata" da costruttori di sorgenti in crisi, a che servirebbe avere un segnale "perfetto" all’inizio della catena per farlo poi degradare dai componenti successivi? Non sarebbe opportuno invece che la qualità di ogni singolo anello sia superiore a quello precedente, in modo da non intaccarne la qualità? Certo è che entrambi questi modi di pensare possono apparire plausibili, nonostante siano contrapposti; il buon senso e l’esperienza tuttavia ci suggeriscono quella che può essere la soluzione ragionevole: ovvero quello di utilizzare componenti di qualità allineata, in modo da evitare sprechi, sia da una parte che dall’altra. Attenzione: nel settore dell’Alta Fedeltà non sempre qualità e prezzo vanno di pari passo; quindi per ottenere un risultato ottimale si devono scegliere elementi di qualità allineata, non di prezzo allineato (in tutti i mercati è invece d’uso confrontare i prodotti in base al prezzo di listino, il che può essere sensato da un punto di vista commerciale, mentre per altri versi finisce paradossalmente per premiare i peggiori: infatti, se un concorrente è più bravo - cioè riesce a produrre un oggetto di pari qualità a costi più bassi o, in alternativa, a parità di costo ha un prodotto nettamente migliore - viene penalizzato dato che in entrambi i casi viene sottovalutato rispetto al suo reale valore).

E' opportuno considerare come ultimo anello della catena l'ambiente d'ascolto con le sue caratteristiche acustiche, in quanto in grado di influenzare pesantemente il risultato finale. E se la "logica della sorgente" può essere messa in discussione, non si può invece sfuggire alla "logica dell’acustica": se l’ambiente di ascolto ha delle caratteristiche scadenti, si può metterci dentro un impianto miliardario senza cavarne assolutamente nulla. E’ quindi assolutamente necessario preoccuparsi un po' di più di migliorare l’aspetto acustico, perchè in generale, con impianti di qualità anche solo decente, è questo il collo di bottiglia del sistema. Purtroppo, per migliorare l’ambiente di ascolto bisogna conoscere un po' di acustica, che è materia alquanto ostica e con poche certezze; pertanto richiede esperienza, competenza e strumenti abbastanza costosi (non solo in termini economici di acquisto, ma soprattutto per imparare ad usarli proficuamente). Di più, ogni ambiente di ascolto ha in pratica delle caratteristiche acustiche a sè stanti, il che rende ancora più complicato un intervento teso a ottenere un miglioramento a livello sonico; se poi, come quasi sempre accade, ci si scontra con problemi di carattere estetico, allora l’impresa sembrerebbe quasi impossibile. Dico sembrerebbe perchè, in realtà, il problema può essere affrontato e risolto con successo sia dal punto di vista acustico che da quello estetico, sempre che ci sia una minima volontà di farlo realmente: mai, come in questo caso, si potrebbe dire che non c’è peggior sordo di chi non vuole sentire.... Comunque, facciamo la seguente considerazione: oggi un qualunque componente dell’impianto del costo di 5-6 milioni viene considerato di fascia media (ovvero un prodotto onesto, magari bensuonante, ecc., ecc., ma certo non straordinario, di sicuro non sconvolge la vostra vita di audiofili); avete idea di quanto invece può migliorare la qualità del suono con un intervento (serio) sull’acustica ambientale che comporti una spesa anche solo della metà di quella indicata? Da sconvolgere la vostra vita di audiofili, di sicuro.

C’è un’altra nota dolente relativa all’acustica ambientale, che riguarda questa volta i costruttori, ed è relativa alla messa a punto degli apparecchi. Sempre più spesso, nella realizzazione di un componente per alta fedeltà, le prove d’ascolto assumono un’importanza decisiva (o, quanto meno, così viene sbandierato dagli uffici pubblicitari); in alcuni casi, anzi, ci si trova davanti apparecchi dichiaratamente sviluppati solo sulla base di prove d’ascolto. Orbene, dato che il risultato all’ascolto dipende pesantemente dalle caratteristiche acustiche del locale, è chiaro che la stessa incertezza affligge il suono del componente in oggetto. Ad esempio, se un ambiente d’ascolto fosse abbastanza riverberante (il che tipicamente comporta all’ascolto una prevalenza della gamma medio-alta) si tenderà a sviluppare un apparecchio ricco di frequenze basse e medio-basse, in modo da ricondursi verso un bilanciamento tonale ottimale; va da sè che una volta che il suddetto apparecchio viene collocato in un ambiente diverso il risultato non sarà ovviamente lo stesso, comportando in genere un eccessivo livello di basse frequenze. Quello che è importante notare è che le caratteristiche sonore (non quelle tecniche) dell’apparecchio che si compra, indipendentemente dal costo dello stesso, dipendono in buona parte dall’acustica dei locali in cui sono stati provati e messi a punto; ci sono locali talmente "morti" all’interno dei quali un ottimo apparecchio non è sostanzialmente distinguibile da uno scadente; ci sono anche (e sono molti) ambienti con tanti di quei problemi che le cose che funzionano meglio sono quelle che in realtà vanno peggio (di norma un apparecchio è tanto migliore quanto più alta è la sua risoluzione, il che tende ovviamente ad evidenziare anche i difetti, quando ci sono; i componenti più scadenti, di contro, con la loro caratteristica di impastare un po' tutto, finiscono per essere preferibili in tanti casi proprio per la loro tendenza a "coprire" le magagne). Ci sono in giro apparecchi supercostosi sviluppati dal "guru" di turno che, nella sua lunga vita ha avuto il modo di esplorare a fondo la filosofia Zen, ma l’acustica non sa nemmeno dove stia di casa, anche perchè magari vive, ascolta e lavora in un monolocale con le pareti in carta di riso!

In definitiva, un buon (ottimo) componente Hi-End non può essere sviluppato senza l’ausilio di ambienti (uno di certo non basta) dotati di buona acustica, in grado di evidenziare al massimo pregi e difetti del dispositivo in esame nelle effettive condizioni nelle quali si troverà ad operare. Così come accade per le automobili, i cui prototipi vengono provati nei deserti africani e nella tundra finlandese, un apparecchio pensato per "suonare" deve essere messo a punto nella stessa maniera, cioè testandone il comportamento in condizioni acustiche diverse. Il problema è che questa metodologia comporta grandi investimenti in tempo e denaro (un prodotto con questa trafila ha una gestazione molto lunga, di alcuni anni) e non viene pertanto impiegata da chiunque segua una logica di tipo industriale (ossia dalla quasi totalità dei marchi considerati High-End, che preferiscono investire i loro soldi in pubblicità piuttosto che in ricerca). D’altra parte, non può neanche essere impiegata dagli autocostruttori, per evidente mancanza di mezzi (a parte l’ovvio fatto che "ogni scarrafone....", quasi sempre l’ottimizzazione sonica viene fatta in un solo ambiente, con un solo impianto: in un altro ambiente e con un altro impianto, non è detto che i risultati siano gli stessi).

In ogni caso, finchè la componente acustica continua ad essre trascurata, continueranno ad esistere apparecchi malsuonanti, indipendentemente dal costo, così come in certe sale o auditorium si continuerà ad assistere a pessimi concerti, indipendentemente dalla bravura degli artisti.

Se l’ultimo anello della catena HiFi è l’ambiente d’ascolto, il penultimo anello è l’altoparlante. Quando l’acustica della sala d’ascolto è buona, il collo di bottiglia si trasferisce normalmente qui, dato che gli altoparlanti rappresentano di norma il punto più critico. Questo accade perchè l’altoparlante - di tutti i componenti un impianto HiFi - è sicuramente il dispositivo che meno si avvicina all’ideale di perfezione, il che equivale a dire che è quello suscettibile dei maggiori miglioramenti. Infatti, se consideriamo gli altri anelli della catena, ci troviamo di fronte a dispositivi che, seppur ovviamente non perfetti, si avvicinano abbastanza ai requisiti che dovrebbe possedere un componente ideale: ad esempio, una moderna sorgente presenta dei parametri decisamente soddisfacenti in termini di linearità, distorsione, dinamica, rumore, interfacciamento, risposta in frequenza, ecc. Lo stesso si può dire per le amplificazioni ed in genere per gli altri apparecchi elettrici ed elettronici. Anche se questo non basta ad ottenere apparecchi sonicamente soddisfacenti (il che deriva evidentemente dal fatto che è necessario considerare anche altri aspetti finora misconosciuti o troppo poco considerati), tuttavia è innegabile che, per quanto riguarda i parametri indicati, si è ragionevolmente vicini all’ideale. Per gli altoparlanti invece non è così: la linearità di un altoparlante è pressochè inesistente (il comportamento dipende in maniera drammatica dallo spostamento), la risposta in frequenza è molto limitata (pensate, come paragone, se per riprodurre tutta la banda audio si dovessero usare due o tre amplificatori con relativo crossover), la distorsione può raggiungere facilmente valori del 10%, il rendimento è tipicamente inferiore all’1% : l’altoparlante è quindi quanto di più lontano dalla perfezione si possa immaginare e, pertanto, è sicuramente il punto più debole di una catena HiFi e quello suscettibile dei maggiori progressi. Qualcuno potrebbe essere sorpreso da ciò, ma è innegabile che la differenza esistente tra un buon altoparlante ed un pessimo altoparlante è molte volte superiore a quella esistente tra una buona sorgente e una pessima sorgente: per il banalissimo motivo che la differenza tra le sorgenti dello stesso tipo è comunque dell’ordine di pochi percento, mentre quella tra altoparlanti può essere tranquillamente 10 - 100 volte maggiore. Queste sono argomentazioni oggettive e facilmente dimostrabili (perfino agli audiofili che non appena chiudono gli occhi diventano improvvisamente sordi: accade infatti regolarmente che se l’audiofilo non vede il marchio non riesce a valutare la qualità sonora).

Si è detto che la differenza tra un altoparlante e l’altro è molto più elevata delle analoghe differenze tra altri componenti (sorgenti, amplificatori, ecc.); è chiaro che ci si riferisce a sistemi di altoparlanti (o diffusori acustici, o casse acustiche che dir si voglia). Dovrebbe essere altrettanto chiaro che nessun sistema di altoparlanti può ottenere buone prestazioni partendo da componenti scadenti; si dice infatti spesso che "nessuna cassa è migliore degli altoparlanti che monta", intendendo proprio questo. Detto in altre parole, gli altoparlanti sono un punto di fondamentale importanza del diffusore che a sua volta, come già visto, è il componente più critico di un impianto in quanto largamente perfettibile: quindi i trasduttori rappresentano in un certo senso l’anello più debole dell’anello più debole della catena HiFi. Ma se sono così importanti, com’è che quasi nessuno vi pone la dovuta attenzione? Cioè, perchè quasi tutti li comprano da altri, delegando così a terzi il compito fondamentale di lavorare su quello che costituisce il punto più critico della riproduzione HiFi? Le risposte possono essere solo due:

La prima alternativa può essere ritenuta una giustificazione valida nell’ambito di una logica industriale, ma non certo in Alta Fedeltà ed ancora meno ovviamente in High End, dati i prezzi che girano e gli obiettivi che ci si prefigge; bisogna allora concludere che la stragrande maggioranza dei "costruttori" comprano i trasduttori da terzi per il semplice motivo che non sono in grado di produrseli. Ciò però comporta che la quasi totalità dei "costruttori" non dispongono di una tecnologia superiore a quella dell’autocostruttore che va a comprare due o più altoparlanti in negozio e ci cucisce addosso un progettino: ma allora perchè spendere decine di volte più del necessario? Ricordate che il prodotto "blasonato" di oggi è destinato a diventare la porcheria di domani, quando la moda sarà passata; solo sulla qualità e sulla tecnologia si costruiscono realtà durature.

La facile obiezione è la seguente: i "costruttori" si fanno fare gli altoparlanti su specifiche. Il problema è - e qui casca l’asino - ma quali specifiche? In primo luogo, sviluppare un altoparlante con determinati parametri è una cosa che pochi sono in grado di fare; in secondo luogo, per ovvi motivi economici, si può fare solo per certi quantitativi, che sono assolutamente superiori a quelli ordinabili da chi opera nell’High End (detto in termini brutali, se lo sviluppo dell’altoparlante richiede 100 milioni e poi si ordinano 100 altoparlanti, su ognuno si deve caricare 1 milione solo di costo di sviluppo; pensiamo ad un’azienda piccolissima che produca 3-4 modelli di sistemi a due-tre vie, per un totale di una decina di altoparlanti e ben si intuisce che la possibilità che investa 1 miliardo per lo sviluppo di 3-4 modelli è fuori da ogni logica e credibilità). La possibilità di farsi sviluppare altoparlanti (da zero) è quindi alla portata solo di "costruttori" molto grossi; tuttavia costoro, date le loro dimensioni e le loro risorse, potrebbero benissimo costruirseli da soli (risparmiando). Di nuovo si arriva allora alla conclusione che gli altoparlanti si comprano da terzi perchè non se ne capisce un accidente e ci si fa levare le castagne dal fuoco da qualcun altro; ma se non se ne capisce niente, che specifiche si possono dare al fornitore? (Chiunque lavori in questo settore sa che le specifiche richieste sono - nella totalità dei casi - di questo tipo: "voglio un altoparlante che vada meglio di xxx e che costi meno" - alla faccia della tecnologia!!) Ecco quindi venire alla luce una delle più grandi bufale del mercato HiFi: quella, appunto, degli altoparlanti fatti su specifiche. In realtà, questi altoparlanti, nella migliore delle ipotesi, altro non sono che versioni più o meno modificate di prodotti già in commercio.

Tuttavia, il punto veramente importante non è questo. Il punto fondamentale è che - paradossalmente - in seguito all'opera di Thiele-Small praticamente tutti si sono convinti di poter valutare un altoparlante da parametri destinati a rappresentarne il funzionamento nei dintorni della frequenza di risonanza e quindi non più validi al di sopra di qualche centinaio di Hz!!! In sostanza, l’altoparlante è oggi valutato, descritto, capito, ecc. solo sulla base dei suoi parametri di Small che, repetita iuvant, valgono solo a bassa frequenza: è ora di affermare con tutta la forza possibile che il modello citato non ha che una relazione molto piccola con il suono di un altoparlante, determinato invece quasi totalmente dalle sue caratteristiche a media frequenza (è opportuno ricordare che la sensibilità dell'orecchio umano è alle frequenze medie circa 60 dB superiore a quella alle basse frequenze, cioè mille volte più alta). Il "suono" di un altoparlante dipende dalla tecnologia e dai materiali con cui è costruito e dal modo in cui viene pilotato; tutte cose su cui l’ineffabile "costruttore" che si fa fare gli altoparlanti su specifiche non ha alcun controllo. In altre parole, il "suono" di un altoparlante, la sua qualità, la sua affidabilità non hanno comunque niente a che vedere con le eventuali specifiche fornite (qualcuno può spiegare quali sono le specifiche fornite per un tweeter? Semplicissimo: "voglio un tweeter che vada bene con quel woofer là").

Per di più, i parametri di Small vengono normalmente misurati con segnali bassissimi (tipicamente nella bobina mobile circolano correnti di alcuni milliamperes), mentre durante il normale impiego - cioè ascoltando musica - la corrente circolante nella bobina può facilmente raggiungere valori di alcuni amperes durante i transitori a maggior contenuto energetico. A titolo di esempio, si riportano i parametri di un woofer (reale) da 160 mm. misurati nel primo caso con una corrente di 1 mA e nel secondo caso con una corrente di 50 mA.

Corrente = 1 mA	Corrente = 50 mA
F_s = 73 Hz	F_s = 42 Hz
V_as = 0.0085 m³	V_as = 0.026 m³
Q_ES = 0.90	Q_ES = 0.52
Q_MS = 2.16	Q_MS = 1.24

Come si vede, i parametri di Small sono ben lungi dal rappresentare quella certezza che tutti sembrano attribuirgli; dovrebbe anche essere chiaro che nelle normali condizioni di funzionamento il comportamento di un altoparlante è ben distante da quello ipotizzabile osservando i parametri di Small misurati con piccoli segnali: ergo, il "suono" di un altoparlante non ha nulla a che vedere con le fatidiche "specifiche" eventualmente fornite.

La verità è che, nella stragrande maggioranza dei casi, gli altoparlanti impiegati dai "costruttori esoterici" sono esattamente gli stessi che si possono comprare in negozio, salvo per l’etichetta.

Come migliorare allora la qualità di riproduzione degli altoparlanti che, come abbiamo visto, rappresentano in genere insieme all’acustica ambientale i limiti maggiori di un impianto? Semplice: migliorando la qualità degli altoparlanti. Il problema diviene quindi quello di definire la "qualità" di un altoparlante; questa è cosa tutt’altro che banale ed a cui sarà quindi dedicato opportuno spazio in seguito.

Per quanto riguarda la qualità di riproduzione di un amplificatore è opportuno fare subito una considerazione: se si vanno ad esaminare i parametri classici (distorsione, risposta in frequenza, rumore, ecc.), non esiste oggi apparecchio che vada male. D’altra parte, risulta però anche evidente che non tutti gli amplificatori consentono una riproduzione di pari qualità; ciò significa che i parametri classici prima considerati non sono sufficienti a descrivere completamente il comportamento di un apparecchio, ma ne rappresentano una visione solo parziale. Quali aspetti si devono allora considerare per meglio definire il comportamento "sonico" di un amplificatore? O, per meglio dire, quali sono i "punti critici" su cui intervenire per migliorare la qualità?

In conclusione, amplificatori che suonino meglio di quelli odierni si possono ottenere impiegando alimentazioni più raffinate, topologie più semplici (al limite monostadio) e ponendo grande attenzione ai cablaggi, alla costruzione meccanica ed alla scelta dei materiali (che non c’entra nulla con i "pannelli in alluminio finemente spazzolato, dello spessore di 1 metro...", che sono buoni solo per i gonzi).

Salvo rarissime eccezioni, i lettori CD soffrono in maniera drammatica di due problemi:

Mentre recentemente riguardo al primo aspetto qualcosa si è fatto, ancora pochissimo si vede per quanto attiene al secondo. Eppure, non ci vuole molto a capire che in presenza di un meccanismo ottico dotato di un laser che legge con la profondità di fuoco di 1 mm (micrometro, cioè un milionesimo di metro, cioè un millesimo di millimetro, valore molto inferiore allo spessore di un capello), su di una superficie che ruota a centinaia di giri al minuto, la benchè minima vibrazione risulta in un errore di lettura. Il fatto è ben noto a chi il CD l’ha sviluppato, tanto è vero che due terzi della capacità del disco sono occupati da codici di controllo e non dal segnale musicale; tuttavia, il funzionamento dei meccanismi di interpolazione è evidentemente tutt’altro che perfetto, con il risultato di un’apprezzabile degrado della qualità musicale. I lettori CD sono sensibili alla qualità dell’alimentazione ed ai problemi di feedback acustico molto di più degli amplificatori; risolti più o meno bene questi due fondamentali problemi, le differenze imputabili alla sezione D/A vengono ridimensionate. Infatti, prove effettuate su sistemi diversi (multibit 14-16-18 bit, monobit) hanno dimostrato che, man mano che i suddetti problemi venivano risolti, il suono di apparecchi in origine sensibilmente diversi tendeva a convergere: ciò non è affatto strano, ma dimostra che una volta letto correttamente ciò che è inciso, il sistema di conversione, purchè decente, non influisce molto (esistono sezioni di conversione montate su apparecchi economici decisamente migliori di molte di quelle che si trovano su apparecchi di altissimo costo, tanto è vero che modificando apparecchi da mezzo milione si possono ottenere qualità soniche superiori a lettori multimilionari). Sfortunatamente, la sezione D/A è l’unica cosa in un lettore che costi veramente poco, mentre una buona meccanica e un basso livello di interferenze costano molto, ma molto di più.

Anche per i cavi è opportuno esaminare il comportamento nel dominio del tempo. Infatti, mentre con segnali stazionari le differenze sono molto piccole, e quindi non in grado di spiegare le sensazioni di differenza rilevate invece all’ascolto, considerando il cavo come un elemento interessato da onde viaggianti (e altri fenomeni transitori), si ottengono delle corrispondenze sicuramente più vicine a quanto riscontrato all’ascolto.

Altro elemento da non trascurare è la componente energetica: in un cavo, soprattutto se di potenza o di alimentazione, possono scorrere correnti tutt’altro che trascurabili, con le relative conseguenze ben note in elettrotecnica ma tutt’ora trascurate dai costruttori Hi-End.

Riassumendo in ordine di importanza gli aspetti che permettono un guadagno qualitativo nella riproduzione musicale attuale, si possono riportare le seguenti conclusioni indicative:

Queste sono le principali aree nelle quali lavorare per ottenere risultati concreti che portino ad un miglioramento della riproduzione musicale domestica, intervenendo sui "colli di bottiglia" che limitano le prestazioni.

E’ opportuno, per concludere, fare alcune riflessioni di natura psicoacustica; infatti, non è importante solo la qualità assoluta di un impianto, ma anche e soprattutto quella percepita, ed è qui che entra in gioco la psicoacustica. Tutti gli studi finora compiuti sulla sensibilità dell’orecchio sostanzialmente concordano su due punti fondamentali:

Da ciò si evince che la valutazione di un componente HIFI dovrebbe essere fatta con segnali musicali ricchi di componenti impulsive, ad esempio brani di pianoforte, dato che la nostra sensibilità è massima in queste condizioni. Inoltre, mentre è difficile esprimere un giudizio assoluto su di un componente, molto più facile è valutare la qualità sonora in rapporto ad un componente analogo; è quindi da privilegiare il metodo del confronto diretto.

L'altoparlante è l'ultimo anello della catena audio ed è un trasduttore. Ciò significa che, a differenza di un amplificatore, che opera sul valore di una singola grandezza (elettrica), un altoparlante deve operare una conversione, cioè trasformare una grandezza in un'altra. In altre parole, in un altoparlante entra una grandezza (elettrica) che viene alla fine trasformata in un'altra grandezza (acustica); "alla fine" perchè, in realtà, la grandezza elettrica (che è la corrente circolante nella bobina mobile, non la tensione presente ai morsetti) viene convertita in una grandezza meccanica (l'oscillazione di una membrana), la quale a sua volta viene convertita in una grandezza acustica (la pressione). In realtà non è possibile scindere la trasformazione in due fasi distinte, in quanto gli aspetti meccanici ed acustici sono interdipendenti e strettamente interagenti, per cui bisogna invece considerare l'altoparlante come un dispositivo alquanto complesso nel quale sono contemporaneamente presenti aspetti elettrici, meccanici ed acustici; il funzionamento di un altoparlante, pertanto, è decisamente più complesso di quello di un amplificatore.

Trasduzione vuole quindi dire convertire una "grandezza" in un'altra di tipo diverso, ovvero stabilire una corrispondenza tra un valore in ingresso ad un dispositivo (il trasduttore, appunto) ed il relativo valore in uscita del dispositivo stesso. Tipici esempi di trasduttore possono essere una termocoppia (nella quale si produce in uscita una differenza di potenziale proporzionale alla variazione di temperatura in ingresso) oppure un sensore capacitivo (in cui la capacità è proporzionale alla distanza tra le armature di un condensatore). Un trasduttore è pertanto un dispositivo atto a convertire una grandezza in un'altra, ad essa proporzionale.

Quando queste generiche grandezze assumono invece la dimensione di un'energia, allora non si parla più di semplici trasduttori, ma si parla di macchine. In altre parole, quando si parla di trasduttori non si considera la dimensione energetica del fenomeno di conversione, quando si parla di macchine invece sì: quindi, una macchina è un dispositivo atto a convertire una forma di energia in una di tipo diverso. Tipici esempi sono le più popolari macchine elettriche: il motore elettrico ed il generatore elettrico. Il motore elettrico converte una forma di energia (elettrica) in un'altra (meccanica, intesa come disponibilità di coppia ad un’albero); il generatore elettrico converte un'energia di tipo meccanico (in genere la coppia disponibile all'asse di una turbina) in un'energia di tipo elettrico (senza la quale non solo il nostro beneamato impianto HI-FI non funzionerebbe, ma la stessa società nella sua interezza farebbe un salto indietro di un secolo). E' indispensabile a questo punto introdurre un aspetto che, sebbene spesso sottovalutato, è di tale importanza da non poter essere ignorato: il rendimento di conversione. Il rendimento di conversione, spesso detto semplicemente rendimento e altrettanto spesso scambiato con il concetto, peraltro sostanzialmente equivalente, di efficienza (ma non con quello di efficacia, ben più impegnativo), è una diretta conseguenza del concetto di macchina, ovvero è strettamente legato alla conversione energetica. Infatti, e questa è la differenza fondamentale tra un trasduttore ed una macchina, il rendimento non è per un trasduttore che un aspetto di secondaria importanza (nel senso che non può essere così basso da pregiudicarne il funzionamento, ma niente di più), mentre per una macchina è sicuramente il parametro più importante: una macchina a basso rendimento è semplicemente inutilizzabile. Ne sia dimostrazione il fatto che oggi è universalmente diffuso l'uso dell'energia elettrica; nessuno si è mai chiesto perchè, ad esempio, l'energia non venga distribuita in una forma diversa (termica od altro)? Il motivo è in realtà molto semplice: per poter essere utilizzata con profitto, l'energia deve poter essere convertita di volta in volta nella forma più adeguata alla necessità specifica, sprecandone il meno possibile, ovvero avendo il più alto rendimento di conversione; da questo punto di vista, nessuna altra forma di energia presenta gli stessi vantaggi dell'energia elettrica, che può essere inviata a migliaia di chilometri di distanza con perdite bassissime (grazie all'impiego dei trasformatori, il cui rendimento tipicamente supera il 99%) e che può essere convertita in energia meccanica con rendimenti del 80 - 90%, cioè quattro volte superiori a quelli dei migliori motori termici. Semplicemente, senza energia elettrica, non avremmo potuto avere lo stesso sviluppo, ma saremmo fermi ad un livello molto inferiore. Tutto questo, ricordiamolo, è dovuto al fatto di poter disporre di un rendimento di conversione elevato. Poichè questo concetto è probabilmente alquanto difficile da accettare, proviamo a trasferirlo ed adattarlo a noi stessi: supponiamo cioè di avere, come esseri viventi, un rendimento di conversione molto basso, al limite nullo. Poichè noi traiamo la nostra energia dal cibo che assumiamo, se avessimo un rendimento nullo non riusciremmo a ricavare un briciolo di energia neanche mangiando 24 ore su 24 e inevitabilmente moriremmo; supponendo invece di avere un rendimento molto basso, dovremmo impiegare buona parte del nostro tempo per mangiare (cioè per rifornirci di energia) e non avremmo tempo per fare alcunchè (al massimo potremmo sopravvivere come bruti e non avremmo potuto sviluppare una civiltà). Altro esempio: noi oggi utilizziamo tutti i giorni automobili mosse da motori a combustione interna che hanno un rendimento del 20%, in virtù del quale percorriamo 10 km con un litro di benzina. Il 20%, in tutta evidenza, non è un rendimento molto elevato, ma lo è abbastanza da far sì che l'automobile sia un mezzo che funziona; che cosa accadrebbe invece se il rendimento di un motore a combustione interna fosse simile a quello di un tipico altoparlante (0,1 - 1 %)? Semplice: in prima approssimazione, il consumo salirebbe in proporzione (50 - 500 metri con un litro) per cui un semplice spostamento di 50 km richiederebbe dai 100 ai 1000 litri di benzina (dove metterli?); per poter ottenere una potenza sufficiente a muoversi occorrerebbero dimensioni del motore gigantesche che a questo punto non si riuscirebbe neanche a mettere in moto, dato che presenterebbe degli attriti interni spaventosi! Detto più semplicemente, l'automobile non esisterebbe perchè non sarebbe utilizzabile con profitto.

Da ciò dovrebbe essere evidente che in una macchina il rendimento di conversione dell'energia è la cosa più importante, cioè quella senza la quale il resto semplicemente non ha senso.

Ora, la domanda da porsi è la seguente: un altoparlante è solo un trasduttore oppure è anche una macchina? Ovvero, detto in altra maniera, in un altoparlante è lecito trascurare il rendimento o considerarlo un aspetto di secondaria importanza? La risposta, abbastanza ovviamente, è: solo in certi casi particolari, ma in generale assolutamente no. Vediamo perchè.

Presupposto fondamentale: un altoparlante non è, in genere, chiamato a riprodurre segnali stazionari, ma rapidamente variabili nel tempo.

In particolare, la musica è un insieme di suoni che variano continuamente di livello in funzione del tempo: poichè il livello sonoro prodotto da un altoparlante è legato al volume di aria spostata, è chiaro che se il livello aumenta, richiedendo un maggior volume di aria spostata, deve aumentare anche l'escursione della membrana e viceversa. Poichè nei segnali musicali queste variazioni di livello avvengono con grandi rapidità, è ovvio che la membrana (o per essere più precisi, l'equipaggio mobile, cioè l'insieme di membrana, bobina, centratore e sospensione esterna) deve essere in grado di spostarsi con altrettanta rapidità per ottenere una riproduzione corretta. Per spostarsi con grande rapidità, deve essere dotato di grande accelerazione e bassa inerzia; se vogliamo, da un certo punto di vista, si può fare un paragone tra gli altoparlanti e le automobili, dato che alla base del comportamento di entrambi stanno le loro caratteristiche dinamiche. Ora, credo che tutti siano d'accordo che la massima espressione della dinamica automobilistica sia la Formula 1, dove si raggiungono accelerazioni (e decelerazioni) di 4 - 5 g, cioè circa 5 volte superiori alla forza di gravità (un uomo che pesa normalmente 70 kg, sottoposto ad una accelerazione di 5 g, peserebbe 350 kg, e sarebbe praticamente impossibilitato a muoversi). Bene, consideriamo ora un tweeter con un'induzione in traferro di 15.000 Gauss (1,5 T) e che abbia una bobina mobile tale per cui la lunghezza del filo compresa nel traferro sia di 2 metri. Il prodotto dell'induzione (B) per la lunghezza del filo (L) dà un prodotto B x L pari a 3 T x m (Tesla x metro). Questo valore è tipico di un tweeter a cupola da 1" (un pollice, cioè 2,54 cm.) di qualità non eccelsa, probabilmente simile a quello montato nella grande maggioranza delle casse. Supponiamo anche che il tweeter in questione abbia un equipaggio mobile di peso pari a 0,3 grammi (valore medio per il tweeter di cui sopra) e che, durante il suo normale funzionamento in regime transitorio (cioè riproducendo della musica, ad esempio in corrispondenza del tocco di un martelletto del pianoforte sulle corde), gli arrivi un impulso di corrente di 1 A (un ampère). In questo caso, la forza applicata all'equipaggio mobile (I x B x L) è pari a 3 N (Newton), per cui l'equipaggio mobile parte con un'accelerazione pari a 1.000 g (mille volte la forza di gravità). Si presti attenzione al fatto che questo non è un eccellente altoparlante, ma solo uno poco più che mediocre; si possono raggiungere abbastanza facilmente valori superiori di 5 volte, cioè 1000 volte i livelli di accelerazione di una Formula 1: per cui scherzate pure con i fanti, scherzate con i santi, se volete, scherzate con quelle bazzeccole delle Formula 1, ma lasciate stare gli altoparlanti, chè queste sono cose serie.

Riassumendo: per poter seguire accuratamente la dinamica del segnale musicale, l'altoparlante deve avere grande accelerazione; poichè l'accelerazione è data dal rapporto tra forza e massa (F = m x a), ne consegue che l'accelerazione è tanto maggiore quanto maggiore è la forza e minore è la massa.

Prima conclusione: un buon altoparlante deve avere una grande forza di pilotaggio e possedere un equipaggio mobile il più leggero possibile.

Un equipaggio mobile leggero è anche indispensabile per ridurre l'inerzia. Infatti, se la membrana parte con un'accelerazione di 1.000 g, è anche necessario che qualcosa la fermi e la riporti in posizione di riposo quando la sollecitazione (l'impulso di corrente) è terminata, in modo che sia pronta per il prossimo impulso. A rigor di logica, si potrebbe pensare che questa forza di richiamo produca una decelerazione almeno pari all'accelerazione, in modo da riportare la membrana a riposo in un tempo pari o inferiore a quello occorso per lo spostamento iniziale; in realtà ciò non è indispensabile in quanto nei segnali musicali in genere il fronte di discesa è meno ripido di quello di salita. Tuttavia, è ovvio che - almeno in linea di principio - è auspicabile che la decelerazione sia la più alta possibile; se l'equipaggio mobile è leggero, e quindi possiede bassa inerzia, si ottiene chiaramente un ritorno più rapido a parità di forza applicata. Già, ma quale è la forza applicata? Le forze applicate sono in realtà due: una di natura elettrica, l'altra di natura meccanica. La prima deriva dalla ben nota legge di Lenz: ogniqualvolta la bobina si sposta dalla posizione di riposo, ai suoi capi nasce una tensione che tende a riportarla nella posizione d'origine, con una forza che è tanto maggiore quanto minore è la resistenza complessiva del circuito (cioè la somma delle resistenze della bobina mobile, dei cavi di collegamento all'amplificatore e della resistenza di uscita dell'amplificatore stesso; con ciò si spiega, tra l'altro, il maggior "smorzamento" di un amplificatore a stato solido rispetto a uno a tubi). La seconda forza di richiamo è quella elastica dovuta alle sospensioni (in generale le sospensioni sono una o due). Entrambe queste forze agiscono appena la bobina si sposta dalla posizione di riposo e ne contrastano il moto; quindi, in realtà, durante il suo funzionamento dinamico, nell'altoparlante coesistono forze di natura diversa. Ritornando al precedente esempio del martelletto del pianoforte, quando l'equipaggio mobile riceve l'impulso di corrente, appena inizia a spostarsi nella sua bobina comincia a scorrere una corrente inversa che tende a riportarlo indietro, mentre le sospensioni iniziano a tendersi ed a esercitare una forza di richiamo proporzionale allo spostamento compiuto. Perchè allora un altoparlante suona? Perchè possiede un'inerzia, dipendente dalla sua massa e dall'accelerazione iniziale: le forze di richiamo impiegano un po’ di tempo ad annullare l'accelerazione, consentendo così alla membrana di compiere un'escursione prima di riportarla alla posizione di riposo (va da sè che, una volta raggiunta la posizione di riposo, l'equipaggio mobile ha di nuovo un'inerzia proporzionale alla velocità di richiamo, per cui non si ferma, ma oltrepassa la posizione di riposo, che può essere raggiunta solo tramite una serie di oscillazioni attorno al punto di zero). Forse il tutto appare leggermente complicato e probabilmente sembra che non possa funzionare molto bene: e infatti è proprio così. Purtroppo, le forze di richiamo non sono in grado di riportare l'equipaggio mobile alla posizione di riposo in un tempo sufficientemente breve; esperimenti condotti in questo senso hanno dimostrato che il tempo di richiamo può essere, per un ottimo woofer, approssimativamente dell'ordine del millisecondo (mediamente parecchie volte più alto). Consideriamo ora un segnale sinusoidale di 250 Hz; il primo massimo si ha appunto dopo un millisecondo, dopo 2 ms si è tornati a zero, dopo 3 ms si ha il massimo negativo, dopo 4 ms si ha ancora zero. Ciò significa che a 1000 Hz, cui corrisponde un semiperiodo di 0,5 ms, l'ottimo woofer di cui sopra è già in ritardo e non riesce a seguire bene il segnale; e stiamo parlando di un semplice segnale sinusoidale, non di un impulso! Per ottenere un basso tempo di richiamo si deve avere bassa inerzia (equipaggio mobile leggero) e grande forza di richiamo. La forza di richiamo elettrica è direttamente proporzionale al prodotto B x L e inversamente proporzionale alla resistenza della bobina: bisogna quindi aumentare il prodotto B x L, in quanto il valore di resistenza della bobina non può scendere al di sotto di un certo valore. La forza di richiamo meccanica è proporzionale alla rigidezza delle sospensioni; più queste sono rigide, maggiore è la forza di richiamo. Sfortunatamente, anche la frequenza di risonanza dell'altoparlante dipende dalla rigidezza delle sospensioni, per cui questa non può essere troppo alta, pena la seria compromissione della gamma bassa. In definitiva, che succede realmente in un altoparlante, durante il suo funzionamento dinamico? Semplicemente che l'equipaggio mobile, in molti casi, non riesce a tornare in tempo utile nella posizione di riposo, per cui il transitorio successivo non verrà riprodotto correttamente. Tornando all'esempio del martelletto di pianoforte, supponiamo che il transitorio abbia provocato lo spostamento massimo consentito della bobina che ipotizziamo di 3 mm, e che quando arriva il transitorio successivo (che supponiamo identico al primo), la bobina sia rientrata solo di 1 mm, cioè sia ancora a 2 mm dalla posizione di riposo; sulla bobina stanno agendo le forze di richiamo, per cui il secondo transitorio non avrà lo stesso trattamento del primo (avrà meno accelerazione) e, in ogni caso, potrà avere uno spostamento di un solo millimetro. Ciò significa che, nella migliore delle ipotesi, potrà spostare solo un terzo dell'aria messa in movimento dal primo transitorio, con un livello sonoro inferiore.

Riassumendo: per poter riprodurre segnali transitori impegnativi, un altoparlante deve avere un elevato prodotto B x L, bassa inerzia (equipaggio mobile leggero) e sospensioni rigide, in modo da favorire il richiamo dell'equipaggio mobile nel punto di riposo.

Tuttavia, come già accennato, una sospensione troppo rigida compromette l'estensione verso le basse frequenze; non solo, ma si deve anche ricordare che la sospensione si oppone al moto durante l'intera fase di accelerazione, peggiorando quindi il comportamento. Al limite, una sospensione troppo rigida bloccherebbe completamente il moto, impedendo all'altoparlante di funzionare. Per quanto esposto, si capisce che la rigidezza di una sospensione dovrebbe essere variabile in funzione della frequenza: alle basse frequenze non dovrebbe essere molto elevata, mentre alle alte frequenze sì, in modo da permettere la riproduzione dei transitori più veloci; in sostanza, la rigidezza dovrebbe aumentare con l'aumentare della frequenza (analogamente, la massa dovrebbe diminuire con l'aumentare della frequenza: l'insieme delle due cose è uno dei principali motivi per cui non è possibile utilizzare un singolo dispositivo per riprodurre decentemente tutta la banda audio).

Finora si sono analizzati alcuni aspetti elettro-meccanici, arrivando ad alcune conclusioni fondamentali; non abbiamo però ancora trattato l'aspetto meccano-acustico della conversione, che sostanzialmente interessa l'accoppiamento della membrana vibrante con l'aria. La prima cosa da osservare è che una membrana estesa è migliore di una di piccole dimensioni: infatti, per generare una certa pressione, cioè per spostare un certo volume d'aria, una grande superficie deve compiere un'escursione ridotta. Se chiamiamo V_D il volume d'aria spostata, S_D la superficie emissiva dell'altoparlante e X lo spostamento, si ha che V_D = S_D ^. X; ovviamente, per spostare la stessa quantità di aria, una membrana 10 volte più grande deve compiere un'escursione 10 volte minore. Questa sembrerebbe la soluzione ai problemi esaminati prima, in quanto un'escursione ridotta, al limite quasi nulla, migliorerebbe enormemente il comportamento dell'altoparlante dal punto di vista dinamico; il condizionale è d'obbligo perchè, purtroppo, una membrana grande è anche, ovviamente, una membrana pesante, poco rigida e quindi tendente a deformarsi durante il funzionamento.

In definitiva, un altoparlante con un buon comportamento dinamico (cioè in grado di ben riprodurre i segnali musicali), deve avere le seguenti caratteristiche:

Esaminiamo ora il rendimento h di un altoparlante; questo può essere definito come:

Il primo termine (r/2pc) è una costante; gli altri indicano che il rendimento è alto quando il prodotto B x L è elevato, la superficie è ampia e la massa è piccola.

Pertanto, un altoparlante con un buon comportamento dinamico è un altoparlante ad alta efficienza; anzi, il suo comportamento è tanto migliore quanto più alto è il suo rendimento. Ecco perchè in un altoparlante non si può trascurare la questione rendimento, che anzi è strettamente connaturata con un buon funzionamento.

Un altoparlante ad alta efficienza è quindi migliore di uno a bassa efficienza, indipendentemente dall'amplificatore con cui lo si pilota; non è una necessità imposta dagli amplificatori di bassa potenza, ma è semplicemente la scelta più logica per ottenere una qualità di riproduzione elevata. Molti hanno - erroneamente - una cattiva opinione dei sistemi di altoparlanti ad elevata efficienza, perchè confondono il principio con l'applicazione del principio stesso. E' vero che la maggior parte dei sistemi ad alta efficienza presentano molti difetti, in particolare una sgradevole colorazione o la sensazione di "sparare" fuori gli strumenti; ma ciò non è legato all'alta efficienza, è legato a carenze di progettazione! Si possono realizzare sistemi di altoparlanti ad alta efficienza con caratteristiche di fedeltà, neutralità e correttezza timbrica da far impallidire i più famosi diffusori audiophile; ad un confronto diretto, questi ultimi riescono solo a rivelare la loro inconsistenza ed a esibire un "suonino" assolutamente privo di dinamica, che ricorda quello di una radiosveglia.

L'alta efficienza ha solo due veri, grandi difetti: in primo luogo di mettere spietatamente in evidenza tutte le caratteristiche dei componenti a monte (e questo è un gravissimo difetto, perchè si scopre che almeno il 90 % degli apparecchi sul mercato sono da buttare nell'immondizia); in secondo luogo, le difficoltà progettuali e realizzative ed il costo dei materiali. Infatti, se da un lato l’elevato rendimento di conversione fa sì che sia evitata la compressione dinamica operata dai sistemi a bassa efficienza, dall’altra si deve tener conto che progettare una F1 è molto (ma molto) più difficile che progettare un’utilitaria; inoltre è molto (ma molto) più costoso, sia a causa dei materiali impiegati, sia della difficoltà di ottenere determinati risultati. Tuttavia, se ci si riesce, per il resto semplicemente non c'è confronto: a meno che qualcuno sia convinto che le utilitarie vanno meglio delle F1... A proposito di automobili: volendo fare un ultimo paragone, la logica bassa potenza/alta efficienza potrebbe essere paragonata ad una vettura con un motore di piccola potenza, ma ottimamente dotata come telaio, sospensioni, gomme, sicchè la sua potenza riesce a scaricarla completamente a terra; la logica alta potenza/bassa efficienza può essere paragonata ad una macchina con motore enorme e le ruote di legno. Ovvero: a che serve spendere tanti soldi per un impianto se poi in fondo ci si mette un tappo?

Un altoparlante è un dispositivo elettro-meccano-acustico, in cui le tre realtà convivono in modo interdipendente; pertanto, non solo non è lecito separare uno dei tre aspetti dagli altri, ma è anzi completamente errato e fuorviante. Per rendersi conto di ciò, si può fare la seguente prova: si prenda un altoparlante e se ne misuri il fattore di merito elettrico (che, come è noto, è strettamente legato al prodotto B x L e dipende, in buona sostanza, dalla qualità del magnete impiegato e dalle caratteristiche della bobina). Si proceda poi a scollare la sospensione esterna dal cestello; in teoria non dovrebbero esserci grandi variazioni, dato che la massa sostanzialmente non cambia e l'unica cosa che può variare è la cedevolezza delle sospensioni che, peraltro, di norma è determinata dal centratore più che dalla sospensione esterna. Si rimisuri adesso il fattore di merito elettrico; come mai è cambiato ? (in certi casi si arriva a variazioni del 100 %!) Questa semplice prova la dice lunga sulla complessità delle interazioni presenti in un altoparlante, che solo all'apparenza è un dispositivo semplice, così come estremamente complessi sono i fenomeni che si verificano nell'accoppiamento amplificatore/altoparlante. In elettrotecnica si chiama "potenza attiva" quella sfruttata per produrre lavoro, a differenza della "potenza reattiva" che impegna sì un'energia, ma senza produrre alcunchè di utile. Nel caso specifico dell'accoppiamento amplificatore-altoparlante, che cosa accade? Ipotizzando un rendimento per l'altoparlante attorno a 1 %, non siamo probabilmente distanti dal vero se consideriamo che solo l'1% della potenza dell'amplificatore viene convertita in pressione, mentre il rimanente 99 % è legato ad un'energia di tipo reattivo, che resta in gioco tra amplificatore e altoparlante. Questa energia reattiva è causa di notevoli disastri, soprattutto quando si consideri il comportamento nel dominio del tempo; ed è la causa principale dei problemi di interfacciamento di cui spesso si parla. Di solito invece si considerano i problemi di interfacciamento legati alla sola impedenza elettrica del carico, chiamando sul banco degli imputati i moduli bassi e gli argomenti reattivi, che invece rappresentano solo una parte del problema. Infatti, se è vero che l'amplificatore vede prima di tutto la parte elettrica dell'altoparlante, è altrettanto vero che questa non è divisibile da quella meccanica ed acustica (le cui caratteristiche si riflettono in parte anche sull'impedenza elettrica: ad esempio, se un altoparlante ha problemi di natura meccanica, dovuti ad una non perfetta centratura, questi problemi si vedono benissimo sulla curva di impedenza elettrica). Il principale limite di tale modo di vedere le cose consiste nel fatto che tali affermazioni si basano su misure fatte con segnali stazionari mentre, invece, è assolutamente indispensabile considerare anche la dimensione temporale dei fenomeni; è sorprendente constatare che dopo decenni di presunte ricerche, la quasi totalità dei "professionisti" dell'audio ignori tranquillamente il dominio del tempo che è, invece, altrettanto importante di quello della frequenza, di cui rappresenta l'essenziale duale e complementare (che accadrebbe all'umanità se esistessero solo uomini o solo donne?).

Facciamo dunque alcune considerazioni (superficiali, poichè l’argomento è in realtà molto complesso) sull'interfacciamento amplificatore-altoparlante da un punto di vista temporale. Diciamo quindi che in un certo momento si verifica un transitorio, che corrisponde al trasferimento di una certa quantità d'energia verso l'altoparlante; questa energia interessa gli stadi finali dell'amplificatore, i cavi di collegamento, il crossover e gli altoparlanti stessi. Se il 99 % dell'energia in gioco è di tipo reattivo, ovvero non convertibile dall'altoparlante, significa che da un punto di vista temporale le cose vanno molto male, in quanto quell'energia nell'istante subito successivo non sarà stata trasformata in pressione acustica e quindi interferirà sicuramente con il prossimo transitorio. Senza addentrarsi in argomentazioni alquanto complesse, proviamo a fare un paragone e pensiamo di camminare sul ghiaccio. In queste condizioni, spendiamo un sacco di energia, della quale solo una piccola parte viene convertita in lavoro utile (spostamento), mentre il rimanente apparentemente non produce nulla; non solo, ma sembra quasi che più forza impieghiamo, più questa si rivolti contro di noi, al limite con conseguenze decisamente indesiderabili (quanti in occasioni simili hanno rischiato di riportare lussazioni o, peggio, fratture?). Bene, parlare di energia reattiva equivale in pratica a dire proprio questo: si tratta cioè di un'energia che "reagisce", cioè che tende ad opporsi al fenomeno o situazione in corso. Va da sè, una volta assimilato questo concetto, che è assolutamente desiderabile che l'energia reattiva sia la più bassa possibile. Nel caso specifico, l'energia reattiva è tanto maggiore quanto peggiore è l'interfacciamento: nel caso limite in cui il rendimento fosse il 100 %, l'energia elettrica verrebbe interamente convertita in energia acustica, l’interfacciamento sarebbe ottimale e qualsiasi segnale transitorio verrebbe perfettamente riprodotto. Nei casi reali, invece, il transitorio non potrà essere perfettamente convertito in quanto buona parte dell'energia inviata all'altoparlante verrà riflessa indietro; la situazione, da questo punto di vista, è tanto peggiore quanto maggiore è la presenza di elementi reattivi nel collegamento, dato che questi si comportano come serbatoi per l'energia reattiva: in pratica, induttori e condensatori non solo la immagazzinano, ma se la scambiano in continuazione. Si pensi un po' a cosa può accadere in sistemi con crossover complicati, composti da numerose induttanze (ovviamente .... avvolte con lamine di argento purissimo) e condensatori (rigorosamente .... in carta e olio, preferibilmente con armature in argento - o è meglio la kryptonite? - , l’importante è che siano costruiti sul tavolo di cucina). A questo proposito si deve considerare veramente geniale l'"introduzione" delle reti compensatrici, che servono a rendere perfette le curve di impedenza: il tutto bellissimo in regime stazionario (che non ha proprio niente a che vedere con il segnale musicale), ma il comportamento nel dominio del tempo? Semplicemente disastroso! Questo è un tipico caso di quello che si potrebbe definire "sindrome della pulce sorda". Il nome deriva da un aneddoto ben noto nel campo della ricerca scientifica, che è più o meno questo. Dunque, c’è un ricercatore che sta studiando il comportamento di una colonia di pulci; dopo un po' di tempo, scopre che riesce a farle saltare a comando, semplicemente fischiettando una certa nota. Proseguendo l’esperimento, ad un certo punto decide di vedere cosa succede tagliando le zampe alle pulci, constatando con la massima costernazione che le pulci non saltano più a comando. Dal che, il nostro brillante ricercatore deduce - e poteva essere altrimenti? - che se alla pulce si tagliano le zampe, quest’ultima diventa sorda. Essendo purtroppo il mondo dell’HiFi costellato di personaggi di siffatta natura, la "sindrome della pulce sorda" è quanto mai attuale (e, ad ogni buon conto, rappresenta il terrore di tutti i ricercatori insieme alla famigerata "legge di Murphy"). Tornando al mondo reale, il problema delle reti compensatrici è che sono fatte apposta per rendere lineari le curve che si leggono sul meraviglioso programma di simulazione, ma purtroppo introducono degli ulteriori serbatoi di accumulo per l’energia reattiva, complicando ulteriormente l’interfacciamento; il tutto naturalmente con le migliori intenzioni.

E parlando di buone intenzioni, veniamo al famigerato crossover. Dopo aver assistito negli anni ‘80 ad esibizioni funamboliche (sistemi fino a 5 vie con pendenze di taglio fino al 6° ordine, associate a notch, equalizzazioni e l’inevitabile rete di compensazione dell’impedenza), l’attenzione si è oggi spostata verso la qualità della componentistica (nel nome della quale si tirano fregature a destra e a manca); qualcuno si è perfino accorto della sensibilità alle vibrazioni (da cui la comparsa sul mercato di minidiffusori dotati di apposito scatolotto esterno: tanto il senso del ridicolo in HIFI non sfiora proprio nessuno. C’è però da chiedersi se questo prelude alla nascita di un nuovo componente: il crossover separato, che ovviamente suona in maniera diversa se appoggiato sulle punte piuttosto che su piedini smorzanti. A quando l’introduzione come componente audio di un tipo speciale di aria utilizzando la quale si sente nettamente meglio - con l’aria di montagna, ad esempio, il suono risulterebbe sicuramente più pulito ? ).

Comunque sia, il crossover è in generale un male necessario, dato che non è possibile riprodurre tutta la banda audio con un solo trasduttore; d’altra parte, tuttavia, non può operare il miracolo di far suonare bene degli altoparlanti scadenti. Analizzando pro e contro del crossover, potremmo costruire la seguente tabella:

PRO	CONTRO
risolve il problema di mettere insieme altoparlanti che non nascono per stare insieme	introduce elementi reattivi sul percorso del segnale
	introduce alterazioni temporali
	introduce rotazioni di fase
	assorbe potenza
	riduce la già scarsa efficienza degli altoparlanti

Il crossover risolve quindi un problema, creandone al contempo molti altri: è pertanto da usare con grande cautela e parsimonia. Si potrebbe obiettare che è comunque necessario proteggere gli altoparlanti delle vie più alte (tipicamente mid e tweeter) dalle basse frequenze, pena danneggiamenti dei componenti. Questo è un altro dei tanti luoghi comuni che circolano in HIFI, dove l’incompetenza è talmente vasta e diffusa che pochi sanno di cosa stanno parlando (ma tuttavia nessuno ha il buon senso di starsene zitto); il risultato è un proliferare di mezze verità, di cose ingigantite, di assurdità totali (sembra di stare al bar, dove meno uno capisce di calcio e più straparla). Dunque, la reazione tipica - alle fiere - alla comunicazione che i sistemi di altoparlanti Ultrasound non impiegano crossover è "...... ma il tweeter...come fa..... si rompe!!" Convinzione che diviene scetticismo anche dopo dimostrazione pratica (ovvero scollegando un cavo da una cassa e collegandolo direttamente a un tweeter tenuto in mano). Evidentemente, è più facile convincere qualcuno con una mezza verità che con la verità stessa. La mezza verità consiste nel fatto che il tweeter è in generale elettricamente e meccanicamente meno robusto di un woofer (attenzione: in generale, non sempre) ed è quindi in genere capace di reggere potenze più modeste. La mezza bugia consiste nel credere che non si possa applicare tutta la banda ad un tweeter, altrimenti si rompe: cosa assolutamente non vera, finchè si resta entro i limiti di funzionamento, che sono più alti di quanto non si creda. Qualsiasi altoparlante in realtà si può rompere sostanzialmente per due cause:

Quindi un altoparlante accetta una potenza più o meno rilevante in base al suo dimensionamento termico e meccanico; se si resta al di sotto dei suoi limiti, funziona evidentemente senza problemi. Il problema diviene quindi di sapere in che condizioni di funzionamento si trova ad operare e, di conseguenza, dimensionarlo in modo non solo da sopportare le normali condizioni operative, ma da garantirsi un adeguato margine di sicurezza. Questo vale per i tweeter tanto quanto per i woofer. Se in HI-FI si rompono sicuramente più tweeter che woofer, in HI-FI Car succede esattamente l’opposto, dato che sono questi ultimi ad essere sovrapilotati (avete presente il BUM-BUM che si sente arrivare da centinaia di metri di distanza? pensate a quale deve essere il livello all’interno dell’abitacolo - nelle scellerate competizioni ormai in uso si raggiungono livelli sonori vicino a 150 dB). I woofer si rompono nonostante l’impiego di bobine mobili enormi e di due-tre centratori rigidissimi che rendono l’altoparlante duro come un baccalà e meccanicamente robustissimo; tuttavia, vengono danneggiati lo stesso, cosa che in genere non accade agli altoparlanti delle altre vie: ciò accade perchè la distribuzione energetica del segnale musicale viene completamente alterata (i tweeter vengono in genere posizionati sui montanti del padiglione, a distanza di qualche decina di centimetri dalle orecchie, mentre i woofer vengono in genere messi nel bagagliaio e pilotati in multiamplificazione con controlli al massimo per farli emergere al di sopra del rumore di fondo che nel traffico automobilistico ha uno spettro centrato sulle basse frequenze). Quello che accomuna i due mondi è il fatto che buona parte della gente vuole evidentemente sentire la distorsione; dato che ogni altoparlante, prima di rompersi, protesta vivacemente per il trattamento che gli viene imposto; se non gli viene dato ascolto, alla fine se ne ha a male e decide - signorilmente - di ignorarvi a sua volta, racchiudendosi in un completo mutismo. Tutto qui.

Esistono tweeter il cui dimensionamento meccanico e termico è ben superiore a quello di tanti woofer; per rendersene conto basta considerare i driver professionali, che reggono sollecitazioni sconosciute alla stragrande maggioranza dei woofer HI-FI. Si obietterà: sì, ma quelli sono filtrati! E allora? Il punto non è questo; il punto è che un altoparlante deve essere dimensionato per resistere alle sollecitazioni che si verificano durante il funzionamento (con un adeguato margine di sicurezza). Cosa credete succeda se ad un tweeter applicate un segnale a 20 Hz? Tale frequenza è molto al di sotto della risonanza; il risultato è che l’altoparlante non genera pressione; ciò accade perchè l’equipaggio mobile praticamente non si muove: di conseguenza, non si può danneggiare meccanicamente. Resta la componente termica legata alla corrente circolante nella bobina; ma una bobina ben dimensionata è in grado di reggere senza problemi potenze continuative di alcuni Watt. Può sembrare poco, ma in un tweeter con sensibilità di 90 dB, 4 Watt di potenza retta continuativamente corrispondono ad un livello RMS di 96 dB ed a un livello di picco dell’ordine dei 110 - 120 dB. Garantito che se state in un condominio vi cacciano molto prima.

Quindi è assolutamente possibile dimensionare e costruire un tweeter in grado di sopportare sollecitazioni a bassa frequenza (con ciò non si vuole dire che sia facile; solo che è possibile). Anche senza arrivare a questi estremi, comunque, un buon tweeter non dovrebbe avere bisogno nè di equalizzazioni, nè tantomeno di compensazioni di impedenza, ma di un semplice passa-alto: ripeto, se un altoparlante non ha già un buon comportamento in regime transitorio, con il crossover certo non migliora, anzi! Quindi è necessario, se veramente si tiene alla qualità del segnale musicale, partire da buoni componenti e filtrarli il meno possibile; in termini concreti, un buon trasduttore non dovrebbe avere bisogno di filtri di ordine superiore al primo. Esiste una grande differenza tra i filtri del primo ordine e quelli di ordine superiore: mentre i primi introducono un solo elemento reattivo (in serie al segnale), tutti gli altri ne introducono più di uno, con componenti anche in derivazione. Tenendo presente quanto si è detto sull’energia reattiva, dovrebbe essere chiaro che la presenza di maglie costituite da elementi reattivi non favorisce certo il comportamento in regime transitorio. Di conseguenza, esiste una netta differenza tra filtri del primo ordine e quelli di ordine superiore, il cui impiego ha senso solo su drivers scadenti e quindi in sistemi di bassa qualità. Oltretutto, i filtri del primo ordine sono - secondo logica - meno sensibili alla qualità della componentistica utilizzata, dato che gran parte delle interazioni tra gli elementi reattivi sono già eliminate in partenza. Un filtro del primo ordine ben realizzato non penalizza più di tanto la coerenza musicale, mentre con quelli di ordine superiore lo "scollamento" tra le vie diviene chiaramente udibile, sia per i motivi già esposti, sia perchè non è una buona politica cercare di separare nettamente altoparlanti con caratteristiche dinamiche (inerzia, cedevolezza, smorzamento) molto diverse tra loro: basta un po' di buon senso per rendersi conto che non si può passare bruscamente da un woofer con masse in movimento di alcune decine di grammi ad un tweeter che ha massa mobile cento volte inferiore senza avvertire chiaramente lo stacco tra i due.

Riassumendo: per ottenere un’alta qualità musicale è opportuno limitare al massimo l’intervento del crossover. In generale si deve quindi partire da driver molto lineari in modo da non dovere apportare correzioni, limitandosi ad un incrocio il più semplice possibile. La soluzione senza dubbio ideale è eliminarlo del tutto. Questa non è un’utopia; ci si può riuscire in due modi : impiegando un unico trasduttore in grado di riprodurre tutta la banda audio, oppure utilizzando più altoparlanti con risposte complementari, per cui la somma dei loro contributi è già lineare senza bisogno di filtraggi. Un sistema senza crossover possiede doti di trasparenza e coerenza che lo pongono semplicemente su di un altro piano rispetto a qualsiasi sistema filtrato che, per quanto bene sia realizzato, suonerà sempre "slegato", "chiuso" e "impastato" rispetto al sistema non filtrato.

Uno dei possibili metodi per eliminare i problemi connessi all’impiego del crossover è legato all’utilizzo del cosiddetto altoparlante a banda larga: con ciò si intende un trasduttore che, seppur non in grado di coprire le tre decadi della banda audio, ne può riprodurre la maggior parte. Ciò da un lato non è sbagliato, in quanto effettivamente al di fuori dell’intervallo di 100 - 10.000 Hz di contenuto musicale non ne resta molto; tuttavia, è proprio quel poco che resta a fare la differenza, altrimenti non avrebbe senso parlare di HI-FI (credo che chi compra uno di quei meravigliosi scatolotti al supermercato - avete presente? 8 etti di plastica tutto-in-uno e pieni di luci, che tutto è tranne che HI-FI, inorridirebbe se gli dicessero che la banda passante del suo sistema è di 100 - 10.000 Hz; perché allora dovremmo accettare una cosa del genere in High-End, a costi assolutamente superiori?). Se quindi l’altoparlante a larga banda poteva rappresentare un buon compromesso 50 anni fa, oggi i suoi limiti sono chiaramente avvertibili. Riassumendo le peculiarità del larga banda, possiamo individuare i seguenti aspetti principali:

In definitiva, il larga banda presenta tali e tanti limiti che il suo impiego in un sistema di riproduzione moderno non dovrebbe nemmeno essere ipotizzato. Tuttavia, periodicamente si assiste ad un certo ritorno di questo tipo di trasduttore; ciò significa evidentemente che, nonostante tutto, in questo altoparlante vi sono aspetti positivi: di più, possiamo pensare che questi aspetti positivi siano - almeno per certi versi - talmente importanti da compensare i limiti oggettivi. Quali sono questi aspetti positivi ? Semplicissimo: le caratteristiche positive sono due:

Queste due caratteristiche sono evidentemente talmente importanti da far passare sopra a tante altre (perlomeno finchè dura la moda del momento); il fatto che oggi periodicamente si riscopra questo tipo di soluzione significa comunque che orientarsi verso un sistema ad alta efficienza e privo di filtro è una scelta vincente, anche se tutt’altro che facile da realizzare.

Questi tipi di trasduttori sono potenzialmente interessantissimi a causa di alcune loro caratteristiche: presentano infatti in genere membrane estese e pilotate su tutta la superficie, il che - in linea di principio - costituisce un vantaggio evidente sugli altoparlanti convenzionali. I loro pregi principali dovrebbero quindi essere la bassissima distorsione e la grande trasparenza, legata anche in genere all’assenza di un cabinet (che, per quanto ben realizzato, introduce comunque delle colorazioni e, soprattutto, modifica la risposta temporale del sistema) e all’assenza di crossover. Gran parte degli esempi di impiego di questa soluzione sono infatti rappresentati da un singolo pannello che riproduce tutta la banda audio. Questo fatto ripropone alcuni dei problemi già visti per il larga banda, legati sostanzialmente alle masse ed alle cedevolezze in gioco, questa volta però attenuate dal fatto che le dimensioni dell’area radiante consentono spostamenti piccolissimi. In realtà, si deve comunque considerare che gli spostamenti non possono che essere piccolissimi, data la delicatezza meccanica di questi sistemi e l’andamento della forza di pilotaggio, che non è mai elevata, nè permette ampie escursioni. Il fatto che la forza di pilotaggio sia piccola rende questi trasduttori dei sistemi intrinsecamente a bassa efficienza, nonostante le ampie superfici in gioco: normalmente si riscontrano valori di sensibilità di 70 - 80 dB. Sono anche dei sistemi notevolmente più lenti rispetto ad altoparlante a cono, dato che la forza di spinta è piccola; tuttavia non si deve dimenticare che anche lo spostamento è piccolo, il che, assieme alla mancanza di un mobile, fa apparire i sistemi più "veloci" di quanto in realtà non siano. A causa della loro conformazione geometrica (pannello con emissione a dipolo in aria libera), tutta la gamma medio-bassa risulta decisamente attenuata (quando le dimensioni della membrana non sono più sufficienti a dividere l’emissione anteriore da quella posteriore, si verifica il noto fenomeno del corto-circuito acustico, con conseguente diminuzione del livello sonoro), il che rende il suono abbastanza etereo e tendente al "freddo". In compenso, la risonanza fondamentale della membrana è in genere molto pronunciata (si misurano fattori di merito altissimi, dell’ordine di parecchie unità); pertanto, la gamma bassa nei dintorni della risonanza è decisamente esaltata, con una "coda" ben percettibile che, tuttavia, va in genere in qualche misura a colmare la deficienza in gamma medio-bassa. L’insieme di questi due "difetti" rende il suono di questi diffusori assolutamente particolare ma, spesso, anche affascinante, soprattutto con i generi meno impegnativi e rigorosi. Tuttavia, volendo essere oggettivi, si deve riconoscere che, così come sono realizzati oggi, i sistemi planari presentano due fondamentali difetti intrinseci:

In conclusione, i sistemi planari sono potenzialmente interessantissimi; tuttavia, la loro implementazione attuale appare largamente perfettibile.

Per essere più precisi, si deve parlare di caricamento a tromba, in quanto la tromba non fa parte dell’altoparlante; questo tipo di carico è nato insieme con la riproduzione musicale (fonografo) più di cent’anni fa (in realtà la pratica di mettere le mani di fianco alla bocca per farsi sentire meglio si perde nella notte dei tempi) ed è tutt’oggi in uso, soprattutto nel professionale. La tromba è sostanzialmente un adattatore di impedenza; svolge quindi una funzione del tutto simile a quella del trasformatore di uscita in un amplificatore a valvole. Nel caso specifico si tratta di adattare l’impedenza acustica della membrana del trasduttore in modo da ottenere un migliore accoppiamento con l’aria; detto brutalmente, la tromba simula una superficie radiante molto maggiore, con i conseguenti benefici in termini di efficienza e riduzione dell’escursione. Il prezzo da pagare è un’evidente colorazione dovuta alle riflessioni (sia interne che alla bocca) nonchè alla saturazione dell’aria: infatti, pochi sanno che l’aria non è il mezzo di trasmissione perfetto che comunemente si crede, ma che risente di fenomeni di saturazione quando la pressione raggiunge certi valori, con conseguente distorsione prevalentemente di seconda armonica: nelle gole delle trombe tali valori vengono di norma abbondantemente superati. La colorazione introdotta da una tromba è in pratica proporzionale alla sua efficienza ed è legata alle caratteristiche geometriche: una tromba che realizza un buon adattamento di impedenza aumenta di molto l’efficienza dell’altoparlante, ma introduce parimenti una colorazione elevata; una tromba che introduce poca colorazione, viceversa, è anche una tromba poco efficiente. Inoltre, anche la direttività e la banda passante dipendono dalle caratteristiche geometriche; se si vuole una risposta estesa anche verso le basse frequenze servono lunghezze e dimensioni di bocca esuberanti, che ne limitano fortemente l’impiego in ambito domestico. Tutt’altro discorso vale invece nel settore professionale, dove le dimensioni non contano, la colorazione ci può anche stare e invece è molto importante poter esercitare un controllo sulla direttività, in modo da assicurare una copertura dell’area di interesse. Nel complesso, l’impiego della tromba in un sistema ad alta fedeltà moderno non ha molto senso se non come carico per la radiazione posteriore della membrana dell’altoparlante; anche in questo caso però si deve accettare una realizzazione alquanto complicata del mobile e dimensioni inusitate per un ambiente domestico, mentre i vantaggi sono, tutto sommato, abbastanza modesti.