Un cabinet può essere definito, salvo particolari casi, una struttura avente due funzioni: contenere gli altoparlanti ed impedire che il suono generato dalla parte posteriore della membrana si mescoli in maniera indesiderata al segnale diretto.
Le pareti del diffusore tenderanno ad essere eccitate sia dalla pressione sonora da esse contenuta, sia dall’energia trasmessa dalla struttura dagli altoparlanti.
A seguire una lista delle possibili soluzioni progettuali, dalle più classiche alle più innovative.
Fonoassorbenti e materiali smorzanti
Oggigiorno, la maggior parte dei progettisti concorda sul fatto che la presenza di materiale assorbente all’interno sia di scarsa utilità nello smorzamento della struttura. C’è addirittura chi sostiene che sia controproducente per l’efficienza del sistema e la risposta ai transienti. Il fonoassorbente può essere utile per evitare che l’energia irradiata all’interno dall’altoparlante ritorni verso di esso, ma questo problema può sicuramente essere risolto a monte tramite lo studio della geometria interna del cabinet.
Di una certa efficacia sono i materiali smorzanti ad alta densità come il PVC o il catrame in fogli, sempre ammesso che aderiscano in maniera corretta, solidali alla parete. Tali materiali sono efficaci anche senza ricoprire l’intera superficie, l’importante è posizionarli al centro e che coprano un’area almeno pari ad 1/3.
Bracing
Tra i metodi classici, di certo una parola va spesa a favore del cosiddetto “bracing”, ossia la suddivisone di una parete tramite l’aggiunta di un corpo fissato parallelamente al lato più lungo. In questo modo è possibile avere una frequenza di risonanza fondamentale più alta senza variare la dimensione del pannello.
Un modo efficace per massimizzare l’utilità delle strutture di bracing è di unire tramite esse anche pannelli opposti, in modo da ostacolare la loro tendenza a vibrare in accordo con le variazioni di pressione interna. L’effetto di tale struttura viene aumentato esponenzialmente se utilizzato per collegare tra di loro i bracing montati parallelamente sul lato lungo delle pareti.
Tali accortezze possono aumentare la frequenza di risonanza di una struttura fino a quattro volte quella di partenza.
In linea di massima, si può dire che un’alta frequenza di risonanza delle pareti sia auspicabile per tre motivi:
1- L’energia media di qualsiasi traccia musicale va diminuendo all’aumentare della frequenza
2 – L’innesco di una parete ad alte frequenze richiede condizioni in cui differenti sezioni della stessa vibrino in maniera opposta; in tal caso è molto difficile produrre una pressione consistente all’interno del cabinet, mentre l’emissione di suoni all’esterno avverrà in maniera blanda a causa delle cancellazioni e della grandezza ridotta delle aree in movimento.
3-Proprio a causa delle ridotte aree in movimento, un pannello eccitato da frequenze elevate tenderà ad irradiare energia in maniera perpendicolare alla sua superficie. Questa è una caratteristica auspicabile per tutti i pannelli che non siano quello rivolto al punto d’ascolto, poiché l’energia in uscita non andrà a sovrapporsi al suono diretto.
Forma del pannello
Di certo la frequenza di risonanza non è indipendente dalla forma delle pareti di un cabinet. A parità di superficie e di spessore, un pannello lungo e stretto avrà una frequenza di risonanza molto maggiore di un pannello quadrato. Dal punto di vista teorico, la frequenza è uguale al reciproco della radice quadrata della dimensione minore; per avere dati precisi, tuttavia, bisogna ricorrere alla sperimentazione.
Altra linea guida per aumentare la fs della struttura è utilizzare materiali con un alto rapporto tra rigidità e peso, senza dimenticare che per un buon smorzamento è pur sempre necessaria una certa massa.
Mix di materiali
Materiali diversi, a parità di dimensioni e spessore, sono caratterizzati da frequenze di risonanza diverse a causa del loro peso specifico, della loro fibra o composizione: in altre parole tendono a reagire in maniera differente alle sollecitazioni meccaniche. Questo assunto può essere utile per la scegliere le materie migliori per un determinato progetto.
Un modo più avanzato di sfruttare le diversità meccaniche del materiale è l’accoppiamento di differenti materiali. Questo può avvenire non solo sovrapponendo strati differenti per creare un sandwich, ma anche assemblando un telaio in cui coesistano pareti di materiali diversi. Per questo motivo i diffusori Atomica vengono costruiti con strutture che comprendono fino a 4 tipi di materiali. Prendiamo ad esempio i modelli Floor e Book 2: i telai sono composti da due differenti tipi di legno multistrato massiccio, vetro temperato ed acciaio inox AISI 304. Questo crea una struttura estremamente inerte ed immune a qualsiasi forma di vibrazione parassita. Anche a volumi elevati la struttura rimane completamente inerte poiché le materie di cui è composta non solo sono di qualità eccellente, ma possiedono anche caratteristiche meccaniche e di risonanza talmente differenti da “frenare” reciprocamente l’innesco di frequenze di risonanza.
Curvatura delle strutture
Altro elemento da cui dipende la fs di un pannello è se esso sia piatto oppure curvo. Le moderne tecnologie di lavorazione delle materie rendono possibile la costruzione di superfici curve in legno o altri pregiati materiali, dando l’opportunità di elevare a dismisura la rigidità e quindi l’altezza della fs di un cabinet. In tutti i diffusori Atomica le migliori macchine a controllo numerico vengono impiegate per rendere possibili tali forme, creando diffusori strutturalmente impareggiabili e al contempo incredibilmente piacevoli alla vista.
L’uso di superfici curve può essere portato all’estremo tramite l’adozione di un cabinet sferico. Siamo riusciti a raggiungere questo traguardo con i diffusori Atomica Giove, dove un programma di fresatura proprietario consente la creazione di una sfera fatta di durissimo legno massello.
Orientamento dei materiali
Materiali caratterizzati da una struttura orientata, oppure da una fibra (come il legno) possono essere incollati o fissati in più strati in modo da formare un pannello unico. Questo sistema viene utilizzato dai produttori di legname per realizzare multistrati e compensati. Ad esempio, il più comune tipo di multistrato di pioppo spesso 30 mm consiste in 12 strati di legno orientati in maniera alterna, pressati ed incollati. Questa procedura permette, grazie alla compensazione torsionale e di piegatura, di avere caratteristiche almeno quattro volte migliori dello stesso spessore di legno massello. In altre parole si avrà uno smorzamento, un’inerzia ed una frequenza fondamentale di risonanza migliore.
Nei diffusori Atomica Floor, Book 2 e Bookshelf XL il concetto di compensazione della fibra viene portato all’estremo, in quanto i telai sono composti da multipli layer di multistrato, pressati ed incollati tramite pressa oleodinamica con pressioni di svariate tonnellate, a seconda del modello. Quello che si ottiene è un telaio la cui parte lignea consiste in decine di strati di legno orientati alternatamente (oltre agli appoggi degli altoparlanti, fatti di altro tipo di multistrato ed incastrati a pressione nelle loro sedi). La composizione a layer permette anche di ottenere tipi di forme curve e bracing completamente inglobati nel telaio, oltre che forme ed efficacia neanche lontanamente immaginabili con i metodi classici.
Incollaggio, spinaggio ed avvitatura
Comunque si intenda procedere per fissare tra loro le parti di un cabinet, ovvero incollando, incastrando e/o avvitando, il costruttore avanzato si troverà di fronte ad un dubbio: otterrò una coppia di cabinet dalle caratteristiche meccaniche simili? Vista l’importanza dell’eguaglianza tra due diffusori richiesta dalla stereofonia, è normale che un progettista consapevole abbia un occhio di riguardo al modo in cui le parti del cabinet vengono fissate. Questa fase può creare dissimmetrie stereofoniche ben più gravi di quelle che di solito vengono evitate, ad esempio, selezionando ed accoppiando i componenti di un crossover.
Nei diffusori Atomica il problema viene affrontato grazie a macchinari e tecniche innovative, mai utilizzate prima nel mondo dell’audio.
Ad esempio le parti di un cabinet, che si tratti di legno, vetro o metallo, vengono selezionate e fresate a controllo numerico così come eventuali sedi di viti, bulloni o spinaggi di incollaggio. A questo punto i telai vengono accoppiati ed incollati nella stessa pressata, alla medesima pressione e per un tempo equivalente. Tutte le componenti di serraggio vengono invece avvitate con precisissimi utensili dinamometrici. Si ottengono così coppie di cabinet la cui tolleranza è a dir poco eccellente.
REFERENZE
- Ahnert W, Steffen F, “Sound Reinforcement Engineering”, 1999.
- Bailey AR, “Non-resonant Loudspeakers Enclosure”, 1965.
- Benson JE, “Theory and Design of Loudspeaker Enclosures”, 1972.
- Olson HF, “Direct Radiator Loudspeaker Enclosures”, 1972.
- Small RH, “Closed-Box Loudspeaker Systems”, 1972.
- Small RH, “Direct-radiator Loudspeaker System Analysis”, 1972.
- Zwikker C, Kosten CW, “Sound Absorbing Materials”, 1992.