Blog di Mauro Munzi

A volte ritornano… anzi sono ritornati

“Diversi” anni fa, correva il 1990, sulle pagine di AudioReview veniva pubblicato, ad opera del buon Pierfrancesco Fravolini, un articolo che illustrava le caratteristiche di un nuovo software ( VentPC ) specifico per il dimensionamento dei condotti reflex, la cui peculiarità era il calcolo dei profili a “clessidra” ma soprattutto il profilo esponenziale; l’obiettivo finale per entrambi era quello di permettere di realizzare condotti più corti a parità di superficie, oppure di utilizzare una superficie maggiore a parità di lunghezza. Va inoltre considerato anche il fatto che l’aumento progressivo della sezione all’ingresso e all’uscita del condotto ha come effetto benefico la riduzione delle turbolenze, soprattutto a pressioni più elevate, che si traduce in una riduzione della compressione e non ultimo della distorsione.

Non sto a dilungarmi su questo ultimo aspetto legato alle performance, soprattutto a livelli più elevati, ma c’è un’interessantissima pubblicazione dell’ AES intitolata Maximizing Performance from Loudspeaker Ports che illustra gli effetti benefici di avere le due estremità del condotto con un profilo più aerodinamico di quanto siamo comunemente abituati a vedere.

Il profilo esponenziale è stato applicato con successo a diversi progetti di AudioReview, e successivamente il calcolo è stato integrato anche nei software più moderni pubblicati dalla stessa casa; VentPC essendo un programma DOS è impraticabile allo stato attuale, a meno che qualche nostalgico non si diverta a creare una virtual machine con Windows XP :).

In tempi più recenti anche diversi produttori hanno optato per condotti con profili più aerodinamici, anche se con sviluppi diversi dall’esponenziale, soprattutto sui subwoofer, che com’è ovvio sono quelli che soffrono di più di eventuali compressioni a bassa frequenza e/o aumento della distorsione per le turbolenze nei condotti; L-Acoustics si può dire che sia pioniere in questo campo, inizialmente con SB28 e poi in modo più marcato con KS28 e tutti quelli che sono arrivati dopo, poi Nexo con RS15 e RS18 e a seguire RCF con 9004AS e TTS18A-II tanto per citarne un paio (qui abbiamo un condotto più a forma di clessidra) e JBL.

Personalmente mi è venuto in mente di usare un condotto esponenziale per realizzare un’unità di rinforzo dei bassi, basata sullo stesso woofer 18 Sound 15ND930 in versione 4Ohm che ho su un diffusore amplificato descritto su queste pagine; l’obiettivo è quello di avere una buona superficie totale con una lunghezza ragionevole, in modo che il volume del condotto non incida molto sul volume totale di 70l. Non si tratta di un subwoofer, ma di un rinforzo dei bassi, infatti la frequenza di accordo è 55Hz con F3 coincidente, ma lo vediamo magari in un articolo specifico.

Dato che l’autore di VentPc sul suo blog ha reso disponibili gli articoli dell’epoca con tanto di formule, mi sono preso la briga di convertire il listato presente nelle pagine in una macro VBA all’interno di un foglio di Excel, e di visualizzare su un grafico il risultato ottenuto. Ovviamente così com’è il grafico non è minimamente utilizzabile per produrre un profilo a dimensione reale, ma più avanti vedremo come riuscire a stamparlo con le sue dimensioni: come descritto nell’articolo il calcolo si occupa di metà del condotto in quanto è esattamente speculare rispetto al centro. 

Vediamo nel dettaglio la schermata di calcolo, in questo caso riferita al mio box da 70l accordato a 55Hz; come sempre trattandosi di un condotto che sfrutta uno dei lati della cassa si ottiene un allungamento “virtuale” dello stesso, tale per cui si può eseguire il calcolo per una frequenza più alta, mediamente il 15% quando il condotto è a pavimento, verificata più volte con la misura dell’impedenza in altri progetti: per questo nel foglio ho impostato 63Hz. 

Partendo dal lato dei dati di input notiamo i classici valori come il volume del box e la frequenza di accordo desiderata, poi quelli specifici per il calcolo del profilo esponenziale come lunghezza totale, lunghezza della sezione centrale, l’altezza, che in questo caso corrisponde alla larghezza interna del box, la sezione minima (calcolata), quella massima (poi vi spiego il perché di 120,2mm ), l’errore massimo che vogliamo ammettere, quello calcolato, ed infine la lunghezza equivalente del condotto se fosse un pezzo unico con la sezione massima (in questo caso 120mm); in pratica le celle con lo sfondo giallo sono quelle calcolate in automatico. Alla sinistra del pulsante che avvia il calcolo del profilo troviamo una lista per la selezione della quantità di assorbente acustico presente nel box, che ovviamente ha come effetto collaterale un aumento fittizio del volume totale (riduzione della lunghezza o aumento della sezione); oltre a Vuoto, ho aggiunto altre due voci Minimo e Tipico, dove il primo corrisponde alla copertura con materiale fonoassorbente di tre pareti interne per un incremento di volume stimato intorno al 4%, mentre il secondo che prevede la copertura di tutte le pareti interne corrisponde ad un aumento di volume valutato intorno all’ 8%. Non ho preso in considerazione l’opzione che prevede il riempimento totale del box in quanto per un Bass Reflex non ha senso.

Passando alla zona dei calcoli del profilo abbiamo:

• la colonna F che identifica la distanza dal punto 0 in mm (da 0 a metà di Lc in un solo step ovviamente)
• la colonna G che esprime la “riduzione” del condotto rispetto alla dimensione massime per ogni punto F
• la colonna H semplicemente riporta la dimensione massima per ogni punto F, in modo da avere una linea dritta sul grafico come se fosse il lato della cassa dove ricaviamo il condotto
• la colonna i che in sostanza è la dimensione del condotto per ogni punto F; alla fine diventa la dimensione massima dello stesso

Nel calcolo ho previsto 180 punti, sufficienti quindi a creare un condotto con una lunghezza totale di 360mm, più che adeguato per la maggior parte dei calcoli, ma nulla vieta di personalizzarsi il codice ed altri pezzi del foglio visto che non c’è nulla di nascosto e nulla di protetto: è tutto nella macro associata al pulsante e i nomi che rispecchiano la quantità di assorbente acustico sono elencati nel secondo foglio .

Prima accennavo alla sezione massima di 120,2mm per avere una sezione calcolata pari a 120mm; a differenza del VentPc che usa sempre la sezione massima impostata come ultimo pezzo del profilo, in questo foglio la sezione massima è quella che risulta dal ciclo di calcolo, risultando cosi ancora più preciso: uso in pratica il valore della colonna H per considerare la sezione massima, non quello impostato nella cella D8, che può servire per piccoli aggiustamenti. Nel mio caso specifico inoltre ho giocato con la lunghezza totale e la lunghezza centrale sia per avere un’espansione più progressiva sia per avere lo “spessore” della riduzione con una dimensione facilmente realizzabile con pannelli di legno sovrapposti: qui infatti vediamo uno spessore di 40mm facilmente realizzabile con due pannelli di multistrato di pioppo da 20mm. Una volta realizzata una doppia dima da mettere ai 2 lati del condotto sarà necessario effettuare un bel lavoro di levigatura per raggiungere il profilo finale.

Nell’immagine qui sotto si vede il profilo del condotto all’interno del box

Se invece di attribuire un profilo esponenziale si modifica la macro in questo punto

si trasforma il tutto in un profilo lineare, a “clessidra”; non esagerate con il moltiplicatore altrimenti si ottiene un andamento troppo ripido. In questo caso la larghezza massima è fuori controllo, in quanto governata solo dalla progressione lineare del condotto, per cui si dovranno fare più tentativi per arrivare a quella desiderata.

Vediamo ora come prendere l’output del grafico e renderlo stampabile a dimensione reale, cosi che si possa ritagliare una prima sagoma di carta dalla quale partire per la realizzazione del profilo; con Snipping Tool di Windows, o altri strumenti simili, in pratica si ritaglia il condotto ai suoi limiti (ecco perchè traccio anche la linea della larghezza massima sul grafico) come nell’immagine seguente

Successivamente in un editor di immagini si crea una nuova immagine della dimensioni corrette (120mm x 103mm in questo caso) e si incolla da Snipping Tool: l’immagine sotto è il risultato dell’operazione File->Nuovo da Photoshop con l’opzione “Clipboard”

Poi menu Immagine->Dimensione Immagine per impostare le dimensioni corrette, svincolando le dimensioni: a questo punto su stampa il risultato a dimensione reale, magari non si otterrà una precisione micrometrica ma in ogni caso anche una tolleranza di qualche decimo di Hertz non cambia l’accordo del box, al limite si aggiusta aggiungendo o togliendo piccole quantità di assorbente acustico.

Nel secondo foglio c’è anche un grafico che prevede, per lo stesso calcolo, il profilo esponenziale su entrambi i lati, nel caso in cui ad esempio si voglia realizzare un condotto centrale per un box con doppio woofer, purtroppo però non sono riuscito fare scalare l’asse orizzontale in automatico come nel primo foglio (non sono un genio di Excel 🙂 ).

Come ultime immagini ecco la misura reale della stampa dopo le operazioni di “imaging” descritte prima, dove non avevo ancora impostato il colore nero dei bordi del grafico che permette ancora più precisione durante il taglio dell’immagine.

Per chi fosse interessato il foglio è disponibile a questo link