Come scegliere gli altoparlanti in un sistema di diffusione sonora?

della Redazione

Nella progettazione dei sistemi di diffusione sonora, uno degli aspetti problematici è la scelta del tipo di altoparlanti, del loro numero e posizionamento. Spesso ci si limita a considerarne la “potenza”, senza però avere chiaro cosa questo parametro esprima. Con una certa approssimazione, potremmo definire la “potenza” come la quantità di potenza elettrica che l’altoparlante assorbe in determinate condizioni di impiego: come ciò si traduca in capacità di sonorizzare una determinata area, spesso però non è chiaro. Per una scelta ponderata, occorre considerare altri elementi, partendo da una profonda comprensione della percezione dei suoni.

In definitiva, quali sono i parametri da considerare nella scelta di un altoparlante?

Risponde Filippo Gambino, CEO presso Ermes Elettronica

Essenzialmente due: a) il rumore ambientale (in dB) nel punto più distante dall’altoparlante in cui il suono deve essere distinguibile; b) la distanza di questo punto dall’altoparlante. Supponiamo di realizzare un impianto di diffusione sonora su una zona a sviluppo lineare (es. per diffondere annunci in un lungomare o lungo la recinzione perimetrale di uno stabilimento industriale o in corrispondenza dei binari di uno scalo ferroviario). Il sistema ottimale è posizionare lungo il percorso una serie di pali ed installare su ciascuno di essi una coppia di trombe contrapposte, in modo che ciascuna delle due copra una certa distanza a destra e a sinistra del palo (vedi foto). Il successivo palo sarà posto rispetto al precedente ad una distanza doppia della copertura ottenuta con la singola tromba, in modo che ci sia una continuità di copertura sonora e così via. Il tutto tenendo presente che, ad esempio, se si usa una tromba da 20W che genera una pressione sonora di 103 dB ad un m ed il rumore ambientale di fondo a 32 m dal palo è di 65dB, basta un palo ogni 64 m circa. Se il rumore ambientale di fondo supera invece i 65dB, si dovranno ravvicinare i pali in modo che nel punto intermedio tra i due la pressione sonora generata da ciascun altoparlante superi di almeno 8/10dB il rumore di fondo. 

Le caratteristiche più importanti dell’orecchio umano rispetto alla percezione dei suoni sono:

• Frequenza – l’uomo sente suoni nella gamma da 20 Hz a 20.000 Hz e ha la massima sensibilità da 1 kHz a 5 kHz. Per convenzione, le misurazioni dei diversi parametri che contribuiscono a definire un sistema sonoro si riferiscono alla frequenza di 1 kHz. Se quindi il sistema di diffusione sonora da realizzare è destinato essenzialmente alla diffusione del parlato (es. annunci in aree pubbliche), utilizzare altoparlanti con una risposta in frequenza a larga banda ridurrebbe l’efficienza del sistema, in quanto parte della potenza elettrica verrebbe impiegata per riprodurre frequenze alle quali l’orecchio è scarsamente sensibile. Se viceversa il sistema di diffusione sonora viene utilizzato per diffondere musica di sottofondo (es. hall di un albergo) la scelta di un altoparlante a larga banda è necessaria.

• Minima e massima pressione sonora – il suono viene percepito grazie alla generazione di onde sonore che esercitano una pressione sugli organi sensibili dell’orecchio. Affinché un suono possa essere percepito in maniera ottimale, deve esercitare un valore minimo di pressione sonora e, allo stesso tempo, non deve superare un valore massimo. Il limite di udibilità inferiore per la pressione sonora è assunto come 0dB e il limite superiore, per convenzione, è considerato a 80dB - che è il livello di pressione sonora al di sopra del quale l’orecchio può subire danni permanenti in caso di esposizione prolungata.

• Tipo di unità di misura - al variare della pressione sonora la sensibilità dell’orecchio umano non è lineare ma logaritmica,di conseguenza per misurare la pressione sonora generata in un punto da una sorgente acustica si è convenuto di utilizzare il decibel (dB) che, essendo un’unità di misura logaritmica, meglio descrive l’andamento delle grandezze in gioco.

• Capacità di distinguere i suoni - se un suono esercita sull’orecchio una pressione confrontabile con quella esercitata dal rumore di fondo ambientale, il suono non sarà distinguibile dal rumore ambientale e non sarà percepito. Per risultare percettibile all’orecchio umano, la pressione sonora di un segnale audio superare di almeno 3 dB il rumore di fondo; per essere chiaramente intelligibile deve superarlo di almeno 10dB.

LA PROPAGAZIONE DEI SUONI

In uno spazio libero, in assenza di ostacoli, il suono generato in un punto si propaga con onde circolari che hanno il loro centro nel punto in cui il suono è stato generato. L’energia generata dalla pressione sonora si deve quindi distribuire su una superficie sempre più vasta man mano che ci si allontana dal punto di generazione del suono e questa superficie (circonferenza) cresce con il quadrato della distanza dal punto di generazione del suono (raggio della circonferenza). Di conseguenza, la pressione sonora generata in un singolo punto si attenua con il quadrato della distanza dal punto di emissione sonora. Tradotto in termini di misura della pressione sonora, questo significa che la pressione sonora misurata in dB diminuisce di 6dB ogni volta che si raddoppia la distanza percorsa dal suono. Per consentire il calcolo della pressione sonora ad una certa distanza dal punto di installazione di un altoparlante, i costruttori forniscono il valore di pressione sonora che l’altoparlante genera a 1 m. In realtà nel calcolo della pressione sonora generata da un altoparlante ad una determinata distanza entrano in gioco molti parametri ma, in prima approssimazione, si può dire che se ad es. si usa un altoparlante a tromba da 20W che genera una pressione sonora di 103 dB ad un m, ad una distanza di 2 m. dalla tromba la pressione sonora sarà 97dB, 4 m. 91 dB e 32 m. 73 dB e così via. I calcoli sono approssimativi perché non ci si troverà mai in un’area libera, dunque il suono dell’altoparlante non si diffonderà mai in modo circolare ma secondo un ben definito lobo di propagazione tipico di ogni altoparlante.

COME SCEGLIERE GLI ALTOPARLANTI

Alla luce di quanto sopra, è chiaro che nella scelta di un altoparlante è importante considerare la pressione sonora generata ad 1 m e non la potenza dell’altoparlante; infatti, la pressione sonora generata da un altoparlante ad 1 m non dipende solo dalla potenza in watt, ma da molti altri parametri costruttivi, tanto che spesso altoparlanti con potenza in watt molto diversa generano pressioni sonore ad 1 m molto simili. Un elemento fondamentale da prendere in considerazione è il rumore di fondo presente nel punto in cui il suono deve essere percepito. Infatti, prendendo in considerazione un altoparlante che genera una pressione sonora di 73dB a 32 m, se nel punto posto a 32 m (dove si vuole distinguere il suono) il rumore ambientale di fondo è di 75dB, il suono non sarà assolutamente udibile; se è di 70dB sarà appena percepibile, mentre se è di 65 dB il suono sarà chiaramente distinguibile.