Posts contrassegnato dai tag ‘Array’

Perchè più diffusori tradizionali (Point Source) affiancati sono controproducenti…

Pubblicato: 9 luglio 2023 in Array, Diffusori, Line Array
Tag:, ,
3

In poche parole suonano male, per non dire termini peggiori..

Mi capita con una certa frequenza, tra band, orchestre, tributi e manifestazioni varie, di vedere configurazioni di diffusori come se fossero buttati li per caso sopra e intorno al palco, pensando che magari quella disposizione possa aiutare a coprire l’area interessata. In realtà sono totalmente controproducenti dal punto di vista sonoro, in quanto danno vita a risposte altamente irregolari, se paragonate a quella del singolo diffusore, e si sentono veramente male; avete presente quel tipico suono metallico? Ecco, questo è il risultato di una serie di cancellazioni di fase, soprattutto a frequenze medio alte, che si verifica anche stando di fronte ad un gruppo di diffusori per effetto della distanza tra i centri degli altoparlanti ed il punto di ascolto. Si tratta degli effetti collaterali del cosiddetto filtro a pettine (comb filter) tale per cui, in base alla distanza del punto di ascolto dai centri di emissioni, alcune frequenze arrivano in fase e si sommano correttamente, mentre altre arrivano sfasate e si annullano, con il fenomeno che si ripete a multipli di una determinata frequenza di riferimento; non sto a dilungarmi sulla descrizione in quanto la rete è piena di descrizioni per quanto riguarda il comb filter.

Anche quando la soluzione si presenta esteticamente piacevole, entro certi limiti, perché i diffusori sono ben disposti e ordinati, il problema è sempre dietro l’angolo, e nemmeno tanto nascosto.

Vediamo come esempio un’installazione che prevede 4+4 diffusori ai fianchi di un palco. accompagnati da altrettanti subwoofer, sempre affiancati e gruppi di 4 ai lati del palco; non mi soffermo sugli effetti collaterali negativi di una tale disposizione dei subwoofer in quanto già presentati in un precedente articolo intitolato “Perchè i subwoofer vanno messi al centro del palco“.

Per la simulazione della dispersione, della risposta in frequenza e di eventuali problemi useremo Ease Focus 3, che tramite il supporto dei file (.GLL) forniti dai produttori rende possibile effettuare queste previsioni a tavolino, e ovviamente verificare cosa cambia modificando alcuni parametri. Per questa simulazione ho usato i file forniti dalla RCF per i seguenti diffusori:

  • ART 715 MK II, quelli della IV sembrano essere non “licenziati” ma poco cambia ai fini dell’esperimento
  • SUB 8004AS
  • HDL 20-A

Nell’immagine riportata di seguito vediamo la configurazione descritta sopra; la zona interessata ha forma circolare perché per comodità sono partito da una precedente simulazione che avevo fatto per la piazza del mio paese, che ha grossomodo una forma circolare con un diametro di circa 28m, il risultato finale comunque è sempre lo stesso.

Notiamo i 4 diffusori per lato affiancati disposti sopra i subwoofer e 3 microfoni, quello rosso (3) che indica grossomodo la posizione del mixer/console, quello blu (1) in linea con il precedente ma spostato indietro di circa 4m e quello verde (2) alla stessa distanza del blu ma esattamente al centro dei 4 diffusori che ha di fronte; ovviamente il microfono rosso indica anche il punto dove normalmente si esegue la taratura del tutto. I diffusori sono posizionati con la loro base a 2m di altezza, anche perché il suono dovrebbe “passare” sopra le teste delle persone per raggiungere il fondo della zona di ascolto; già la presenza di persone nell’area cambia le carte in gioco rispetto a quando si effettua la taratura con l’ambiente vuoto, se poi si mettono i diffusori a poco più di 1m con i driver delle alte frequenze che puntano nelle orecchie (già visto) siamo spacciati, e poveri i timpani di quelli che passano ad un paio di metri…

Analizzando la risposta in frequenza prevista si notano già i problemi anticipati: la linea rossa dovrebbe essere sempre sopra la blu (falso) e quella verde in teoria sempre al di sotto di quella blue (falso), perché è vero che il microfono verde si trova alla stessa profondità di quello blue, ma la sua distanza dal gruppo di diffusori di destra (quelli più in alto nell’immagine) è maggiore e quindi il loro contributo alla somma dei segnali sarà minore.

Altre cose che balzano subito all’occhio:

  • Tra i 450Hz e i 1200Hz circa c’è una forte cancellazione per i 2 microfoni che si trovano al centro della zona di ascolto; semplicemente le distanze tra i centri dei woofer e i microfoni sono “grandi” rispetto a quelle frequenze
  • Tra gli 80Hz e i 200Hz c’è un’enfasi consistente rilevata dai 2 microfoni centrali, sicuramente dovuta ad un “interferenza” costruttiva, in quanto in questo caso le distanze tra i centri dei woofer ed i microfoni sono “piccole” rispetto a quelle frequenze
  • Il microfono verde non presenta il buco tra i 450Hz e i 1200Hz, si trova infatti di fronte al gruppo di diffusori di sinistra (in basso) e la differenza delle sue distanze con i centri dei woofer è minore rispetto agli altri 2 microfoni e quindi in questo caso si sommano, più o meno correttamente
  • Il microfono verde rileva un forte buco tra i 5000Hz e i 6000Hz, qui bisognerebbe indagare se dipende dalle interferenze all’interno dello stesso gruppo di diffusori oppure tra destro e sinistro
  • Sempre il microfono verde riporta un altro buco evidente a 80Hz e dintorni; in questo caso una buona approssimazione è molto semplice… la differenza della distanza tra il microfono e i “centri” dei due gruppi di diffusori è ci circa 1,7m, che è metà della lunghezza d’onda di 88Hz per cui tutto quello che è li intorno potrebbe essere attenuato. Ma in questo caso potrebbero arrivare in aiuto i subwoofer che a quella frequenza normalmente hanno ancora una buona quantità di energia

Una situazione abbastanza brutta quindi…

Se prendiamo invece una delle risposte come come campione e la confrontiamo con le altre possiamo notare le variazioni rispetto ad un riferimento, come ad esempio rispetto al microfono 3, ossia la postazione di regia; in questo modo possiamo avere un’idea delle oscillazioni rispetto al riferimento nei vari punti.

Di nuovo la linea blu dovrebbe essere sotto la rossa di alcuni dB, cosi come quella verde; ammettiamo anche oscillazioni di 4/6dB su ogni curva rispetto al riferimento, ma qui stiamo parlando di una differenza di circa 15db per la blu (che si trova 4m dietro la rossa) e di oltre 18dB per la verde. Come dicevo prima non consideriamo la zona intorno ai 100Hz e più giù perché poi li compensano (dovrebbero) i subwoofer.

Comunque, per la ( non ) gioia di tanti, anche con 2 diffusori la situazione non è che migliori di molto, anzi; riporto per curiosità le oscillazioni rispetto al riferimento rosso…

Vediamo adesso alcuni grafici della dispersione, cosi si capisce un po’ meglio quello che succede nella zona di ascolto

315Hz

1000Hz

5000Hz

Buchi e picchi un po’ dappertutto in aggiunta alle posizioni dei nostri 3 microfoni; interessante la zona di concentrazione di livello a 1000Hz a metà tra il microfono 3 e il palco, che evidenzia una differenza di oltre 10dB rispetto al livello dei 315Hz.

Vediamo adesso cosa succede utilizzando dei diffusori specifici per lo scopo e costruiti per funzionare correttamente una volta affiancati, sovrapposti per meglio dire; nella simulazione ho disposto 4 HDL20-A per lato sospesi a 3m di altezza e configurati con il preset “Outdoor 4-6 Near”; in pratica una cosa buttata li molto velocemente senza studiare particolari angolazioni e altri settaggi, solo l’array inclinato di 11 gradi verso il basso. Anche la sospensione a 3m alla fine è quasi ridicola, ma qui lo scopo è mostrare come si comportano più diffusori nati per lavorare insieme.

Andando ad analizzare le risposte in frequenza nei vari punti notiamo subito come ogni linea stia sempre al di sotto dell’altra, come ci si dovrebbe aspettare, e con una differenza molto uniforme a partire dai 400Hz; questa volta troviamo un buco consistente a circa 160Hz, dovuta al fatto che i due array sono stati posizionati immediatamente ai lati del palco, allargandoli un po’ quell’avvallamento si sposta facilmente nella zona di lavoro dei subwoofer.

Prendendo di nuovo come riferimento il microfono 3, quello rosso, possiamo vedere come a confronto quello blu mantenga una variazione irrisoria fino ad oltre i 16000Hz (ininfluente, tanto non si sentono praticamente), mentre quello verde a partire da circa 250Hz si comporti comunque in modo buono mantenendo una variazione entro i 4dB, più che accettabile, anzi.. Siamo partiti da 18dB per la posizione verde e da circa 15dB di fluttuazione per quella blu.

Riprendendo i grafici di dispersione abbiamo

315Hz

1000Hz

5000Hz

Sebbene non perfetto si nota comunque come per i 1000Hz e i 5000Hz la situazione sia molto più omogenea rispetto alla configurazione con 4 diffusori tradizionali per lato; ricordo che sono stati posizionati velocemente senza alcun particolare affinamento dell’altezza, inclinazione dell’array e inclinazione tra i moduli.

Quindi, quando si devono posizionare più diffusori per coprire una zona più ampia o avere disposizione una maggiore pressione sonora sarebbe sempre opportuno utilizzare modelli studiati per lavorare insieme, altrimenti si rischiano grosse disomogeneità nella risposta in frequenza a seconda della posizione in cui ci si trova.

A questo punto torniamo un attimo alla configurazione con 2 diffusori tradizionali, che già mostra grossi problemi, e vediamo se riusciamo a risolvere qualcosa; banalmente proviamo a ritardare di qualche millisecondo i 2 diffusori più interni in modo da attuare una sorta di curvatura elettronica. Dopo pochi tentativi ho notato che con 4ms si ottiene il risultato dell’immagine seguente, un notevole passo in avanti rispetto all’immagine vista prima; a partire dai 160Hz circa la linea blu rimane praticamente sempre sotto quella rossa e quella verde sotto quella blu (a parte i 400Hz).

Un buon risultato come linearità della risposta come si vede anche dall’immagine seguente, con variazioni minime e soprattutto molto più ridotte rispetto a prima, a tutto vantaggio di una maggiore uniformità; anche i diagrammi della dispersione sono migliori, ma non li riporto per evitare di dilungarmi molto. Quando mi capita uso un’ulteriore uscita del crossover elettronico per potere apportare questo ritardo alla coppia più interna; in ogni caso sarebbe opportuno fare delle verifiche con un software di misurazione come Smaart o RD Net di RCF, piazzando un paio di microfoni, per identificare il ritardo corretto, in quanto anche 0,1ms può fare una grossa differenza ad alta frequenza.

Va beh, già che ci siamo, e siamo arrivati alla fine riporto anche velocemente, senza commenti, i diagrammi del “disastro” dei subwoofer…

40Hz

50Hz

63Hz

80Hz

Subwoofer array: Gradiente in linea o Delta

Pubblicato: 30 settembre 2022 in Diffusori, Musica, Subwoofer, Subwoofer array
Tag:, , , ,
0

Confronto tra una configurazione cardioide “tradizionale” e una variante poco conosciuta

In questo articolo vediamo il confronto tra la classica configurazione cardioide in linea a 3 elementi, con disposizione orizzontale, dove uno dei subwoofer viene ruotato di 180° e che quindi “guarda” il retro della zona di ascolto, e la configurazione Delta, poco conosciuta, che fondamentalmente si realizza allo stesso modo con in più l’arretramento dell’elemento centrale pari alla profondità dei diffusori, in modo che le pareti posteriori dei diffusori siano allineate.

Partiamo dall’analisi di una configurazione standard, ossia con i 3 subwoofer allineati, in modo da potere visualizzare le differenze tra le varie configurazioni, vantaggi, svantaggi, problemi e simili. Per la simulazione ho usato Ease Focus 3 che può sfruttare dei modelli forniti dai produttori, RCF per questo articolo, per semplicità e non da meno per validità dei prodotti: ho usato il modelli del SUB9004-AS in quanto ho notato che il modello del SUB8004-AS, usato in un articolo precedente, mostra una risposta troppo tagliata in basso, infatti il preset era 45Hz-90Hz, mentre per il modello del SUB9004-AS ho usato il preset 30Hz-80Hz, praticamente lo stesso che uso con i miei sub da 18″ fatti con il woofer LF18X401. In Focus ho disposto una zona chiamata genericamente “Audience” pari a 35m x 20m, con inizio dello spazio a -10m, i 3 Sub allineati sullo 0, un piccolo palco da 4m x 3m che inizia a 1m dal retro dei sub, 1 microfono a 15m metri nella zona di “ascolto” e 1 a -2,5m praticamente al centro del palco, entrambi ad un’altezza di 1,80m: di seguito lo schema della disposizione

Schema

Vediamo ora il grafico della dispersione di questa configurazione convenzionale a 3 frequenze di riferimento, 50Hz, 63Hz e 80Hz, dopo avere fissato la scala dell’ SPL tra un minimo di 95dB e un massimo di 130dB, in modo che la colorazione segua di conseguenza.

Linea 50Hz

Linea 63Hz

Linea 80Hz

E il grafico della risposta rilevata dai 2 microfoni

Risposta Linea

Abbiamo in sostanza per il microfono posto a 15m rispettivamente 108,5dB, 107,4 e 108,8 per le frequenze selezionate, mentre il microfono sul palco rileva 120,5dB,  119,6dB, e 120,6dB. Notiamo una risposta praticamente omnidirezionale, anche se a 80Hz inizia a restringersi leggermente ai lati per la lunghezza dell array, e poi i 120dB sul palco che possono essere un problema e dare fastidio, soprattutto per eventuali feedback di microfoni vari e risonanze, a meno che non si tratti di un allestimento per un DJ set 🙂

Vediamo ora cosa cambia ruotando di 180° il subwoofer centrale, invertendo la sua fase, e lavorando un po’ con il ritardo per arrivare ad un buon compromesso tra cancellazione posteriore e pressione nella zona di ascolto, impostandolo a 2,6ms. I grafici alle frequenze già viste diventano

Gradiente 50Hz

Gradiente 63Hz

Gradiente 80Hz

Risposta Gradiente

Notiamo subito che al di sotto degli 80Hz la pressione sonora nella zona di ascolto si riduce leggermente ed i valori diventano 105,8dB, 106Db, 108,3dB, praticamente una media di 2dB in meno dagli 80Hz in giù, ma si sa che la configurazione cardioide tipicamente lascia sul campo un po’ di efficienza. Il microfono sul palco in questa configurazione rileva 109,7dB, 108,2Db e 108,4dB: si tratta di una riduzione di una media di 11dB e non è poco. Se si è alla ricerca della rimozione di un po’ di bassi su un palco potrebbe essere una soluzione interessante, nonostante la leggera perdita nella zona frontale.

Vediamo a questo punto la simulazione del Delta array, arretrando di 70cm ,ossia la profondità della cassa, il diffusore centrale: la teoria vorrebbe che si aumentasse il ritardo del centrale dai un valore pari alla profondità del diffusore stesso, ossia 2ms (=70cm) per un totale di 4,6ms, ma giocando con i valori per ottimizzare le prestazioni mi sono fermato a 3,8ms, con questi risultati.

Delta 50Hz

Delta 63Hz

Delta 80Hz

Risposta Delta

Notiamo innanzitutto una forma cardioide ancora più accentuata che nella precedente configurazione, anche se a 80Hz inizia a intravedersi un principio di comparsa di un lobo, per cui potremmo considerare questa frequenza, massimo 100Hz, come limite superiore della configurazione. Dal punto di vista della pressione sonora il microfono a 15m rileva 107,9dB, 107,1dB, 107,4dB, recuperando cosi un po’ di efficienza rispetto al gradiente in linea e ristabilendo quasi i livello dell’allineamento tradizionale. Il microfono sul palco rileva invece 106dB, 104,8dB e 106dB, che significa migliorare di una media di ulteriori 3dB la cancellazione posteriore rispetto al gradiente in linea.

Quindi la configurazione Delta garantisce migliori prestazioni rispetto al Gradiente in linea, sia come massima pressione erogabile che come cancellazione posteriore, ma purtroppo in alcuni casi potrebbe non essere realizzabile in quanto richiede ulteriore spazio disponibile rispetto al Gradiente e questo non sempre è disponibile, perchè magari lo spazio di fronte al palco scarseggia, motivo per il quale spesso non è possibile nemmeno usare ne la configurazione End-Fire ne il Gradiente classico. Se invece il palco è molto alto, tipo 1m e oltre, si potrebbe pensare ad una configurazione cardioide di tipo Stacked, descritta sommariamente in questo articolo, con la quale si possono fare anche diversi “giochini”: vedremo un approfondimento in un prossimo articolo, visto che è una configurazione molto gettonata nei concerti all’aperto, negli stadi e nelle arene.

Ricordo comunque che queste sono simulazioni, servono come spunti di partenza e come sempre per confermare l’efficacia di una soluzione o dell’altra sono necessarie le misure sul campo con gli strumenti opportuni.