Soprattutto se sono amplificati, di marche diverse e/o con DSP diversi

Mi è capitato spesso di vedere in diversi eventi all’aperto, ed io stesso a volte ho dovuto farlo, di vedere sitauzioni  in cui per aumentare il livello di pressione sonora totale vengono disposte più coppie di diffusori affiancati, anche di marchi diversi. Sommariamente va tutto relativamente bene quando sono diffusori, identici attivi o passivi che siano, come nel mio caso che avevo 2 coppie identiche; ma cosa succede nel momento in cui afficanchiamo elementi amplificati diversi tra loro come marca o addirittura di modelli diversi?

In questo specifico caso non andrò a verificare gli effetti del “comb filtering” (filtro a pettine), sempre in agguato anche con diffusori identici a causa della distanza tra DX e SX e/o per la presenza di pareti riflettenti che complicano ulteriormente la situazione, ma piuttosto degli effetti indotti da differenti ritardi introdotti dai moduli amplificati che spesso generano situazioni “drammatiche” e irrisolvibili; della serie “ho messo 4 casse ma si sente male” o “ho messo 4 casse ma non è cambiato praticamente nulla rispetto a 2”.

Usando il setup descritto in Smaart con il mixer Behringer XR18 mi sono messo a misurare le mie due casse amplificate, fate in questo modo:

Due diffusori abbastanza differenti in tutto, dimensione del woofer, del driver, frequenza di incrocio, dispersione delle due trombe, potenza dei due moduli ed anche DSP.

Nella foto seguente vediamo la disposizione delle due casse, si intravede il microfono ad 1 metro di distanza, ad un’altezza corrispondente grossomodo ail centro di emissione dei 2 diffusori, dove il woofer e la tromba praticamente si toccano.

PRIMA

Queste sono le loro due risposte, in giallo quella con il woofer da 12” in blue quella con il woofer da 15”, con quest’ultima con un livello leggernente più alto, per compensare la differenza di potenza erogata ed arrivare al limiter grossomodo contemporaneamente

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il consistente buco intorno ai 50Hz è sicuramente dovuto a qualche riflessione strana che annulla l’emissione a quelle frequenze, dal momento che anche la fase evidenzia un andamento anomalo in quella zona.

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Un andamento abbastanza classico per dei filtri tradizionali, ed anche abbastanza uniforme tra i due diffusori, che nel caso di affiancamento lascia presumere un ottimo accoppiamento in gamma bassa e media ed un buon andamento in gamma alta.

Dopo avere abbasato di 6dB il segnale di uscita del mixer, per fare in modo che la risposta globale si sovrapponga ( 2 casse che emettono insieme causano un incremento di 6dB), rifaccio la misura con entrambe i diffusori in funzione, e questo è il risultato (traccia bianca)

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Un po’ un disastro… Abbiamo una buona somma fino a 1000Hz e a parte un po’ di irregolarità a partire da 1500Hz a circa 6300Hz abbiamo un buco consistente, che riguarda anche le zone limitrofe sopra e sotto, come se fosse l’intervento di un equalizzatore a quella frequenza con un Q abbastanza basso; l’effetto visivo è come se in quella zona con centro a 6300 ci fosse un’inversione di fase.

A questo punto vado a ricontrollare i dati di Smmart e vedo che la misura ha riportato 5,52ms di ritardo per la cassa con il 15” e 5,44ms per quella con il 12”; 0,08ms di differenza, praticamente 2,75cm, come se il diffusore da 15” fosse arretrato di quella distanza rispetto a quella da 12”.

Una distanza praticamente irrisoria, ma in campo audio non è cosi piccola come sembra; facendo un rapido calcolo troviamo infatti che a 6300Hz la lunghezza d’onda  è 5,46cm (344m/6300Hz),  praticamente poco meno del doppio dei 2,75cm che sono stati rilevati dal software. Quindi i 2,75cm corrispondono ad un inversione di fase di 180° a quella frequenza.

A questo punto “ritardo” il segnale della cassa da 12” di 0,08ms (2,75cm) e rifaccio la misura…

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Adesso ci siamo, con l’aggiunte di quel piccolo ritardo abbiamo ottenuto una sovrapposizione molto buona, quasi perfetta, considerando comunque che stiamo parlando di 2 diffusori completamente differenti.

Incuriosito provo a girare le casse di circa 30° fuori asse rispetto al microfono, come nella figura seguente e rifaccio le misura

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La risposta iniza a calare a partire da circa 4500Hz per poi rimanere abbastanza costante a circa –6dB a partire da circa 6500Hz, ma in questo caso siamo al limite della dispersione orizzontale di almeno una delle 2 trombe, quindi tutto nella norma.

Fin qui tutto bene, nonostante siano due casse totalmente diverse il fatto di usare la stessa tipologia di filtri e DSP molto simili i risultati sono molto buoni.

Vediamo ora cosa succede con 2 casse totalmente diverse, confrontando la mia con il woofer da 12” ed una RCF ART712-A MK4. che tra l’altro adotta fiiltri con tecnologia FIR Phase a fase costante

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Le risposte singole sono di nuovo abbastanza sovrapponibili (gialla mia, blu RCF), sebbene l’ RCF evidenzi un po’ meno mediobassi (anche rispetto alla 715), cosa percepibile anche ad orecchio.

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Aquesto punto riprendo la somma delle 2 risposte con le modalità viste prima e… disatro.

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Praticamente problemi su tutto lo spettro di frequenze, inoltre si evidenzia un buco pesante a 73Hz che intacca anche le basse frequenze limitrofe: ad orecchio uno strazio; anche il grafico della “coerenza”, la traccia rossa in alto, è molto irregolare.

Andando a verificare i dati abbiamo sempre 5,44ms per la mia e 7,5ms di ritardo per l’RCF, 2,06ms di differenza; a questo punto ho provato a giocare un po’ con iritardi sulla mia cassa da 12” e l’unico che ristabilisce un minimo di decenza è un ritardo nell’intorno del doppio di quello rilevato dal software, pari praticamente ad un onda completa nella zona del buco a bassa frequenza.

Questa è la risposta con 4,12ms di ritardo

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In questo modo abbimo sistemato la parte bassa , ma rimangono comunque tantissime irregolarità su tutta la gamma, e quindi una scarsa attitudine a lavorare insieme per queste 2 casse.

In questo articolo vediamo come usare il software di misura Smaart con il mixer Behringer XR18, senza ricorrere ad ulteriori schede audio; la stesso principio può essere applicato anche alla versione X18 e X32, cosi come ad esempio ai modelli Midas MR18 e M32, con i quali fondamentalmente condivide il principio di funzionamento (Midas e Behringer e molti altri fanno parte della holding Music Tribe, fondata da Uli Behringer) .

Grazie all’ingresso USB il Behringer XR18 può essere usato sia come un registratore a 16 tracce oppure come una scheda audio 8+8, 8 ingressi e 8 uscite; ed è proprio questa caratteristica che può essere sfruttata per configurare Smaart e misurare la “transfer function” di un diffusore (risposta + fase), oppure per allineare SUB e satelliti, SUB nelle varie configurazioni (End- Fire, Gradiente, Cardioide) e attività simili.

Smaart, attualmente alla versione V8, è un software di analisi FFT multicanale universalmente impiegato in campo audio professionale da diversi anni, dal costo di circa 1000$, che successivamente è stato affiancato da Smart DI in versione a soli 2 canali; nel caso in cui non sia necessario misurare la risposta in più punti, ad esempio fronte e retro di un subwoofer cardiode, offre le stesse funzionalità ad un costo decisamente inferione, 600$, differenza non da poco nel caso di impiego a livello hobbystico/dilettantistico. Sono comunque disponibili le versioni demo dei due software, ed in questo periodo di emergenza sanitaria la valutazione è stato estesa a 90 giorni rispetto ai canonici 30.

Mi fa estremamente piacere inoltre riportare che RCF nella sua recente versione 4.0 del software RDNet, per la gestione dei diffusori che lo supportano, ha introdotto la stessa funzionalità e per di più in modo del tutto gratuito, è sufficiente registrarsi sul sito per procedere al download e all’installazione del software; in un prossimo articolo vedremo anche come usare RDNet per ottenere gli stessi risultati.

Fatta questa introduzione veniamo alla parte pratica dell’articolo iniziando ad installare tutto quello che ci serve:

Una volta completata l’installazione passiamo alla configurazione iniziando da Smaart, che tra l’altro essendo in versione demo non permette di salvare i settaggi e ad ogni apertura del programma si riparte da 0

All’apertura ci viene chiesto di configurare Input e Output: questo il dettaglio dell’ Input con selezionati i canali 1 e 2

Per comodità sull’ Ouput ho messo i canali 15 e 16, ma può essere usato qualsiasi altro canale; oltre all’ingresso AUX dell’ XR18 ho al massimo 10/12 canali usati, così in caso di necessità mi posso tenere salvata la configurazione.

Fatto questo bisogna passare sulla pagina “Measurement Config” e creare una nuova configurazione cliccando sul pulsante “New TF Measurement”

Diamo un nome e poi OK e di nuovo OK per chiudere il configuratore

Sulla schermata principale poi bisogna cliccare sul pulsante “Transfer” per arrivare alla schermata che ci serve per le misure

L’ultima configurazione necessaria su Smaart a questo punto è quella del generatore; cliccando su “Signal Generator” si apre la relativa finestra e qui io ho impostato il livello di segnale a -15dB e abilitato anche l’uscita “Aux” tramite il canale 16, cosi da ritrovarmi lo stesso segnale sulle uscite L e R del mixer.

Passando al Behringer XR18 e al suo software partiamo dal canale 14 al quale ho deciso di collegare il microfono Behringer ECM8000, configurato con un guadagno di +30dB ed il Phantom Power +48V acceso; nell’immagine si vede anche il livello del canale 15 impostato a 0dB (Main out di Smaart) e il master a -8dB, ma quest’ultimo è arbitrario e dipende dal volume globale

Il canale 15, che ricordiamo essere il “Master” di Smaart, deve essere configurato per ricevere il segnale dall’ingresso USB e non da quello analogico, in questo modo

Adesso dobbiamo fare in modo di rimandare a Smaart i 2 segnali, quello del CH14 del microfono che rappresenta la “misura” e quello che arriva dal master sul CH15, che oltre ad andare ad alimentare le casse deve tornare come “riferimento”; per questo ci fanno comodo le uscite BUS dell’ XR18 che però in questo caso devono essere dirottate ai canali USB Send del mixer, come evidenziato nelle prossime 3 immagini.

Configurazione degli USB Send per mandare il BUS1 e il BUS2 agli ingressi 1 e 2 configurati in Smaart

Dalla finestra principale di X-Air Edit cliccando in alto a destra su In/Out e poi su USB Send dobbiamo configurare BUS1 e BUS2 per andare su USB 1 e USB 2.

A questo punto è chiudiamo la finestra In/Out ed è tutto pronto per potere catturare le nostre misure, l’unica cosa che conviene fare prima di procedere è tarare il segnale di riferimento in Smaart, per evitare che sia troppo basso o troppo alto. Per fare questo bisogna accendere il generatore di segnale e verificare che il segnale di riferimento abbiamo un valore opportuno, come nell’immagine seguente, dove siamo appena al limite della zona gialla per il riferimento (R); in caso di necessità si può agire o sul livello del generatore oppure sui livelli del mixer. Successivamente si dovrà regolare il livello del segnale in arrivo dal microfono (M) per essere molto simile al riferimento e avere un grafico a cavallo dello 0dB

Di seguito un immagine di alcune misure fatte in ambiente su 3 diversi diffusori: RCF ART-715 MK4 (Giallo), Yamaha DSR 115 (Rosso) e la mia cassa con 18Sound 15ND930 + RCF ND840 su tromba HF94 e Powersoft Litemod (Verde).

Con Powersoft, RCF e 18Sound

 

Dopo avere sperimentato, con buoni risultati sul campo, la costruzione di un diffusore di media potenza con woofer da 12″, da usare anche come monitor da palco, mi sono buttato sul progetto di una nuova cassa che avrebbe dovuto avere una buona potenza, un woofer da 15″ ed un driver con bobina da 3″.
Fermo restando il modulo amplificato con DSP rigorosamente Powersoft il lavoro maggiore è stato scegliere quali altoparlanti utilizzare. Per il woofer la scelta è stata abbastanza semplice, visto che non sono molte le case che offrono componenti a 4Ohm (per sfruttare la massima potenza del modulo) con buone prestazioni e soprattutto con magnete in neodimio, così da tenere un po’ sotto controllo il peso; lo scontro finale è stato tra il 18Sound 15ND930 e l’RCF MB15N301 usato come ricambio per alcuni diffusori, entrambi da 500W RMS, bobina da 75mm ed efficienza simile, ma con un leggero vantaggio dell’RCF nella zona tra 60HZ e 80Hz, almeno a parità di volume ed accordo simulati.
Ho inizialmente optato per l’RCF, anche per il listino inferiore di circa 70€, ma al momento dell’ordine il fornitore mi ha prospettato tempi di attesa abbastanza lunghi; mentre rimuginavo sul da farsi ecco che mi si presenta l’occasione (botta di c..o) di una coppia di 15ND930 ex-demo, tra l’altro nella rarissima versione HD (credo sia un OEM) presso Laboratorio Musica di Vanis Dondi, dove tanto ci dovevo andare per i moduli amplificati; nella versione HD anche il retro della membrana è impermeabilizzato.
Devo dire che al di là dell’affare questo Woofer mi ha subito soddisfatto anche per la costruzione; il complesso magnetico non è un unico blocco di neodimio interno alla bobina, rinchiuso dentro una calotta di lamiera, ma una serie di pasticche dello stesso materiale disposte intorno alla bobina stessa, che trasmettono il calore generato ad una sorta di dissipatore posteriore a sua volta solidale con il cestello. Una costruzione molto simile ai complessi magnetici dei più rinomati componenti Focal  Hi-End; inoltre i “raggi” del cestello sono molto più sottili dello standard ed in numero doppio, evidentemente per ottenere la minore contropressione possibile durante i movimenti e per un maggiore controllo delle riflessioni genereate dal cestello stesso.
Ecco un paio di foto del complesso magnetico recuperate in rete


Per il driver il percorso è stato un po’ più difficile, ma avendo ad un certo punto optato per RCF visto che ho voluto la tromba HF94 avevo solo l’imbarazzo della scelta; ho preso quindi il modello ND840, che nel frattempo ho visto montato su diversi modelli ( Art 735-A MK-4, HD 35-A, HDL 28-A e altri ) e con frequenze di taglio molto basse.

Tra l’altro volendo esagerare nell’elenco delle caratteristiche, il 15ND930 ha un’escursione superiore (7,5mm contro 6mm), un BxL superiore (23,8 contro 19,2) ed il doppio anello di demodulazione (DDR) per ridurre la distorsione da non linearità.

Veniamo al modulo amplificato, come detto Powersoft come scelta, mancava solo il modello, per avere una buona potenza ma senza esagerare; e qui l’occhio cade sul LiteMod.

Dalle specifiche un bell 800W+400W usando un carico asimmetrico, 2x600W a 4Ohm e 1200W a ponte su 8Ohm; ma mettiamo un attimo i piedi per terra ed evitiamo di fare come i produttori che dichiarano ormai potenze esagerate per le casse amplificate… e poi sentire in giro gente che rimane delusa dalle aspettative, anche da marchi blasonati.

Ormai tutti i produttori per finali in classe D ( che siano moduli o amplificatori ) dichiarano la potenza con le specifiche EIAJ, che prevede l’uso di 1 canale e 10 treni d’onda a 1KHz, ossia un picco di 10ms a 1KHz, questo perché si riesce a sfruttare a pieno la carica dei condensatori di alimentazione. Chissà cosa se ne fa uno di un picco del genere per capire la potenza reale di un amplificatore! Anche perché la maggior parte dei finale in classe D con un segnale sinusoidale, soprattutto se a bassa frequenza, “detonano”.

Quindi, memore anche di una precedente esperienza con un DIGIMOD 3004PFC4, ho messo mano alla legge di Ohm e preparato un foglio di Excel con quattro calcoli in croce, partendo dal presupposto che per il LiteMod viene dichiarato un Cosφ (fattore di potenza) pari a 0,9 al quale ho aggiunto un’ulteriore perdita interna di circa l’8%

Ecco quindi i risultati del calcolo

Wow! Quindi un diffusore da 617W+308W, 925W RMS ossia 1850W di picco come va di moda adesso! eh no… il canale del driver deve essere limitato alla potenza RMS del driver se non lo si vuole “friggere” in caso di segnali continui molto lunghi, quindi 110W, volendo esagerare si può pensare ai 220W “program power” come da specifiche. Discorso diverso per il woofer, dove il limiter RMS serve più che altro a non fare “spernacchiare” e/o distruggere l’ampli; ma questi settaggi li vedremo piu avanti, tanto il limiter sui woofer non lo mette nessuno e sui driver sono in pochi… per questo sono molto diffuse le “fritture” di driver.

Decido quindi di mettere il modulo sotto test, collego 2 pacchi di resistenze come al solito, una da 4Ohm e l’altra da 8Ohm, e gli sparo dentro diversi treni di un segnale RMS a 100Hz (cosi vediamo come anche come si comporta alle basse frequenze) per 3/4s con un tempo morto di 10s tra uno e l’altro.

Oltre che al tester e all’oscilloscopio l’ampli era collegato anche al suo software di gestione Armonia; guardando i tre insieme noto che i primi accenni di clipping avvengono a 70V di picco, corrispondenti a 49,5V RMS, ne più ne meno quello calcolato dal foglio, 612W+306W… sono già soddisfatto. Ecco l’immagine catturata da Armonia alla potenza RMS

Mi spingo oltre e imposto un un’impulso di 100ms ad intervalli di 1s e riesco ad arrivare fino a 75V di picco, dopodiché intervengono le protezioni che spengono il canale in caso di prolungata presenza di segnali RMS; fatti i dovuti calcoli siamo a 700W+350W; qualsiasi impulso musicale non avrà mai la perfetta forma di una sinusoide quindi questa protezione non entrerà mai a disturbare in condizioni normali, a meno che l’ampli abbia problemi, anche in presenza di ripetute accensioni della spia del clipping.

Quindi arrotondando abbiamo 600W+300W RMS “reali” e va già molto bene cosi, per tutto il resto che viene in più grazie all’andamento del segnale musicale ringrazio ma non mi interessa molto… sono sicuro che se metto al banco diversi moduli di diffusori commerciali da mille e mille Watt schiantano prima.
Ultima nota, provando l’ampli in stereo su 4Ohm si raggiungono circa 440W per canale, corrispondenti a 880W a ponte su 8Ohm, che corrispondono grossomodo ai limiti di corrente RMS erogabili dall’alimentatore; un rapido sguardo al foglio Excel per trovare conferma anche a livello teorico.

Per quanto riguarda la cassa vera e propria non c’è nulla di trascendentale, si tratta di un comunissimo bass reflex in 65l effettivi, accordato a 58Hz, realizzato in MDF da 15mm e verniciato con la Warnex; l’unica particolarità è la forma Wedge speculare, che in caso di uso come monitor permette di avere affiancati i Woofer o i Driver, come già avevo fatto per quella con il 12″. Ho tenuto la frequenza d’accordo un po’ più alta di quanto suggerito dai vari software di simulazione (55Hz) per compensare un po’ quella leggera perdita che ho descritto sopra, e che eventualmente mi permette di equalizzare un po’ in una zona molto energica senza aumentare troppo l’escursione. Tanto poi per gli impegni più gravosi c’è sempre il clone dell’ RCF SUB 8004-AS da mettergli sotto, tagliato a 70Hz o giù di lì…

Vediamo ora qualche foto

Prossimamente aggiungo qualche dettaglio sulle impostazioni dei limiter e se mi riesce qualche grafico della risposta in frequenza, magari confrontandola anche con quella di qualche diffusore commerciale se i miei amici me li prestano 😃

Aggiornamento del 16/11/2020

Come anticipato tempo fa, in questi giorni sono riuscito a rilevare la risposta in frequenza del diffusore, tramite la versione demo di Smaart V8 collegato al mixer XR18 della Behringer (a breve farò anche un articolo per vedere come configurare ingressi e uscite ).

Dal momento che avevo in casa le RCF ART 715-A MK4 di un mio amico ne ho approfittato per fare un ultimo aggiustamento della risposta in frequenza (poca roba), in particolare sul Woofer per rendere la risposta simile a quella dell’ RCF, ma con un po’ meno presenza tra i 700Hz e i 1000Hz dove a mio giudizio l’ RCF evidenzia una leggera “nasalità”.

Ecco la risposta dei 2 diffusori, in giallo la ART 715-A MK4 e in verde la mia; quello che si nota è un leggero buco a12.5KHz del mio driver ND840 che rispecchia pienamente il foglio delle specifiche e una leggera prevalenza della mia a 65Hz che sinceramente non mi aspettavo visto il QT molto basso del 15ND930, oppure l’ RCF ha un passa alto un po’ più aggressivo del mio che è impostato a 35Hz.

Dal grafico della fase della casa RCF si nota il comportamento del filtro FIR che praticamente a partire dai 200Hz rimane molto costante, a cavallo tra i 180° e i -180°.

Dal momento che il DSP Lite permette di memorizzare 4 preset riporto anche le risposte degli altri 3 settaggi rispetto al primo che ho arbitrariamente chiamato FLAT.

Il Secondo preset di chiama VOICE (curva rossa), dal momento che lascia leggermente più libero il driver per avere una leggera enfasi tra i 900Hz e i 2.5Khz

Infine gli ultimi 2 preset, BOOST in blue e D-CONTOUR in celeste (“copiato” da Yamaha); BOOST usa un PEQ con Q 1.41 a 58Hz ( la frequenza di accordo = poca escursione) +4dB con filtro passa alto spostato a 40Hz di tipo Butterworth 18dB/Oct, mentre D-CONTOUR usa un filtro Low Shelving a 300Hz con Q 0.5 +4dB, High Shelving a 8000Hz con Q 0.7 +4dB sull’ingresso e un passa alto a 40Hz di tipo Butterworth a 24dB/Oct per proteggere ulteriormente da eccessive escursioni vista l’enfasi diffusa su tutta la gamma bassa.