Costruiamo una 7/06

La scelta di procedere o meno ad una autocostruzione dipende spesso dalla valutazione di prestazioni verificabili solo ad opera compiuta. La autocostruzione di un diffusore normalmente distribuito sul mercato consente viceversa una verifica del risultato ottenibile ancor prima di procedere alla costruzione. Il fatto che i componenti originali siano normalmente in vendita come parti di ricambio ci ha convinti a proporvi la costruzione di un diffusore che in questi ultimi tempi sta facendo parlare molto di sé sia al di qua che al di là dell’oceano per le prestazioni di indubbio interesse che è in grado di fornire.

AUDIOreview si è occupata della filosofia di emissione a Spettro Distribuito almeno in altre due occasioni: con l’articolo riguardante i diffusori ESB 7/05 del n° 5 e con l’intervista al progettista pubblicata sul n° 11. Stavolta torniamo sull’argomento per dare una risposta alle numerose richieste di chiarimenti tecnici che abbiamo ricevuto da appassionati autocostruttori desiderosi di realizzare per il loro impianto una coppia di diffusori DSR (Distributed Spectrum Radiation). Dal momento che i componenti originali dei diffusori 7/06, a tutt’oggi un riferimento per la specie DSR, sono reperibili sul mercato come parti di ricambio, abbiamo pensato di proporre addirittura la autocostruzione di un diffusore avente caratteristiche identiche all’originale.

I diffusori 7/06 sono caratterizzati dalla emissione DSR, sviluppata per evitare distorsioni timbriche e prospettiche su un'ampia area di ascolto con una scelta non convenzionale della dispersione.

I diffusori 7/06 sono caratterizzati dalla emissione DSR, sviluppata per evitare distorsioni timbriche e prospettiche su un’ampia area di ascolto con una scelta non convenzionale della dispersione.

Interpellata in merito, la ESB ha autorizzato la pubblicazione dei principali disegni costruttivi. Quanto agli altoparlanti è noto che per qualsiasi diffusore la sostituzione di un componente con uno di caratteristiche diverse ne può alterare profondamente le prestazioni. Nel caso del DSR i margini di tolleranza per accettare variazioni di caratteristiche come la dispersione, la risposta in frequenza, la sensibilità, sono ulteriormente ridotti. La sostituzione di un altoparlante con un altro avente prestazioni diverse da quelle tenute in conto nella progettazione del filtro e del mobile ha quindi una altissima probabilità di compromettere drasticamente il risultato acustico finale. Sul mercato sono reperibili numerosi modelli di altoparlanti anche molto simili fra loro sia come aspetto esterno che per le caratteristiche tecniche dichiarate. È bene osservare però che due altoparlanti aventi solo aspetto simile presentano generalmente delle differenze di prestazioni tali da non consentirne la intercambiabilità (a maggior ragione nel caso di un diffusore da cui si richiedono particolari ed elevate prestazioni) se non con opportune modifiche al filtro e/o al mobile, quando pure possano essere considerate sufficienti. Nel nostro caso i componenti utilizzati sono stati progettati specificamente per il diffusore in esame e la verifica di una eventuale casuale somiglianzà di prestazioni con componenti commerciali non è né semplice né rapida.

Considerato il ruolo determinante giocato dal compo nente “altoparlante” ai fini del funzionamento del sistema completo “diffusore”, è opportuno che chi non riuscisse a reperire i componenti originali presso i  rivenditori Hi-Fi si rivolga direttamente al Servizio Assistenza ESB.

In considerazione della complessità strutturale del mobile abbiamo deciso di coadiuvare le informazioni relative alla sua costruzione con numerose foto, disegni e testi specifici sui più importanti aspetti costruttivi.

Il sistema DSR. Il concetto di “Distribuzione dello Spettro” delle frequenze audio si applica nel DSR secondo due modalità nettamente distinte che potremo per semplicità chiamare Distribuzione Orizzontale e Distribuzione Verticale.

Il DSR Orizzontale. In qualsiasi sistema stereofonico la massima ampiezza della scena acustica ricostruita è coincidente con la distanza che separa i diffusori. In presenza di segnali manipolati elettronicamente allo scopo, è possibile che la ampiezza soggettiva aumenti, ma non è certo un caso comune.

In una qualsiasi posizione di ascolto lo spettatore percepisce un segnale complessivo costituito dalla somma del campo diretto nel punto da lui occupato (segnale inviatogli direttamente dal diffusore) e dall’apporto del campo riverberato, costituito dalla somma di tutte le riflessioni e le code sonore dell’ambiente. In presenza di emissione acustica di segnale musicale in normali ambienti domestici, il livello di pressione caratteristico del campo riverberato è nettamente predominante su quello diretto alle basse frequenze, mentre alle alte avviene esattamente il contrario.

Il problema. Se l’ascoltatore è equidistante dai due diffusori e questi emettono segnali uguali, la sorgente virtuale di cui percepirà la presenza sarà unica e posizionata al centro fra i due diffusori reali. Quando però l’ascoltatore non può porsi esattamente sull’asse di simmetrìa del sistema, ogni spostamento comporterà un aumento del livello del segnale diretto percepito dal diffusore cui si sarà avvicinato e una diminuzione dell’altro. La cosa importante da notare è che (in termini di campo complessivo percepito) a causa dell’esistenza del campo riverberato, per spostamenti entro un’area di ascolto ragionevole per un ambiente domestico, le variazioni di livello saranno confinate quasi esclusivamente a frequenze superiori ai 1000/2000 Hz; le variazioni di livello che eventualmente intervengano a frequenze inferiori, possono essere di entrambi i segni a seconda del campo di prime riflessioni e di onde stazionarie che si sarà instaurato in quel particolare ambiente e come tali non sono da tenere in conto ai fini della localizzazione. Dunque l’effetto di un ascolto da posizione asimmetrica con diffusori a direttività costante o omnidirezionali o ad ampia dispersione tradizionali e tradizionalmente orientati sarà sempre affetto da due tipi di distorsione:

  • Prospettica, conseguente alla localizzazione delle sorgenti virtuali slittata veso il diffusore più vicino. Ciò avviene per tutte le sorgenti tranne che per quelle generate da segnali “solo sinistro” o “solo destro”, per cui la ampiezza apparente della scena acustica non varia, ma si deforma “comprimendosi” da un lato e “rarefacendosi”dall’altro.
  • Timbrica, conseguente alla diminuzione del livello di alte frequenze percepito dal diffusore più lontano e all’aumento di quelle ricevute dal più vicino.

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La soluzione. In una esperienza classica Stevens e Newman [1] dimostrarono che per localizzare le sorgenti acustiche nello spazio il nostro sistema uditivo utilizza sia le informazioni temporali che quelle di intensità. Ovvero in presenza di due sorgenti acustiche uguali funzionanti insieme, la posizione di emissione apparente sarà più vicina a quella delle due il cui segnale arriva prima o più forte alle orecchie dell’ascoltatore.

Ma l’esperimento definì anche che a frequenze inferiori ai 1.500 Hz per la localizzazione vengono preferite le informazioni sul tempo di arrivo, mentre al di sopra dei 3/4.000 Hz vengono utilizzate le differenze di intensità. Ricordando quanto detto sui campi diretto e riverberato negli ambienti domestici e considerando che il campo acustico alle basse frequenze è affetto da irregolarità rilevanti causate da riflessioni e onde stazionarie, mentre il campo riverberato non è in grado di fornire informazioni direzionali, appare evidente come un sistema stereo-fonico studiato per offrire una localizzazione corretta sulla base di variazioni di intensità alle frequenze medie e alte sia particolarmente promettente.

Le novità dell’approccio DSR (Orizzontale) al problema delle deformazioni timbriche e prospettiche per posizioni di ascolto non equidistanti dai due diffusori, consistono quindi nelle seguenti due proposizioni:

  1. In normali ambienti domestici la localizzazione delle sorgenti virtuali in una scena acustica dipende soprattutto dalle differenze di intensità fra i due canali alle frequenze superiori ai 1.000/2.000 Hz.
  2. Il sistema deve compensare le distorsioni prospettiche con un intervento in funzione della frequenza tale da ottenere anche la invarianza timbrica su tutta l’area di ascolto prevista.

Come già ampiamente chiarito nel già citato articolo del n° 5 di AUDIOreview, la invarianza della localizzazione delle sorgenti virtuali, centrali e non, in presenza di spostamenti laterali dell’ascoltatore può essere ottenuta orientando l’asse di massimo livello di emissione delle frequenze medio-alte di ciascun diffusore verso l’estremo opposto del luogo delle possibili posizioni di ascolto. Tale situazione è meglio illustrata nella figura di pagina 99, nella quale sono schematicamente rappresentati i diffusori, la sorgente virtuale “V”, le posizioni di ascolto “l” e “l”‘ e i vettori la cui lunghezza indica la pressione acustica nelle
due posizioni causata dall’emissione diretta di ciascun diffusore.

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Il cassettone posteriore è la parte del mobile che deve essere realizzata per prima. Nei disegni qui sopra tutti i dimensionamenti, nella foto sotto l’aspetto dei pezzi prima dell’assemblaggio.

cassettore-posteriore

Il risultato da ricercare è che la variazione di livello di frequenze medio-alte causata dallo spostamento dalla posizione l a quella l’ sia compensato da una variazione di segno opposto funzione dell’angolo di emissione. L’orientamento dei lobi di emissione rappresentato in figura ottiene proprio un effetto del tipo desiderato e, dimensionando opportunamente i vari parametri, tale effetto può essere reso esattamente opposto a quello causato da uno spostamento laterale, alla prevista distanza di ascolto. In presenza di segnali elettrici aventi uguale spettro ai morsetti di ingresso dei due diffusori, l’ascoltatore potrà dunque percepire da “L” e da “R” segnali acustici complessivi, somma dei rispettivi campi diretti con quello riverberato, uguali per qualsiasi ragionevole posizione di ascolto: ciò ottiene sia la desiderata invarianza prospettica della scena acustica, sia la invarianza timbrica di ciascuna sorgente virtuale in essa contenuta.

I diffusori 7/06 rispondono esattamente alla richieste di orientazione (34°) per una distanza di ascolto pari a 1,5 volte quella che separa i diffusori (ascolto di fronte al pannello del woofer, orientato di 18°). Tale condizione è prevista anche da Kates [2] nella sua tabella n° 1 per Y/D, = 3 e la soluzione teorica prevista alle “alte frequenze” contempla una ampiezza a -3 dB del lobo di dispersione pari a 90°. Nel caso della 7/06 la ipotesi di formazione di un campo riverberato avente un andamento in funzione della frequenza dipendente dalle caratteristiche acustiche di un ambiente domestico tipico e la richiesta di invarianza timbrica su tutta l’area di ascolto hanno condotto a realizzare un lobo di dispersione di ampiezza variabile fra i 110° a 2000 Hz e i 60° a 12,5 kHz, con un valore di 90° a 4000 Hz.

Il risultato finale sono perciò dei diffusori che, rispetto alla proposta convenzionale, oltre ad avere l’asse di massimo livello di emissione opportunamente orientato, sono caratterizzati da una dispersione opportunamente ridotta e decrescente con continuità all’aumentare della frequenza, secondo un andamento prestabilito.

Dalla scelta di distribuire in senso orizzontale lo spettro audio in funzione dell’angolo di emissione discendono i seguenti vantaggi:

  1. Possibilità di-risolvere correttamente la struttura orizzontale della scena acustica nelle varie sorgenti virtuali elementari da qualsiasi posizione di ascolto.
  2. Percezione della informazione timbrica relativa a ciascuna sorgente virtuale, corretta da qualsiasi posizione di ascolto.

Il DSR Verticale. I diffusori 7/06 hanno una altezza rilevante rispetto alle altre due dimensioni e gli altoparlanti sono dislocati a distanze notevoli l’uno dall’altro. Ad esempio fra il centro del woofer e quello del Mid-basso della 7/06 vi sono ben 63 cm, distanza inusitata per un progetto convenzionale.

Infatti la logica della “massimizzazione” dell’angolo di dispersione esente da alterazioni porta a scegliere di disporre i componenti in verticale sul pannello del diffusore, ad una distanza minima fra loro e possibilmente inferiore a 1/2 della lunghezza d’onda alla frequenza di incrocio. Nel sistema DSR tale distanza viene invece scelta su valori prossimi ad una intera lunghezza d’onda alla frequenza di incrocio.

Le considerazioni che sono alla base di questa scelta tengono conto della risoluzione delle sorgenti da parte del nostro sistema uditivo in funzione dell’angolo di
ricezione verticale e della frequenza [Rodgers, 3].

A .sinistra l'insieme delle pamellature anteriori come si presenta dopo l'assemblaggio; al centro i pezzi che lo compongono; a destra i disegni con le quote dei singoli pezzi.

A .sinistra l’insieme delle pamellature anteriori come si presenta dopo l’assemblaggio; al centro i pezzi che lo compongono; a destra i disegni con le quote dei singoli pezzi.

Le sorgenti acustiche reali sono collocate in uno spazio a tre dimensioni ed hanno esse stesse tre dimensioni. Il nostro sistema uditivo è in grado di distinguere i vari segnali che riceve dalle diverse direzioni sia in senso orizzontale che in senso verticale e proprio grazie alla diversa dislocazione nello spazio può meglio selezionare il segnale al quale vuole “prestare attenzione”, separandolo dagli altri contemporaneamente presenti (ad es. come quando si parla con una persona nella confusione di una stanza affollata, “Cocktail party effect”).

Con una sorgente acustica artificiale (diffusore) che riemetta tutti i segnali da un unico punto questa operazione sul vettore intensità acustica non è più possibile. Distribuendo le zone di emissione sulla dimensione verticale del diffusore (non disturbando cosi l’effetto stereo orizzontale) in modo che a segnali differenti corrispondano zone di emissione diverse, si restituisce al sistema uditivo la possibilità di selezionare il particolare desiderato sia utilizzando differenze di spettro sia di angolo di ricezione. Non v’è dubbio che questa situazione di ascolto è più “realistica” di quella in cui le tre dimensioni del mondo reale sono ridotte al centro di una “sfera pulsante”.

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Una distanza fra i trasduttori superiore a quella prescelta (per assurdo alcuni metri) porterebbe viceversa alla difficoltà da parte del sistema uditivo di considerare ciascun diffusore come sorgente acustica coerente; come dire che le varie porzioni di spettro apparirebbero come emesse da elementi completamente distinti, senza la possibilità di ricostruire la sensazione disegnale unico proveniente da una unica “sorgente estesa” univocamente posizionata nello spazio. Tale condizione deve essere necessariamente rispettata autonomamente per lo spettro di ciascuna sorgente acustica virtuale, indipendentemente
dalla dimensione verticale massima e dalla quota che le verranno soggettivamente attribuite.

schema

Nella foto è indicata una possibile realizzazione pratica delle bobine (da destra a sinistra) Lì, Li, L4, L2, L5. Le dimensioni A e B del rocchetto (a destra) sono indicate nell'elenco componenti.

Nella foto è indicata una possibile realizzazione pratica delle bobine (da destra a sinistra) L1, L3, L4, L2, L5. Le dimensioni A e B del rocchetto (a destra) sono indicate nell’elenco componenti.

Dalla scelta di distribuire in senso verticale lo spettro audio in funzione dell’angolo di ricezione, discendono i seguenti vantaggi:

  1. Possibilità di risolvere più facilmente i programmi complessi nei vari segnali elementari.
  2. Conferimento alla scena acustica virtuale di una realistica dimensione verticale.
  3. Autodimensionamento delle zone di emissione in funzione dello spettro emesso congruente con la situazione reale.

Dalla scelta di distribuire lo spettro audio, sia in senso verticale che orizzontale, deriva infine il vantaggio di conferire alla scena acustica virtuale una  tridimensionalità ed una stabilità che rendono meno avvertibile la presenza dei diffusori, stimolando una naturale partecipazione all’evento musicale.

Elenco dei componenti dei filtri

Elenco dei componenti dei filtri

 

Altre particolarità di progetto e funzionamento

I risultati di prove di ascolto condotte in condizioni controllate concordano con le opinioni espresse da molti autori circa il miglioramento della definizione dell’ascolto, in presenza di segnali a frequenza medio-alta, quando la zona di emissione di tale parte dello spettro ha una dimensione orizzontale ridotta.

Tali conclusioni sembrano correlate alla minimizzazione degli effetti udibili della diffrazione ai bordi del mobile, ottenibile anche con la adozione di strati assorbenti.

I diffusori 7/06 presentano un pannello di feltro applicato a lato del gruppo di altoparlanti preposto alla emissione della gamma medio-alta. Tale feltro ha
la funzione di minimizzare gli effetti della diffrazione altrimenti causata dallo spigolo interno dei mobili, simulando il montaggio dei componenti su un pannello di dimensioni contenute.

Per posizioni non coincidenti con i limiti estremi dell’area di ascolto ottimale lo spettatore percepirà un campo acustico alle alte frequenze avente un rapporto diretto/riflesso inferiore rispetto alla installazione ottimale dei diffusori convenzionali “free field” (ad es. scuola inglese); tale risultato comporta una più naturale percezione delle alte frequenze, ottenendo un effetto di “stemperamento” degli effetti negativi causati da un rapporto diretto/riflesso superiore alla situazione reale.

L’orientamento della emissione delle frequenze medio-alte verso l’interno dell’area di ascolto riduce la possibilità di nascita di prime riflessioni incontrollate di notevole entità da pareti vicine. Il risultato è un campo diretto di caratteristiche meglio prevedibili e non disturbate da effetti secondari in grado di compromettere la definizione.

Le misure. Le misure che presentiamo sono quelle rilevate su un’esemplare di 7/06 di produzione ESB. Un diffusore costruito secondo le indicazioni da noi fornite ed utilizzando componenti originali dovrebbe garantire risultati uguali o comunque molto simili a quelli pubblicati.

le-misure

di Renato Giussani


I Crossover

I due schemi riportati si riferiscono rispettivamente alla versione dotata di controlli e a quella biamplificabile.

Il valore e le caratteristiche dei componenti dei filtri sono presentati in tabella. Le induttanze che negli schemi sono rappresentate con una o più barrette a lato, nella versione originale sono dotate di nucleo in ferrite; l’avvolgimento in aria comporta un aumento della resistenza che nel caso di Lt è trascurabile, mentre per L2 può essere recuperato con il controllo di livello. Nella versione biamplificabile la maggiore resistenza di L-, e L6 può essere recupera ta ponendo R7= 1,5 ohm.

crossover

Nel montaggio del filtro sulla base di supporto ricordate di non fissare mai le bobine l’una accanto all’altra, ma distanziatele di almeno 3/4 cm.

Nel collegamento degli altoparlanti verificate più volte di avere effettuato la connessione secondo la fase indicata negli schemi. Convenzionalmente il morsetto positivo marcato dal costruttore è quello che risulta collegato al terminale positivo di una pila che provochi uno spostamento della membrana verso l’esterno; la verifica della marcatura originale può essere effettuata con una pila da 4,5 volt, senza interposizione del filtro. Il numero di spire indicato in tabella per l’avvolgimento delle bobine in aria vale solo per i diametri e le altezze di avvolgimento indicati; raccomandiamo di rispettare accuratamente sia questi dati sia i valori di diametro del filo smaltato da utilizzare per ciascun avvolgimento, dato che ogni parametro è da considerarsi particolarmente critico.

Chi decidesse di realizzare la versione biamplificabile tenga presente che gli “shunt” indicati nello schema sono costituiti da pezzetti di filo, da scollegare nell’uso biamplificato sia con filtro interno che con crossover elettronico.


La sequenza di montaggio

La corretta costruzione del diffusore ha inizio con l’assemblaggio del cassettone posteriore nobilitato. Per garantire una perfetta chiusura del mobile è necessario che ogni angolo di taglio sia rispettato con grande precisione; l’incollaggio deve avvenire con il particolare serrato tra morsetti in grado di garantire il corretto accoppiamento di tutte le fasce al pannello posteriore. La colla deve essere di tipo vinilico e tutte le giunzioni devono essere accuratamente ripassate dall’interno con una pasta fluida di colla e segatura fine o simile per prevenire ogni trafilaggio di aria.

A cassettone montato è possibile procedere all’assemblaggio in sequenza dei vari pezzi costituenti l’insieme delle pannellature anteriori. Lo stesso cassettone verrà utilizzato come maschera di montaggio per l’appoggio dei pezzi, che possono essere fissati in posizione, in attesa del tiraggio della colla, mediante chiodi senza testa. Anche l’insieme anteriore dovrà essere bloccato in posizione per mezzo di morsetti, ma non dovrà essere fissato al cassettone posteriore se non dopo le operazioni di finitura e di verniciatura che dovranno essere eseguite con il pezzo staccato dal cassettone stesso. L’incollaggio fra i due pezzi così ottenuti e il successivo inserimento dei vari rinforzi costituisce la fase finale del montaggio del mobile.

sequenza-montaggio

Abbiamo trascurato di presentare le caratteristiche di esecuzione della griglia frontale portatela perché, fatto salvo il principio di non posizionare listelli di
legno in prossimità degli altoparlanti non presenta particolarità in grado di alterare in maniera sensibile il risultato acustico. Ricordate però che la tela frontale deve essere acusticamente trasparente, ovvero leggera e non pelosa; un jersei sintetico a trama larga è tra i tessuti più adatti allo scopo.


Il reperimento dei componenti

I condensatori, le resistenze, il filo smaltato per realizzare le induttanze, il commutatore e gli altri particolari elettrici possono essere reperiti presso un buon rivenditore di materiale elettronico.

Il feltro da applicare sul pannello frontale ha una densità di 250 kg per metro cubo ed è composto per il 70% di lana; lo spessore nominale è di 20 mm e le dimensioni del pannello sono 145 x 520 mm.

Gli altoparlanti possono essere acquistati o ordinati presso rivenditori Hi-Fi o direttamente al Servizio Assistenza ESB, Via della Meccanica, 14 – 04011 Aprilia
(Latina) – Telefono (06)9207451.

reperire-componenti

La stessa ESB ci ha comunicato che per la serie di quattro altoparlanti più il filtro completo è previsto un prezzo totale di 527.000 lire. Il costo dei soli altoparlanti è di 387.000 lire, quello della piastra principale del filtro è di 75.000 lire e quello del pannellino controlli completo 65.000 lire. Il filtro della
versione biamplificabile costa invece 90.000 lire e non è previsto il ricambio del pannello frontale, che in questo caso supporta solo i fusibili e i led.


Quantità e posizione della lana di vetro

La lana di vetro utilizzata ha una densità di circa 20 kg/m3. Il numero, le dimensioni e la disposizione dei fogli all’interno del mobile sono scelti per ottenere il corretto assorbimento delle riflessioni interne e conseguire il desiderato valore di Fc e Qt, da cui dipendono la risposta in frequenza e la risposta ai transienti alle basse frequenze.

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Nella parte inferiore del mobile vanno disposti n° 9 fogli di lana di vetro aventi dimensioni di 1000 x 250 x 20 mm.
N” 6 fogli vanno accoppiati a due a due e disposti in A, B e C a coprire il retro del diffusore.
N° 1 foglio va arrotolato su se stesso e disposto in D, nella zona dietro al pannellino comandi.
N° 1 foglio va ripiegato in due e disposto in E, nella zona dietro al woofer.
N° 1 foglio va ripiegato a fisarmonica e posto in F, nella parte bassa del mobile.
Nella parte superiore del mobile, che ospita il mid-basso, vanno disposti n° 7 fogli di lana di vetro aventi dimensioni 1200 x 200 x 20 mm.
N° 4 fogli vanno prima accoppiati e poi tagliati a metà lunghezza per essere disposti in A e B.
N° 3 fogli vanno piegati a metà nel senso della lughezza e disposti in C, D, E.


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Foto dell'amplificatore da 30W

Foto dell’amplificatore da 30W

Foto package di potenza (SGS).

Foto package di potenza (SGS).

da AUDIOreview n. 18 giugno 1983

Author: Redazione

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