Analisi spettrale del basso elettrico...
ovvero, genesi e storia di una misura
Perché una analisi del genere? e cioè, a che cosa ed a chi serve?
Sicuramente qualcuno ha già fatto qualche cosa di simile, ma io arrivato ad un certo punto dovevo chiarirmi le idee, e per chiarirsi le idee non c'è nulla di meglio che provare personalmente.
Da un punto di vista teorico mi ero convinto che “Un altoparlante per strumenti musicali (specificamente per il basso - nda)... deve sopportare segnali quasi monofrequenza, quindi segnali in cui tutta la potenza disponibile è concentrata in una gamma strettissima” (l'ho scritto in relazione alla cassa per basso con cono da 12”), poi quasi per scommessa ho realizzato una minicassa per il Tutor con specifiche abbastanza anomale.
Fig. 1: il mio basso
Mi spiego: suonare in cuffia ha il grosso vantaggio di non disturbare nessuno ma non è il massimo della comodità, già un cavo, quello del basso, si impiglia dappertutto, figurarsi due cavi, e inoltre qualcuno mi ha chiesto se fosse possibile realizzare una minicassa per basso veramente molto piccola con un rendimento decente, per studiare disturbando il meno possibile ma ascoltando un suono non inscatolato (le basse frequenze non si sentono solo con le orecchie).
Quindi: cassa piccola ma con grande estensione in frequenza; è ovvio che a qualche cosa si deve rinunciare, e con queste premesse si deve rinunciare alla sensibilità, cosa per altro non preoccupante, tutt'altro; anzi data la destinazione “didattica”, la bassa sensibilità capita a fagiolo.
Avendo sperimentato che il Tutor con una cassa “seria” (circa 100 dB) riesce comunque a produrre un volume non indifferente, certo non da live performance ma comunque eccessivo per studiare in casa a tarda ora, la soluzione che poteva sembrare obbligata, quasi un ripego, diventa invece desiderabile: con meno di 90 dB e 2 W si può suonare a qualsiasi ora senza problemi (con il gain a ore 12 e il master a ore 1).
Un po' di simulazioni, una realizzazione veloce con spezzoni di truciolare da 12 mm (con quella potenza di più non serve, poi erano lì in attesa di essere buttati...), un Ciare HW129 perché è quello che costa meno pur avendo parametri decenti (per una scommessa anche solo il tempo dedicato era troppo) in 8 litri reflex (comunque un QB3 n.4, non un C4 e nemmeno un B4).
Sorpresa: il MI 0 si sente; certo non con la corposità del 12”, ci mancherebbe, nemmeno con la “botta” del 12”, idem come sopra; certo, i limiti di escursione si raggiungono in fretta, già con 2 W si sente che non siamo lontani.
Ma non è questo il punto, tutto ciò è ovvio e scontato altrimenti tutte le considerazioni sulle casse da “biancaneve e i sette nani” sarebbero solo fisime da feticisti, il punto è che il MI 0 si distingue ancora bene, a livello basso ma non tanto, alla fine dei conti.
Come è possibile?
“Un altoparlante per strumenti musicali ... deve sopportare segnali quasi monofrequenza, quindi segnali in cui tutta la potenza disponibile è concentrata in una gamma strettissima” ... e se non fosse vero?
Il primo contributo alla comprensione del fenomeno viene da una lettura fatta un po' di tempo fa (“Armonia celeste e Dodecafonia. Musica e scienza attraverso i secoli” di Andrea Frova, ed. BUR), che ha chiarito alcuni meccanismi psico-auditivi; non so se “meccanismo psico-auditivo” sia il termine più corretto, comunque il meccanismo è questo: qualsiasi segnale musicale è composto da una fondamentale che stabilisce il tono e una serie di armoniche che, assieme al tempo di attacco, alla fase e ad altri fattori determina il timbro, quindi la riconoscibilità dello strumento che sta suonando.
Fino a qui nulla di particolarmente nuovo anzi; il fatto è che noi non sentiamo solo con l'orecchio, ma con un sistema complesso composto dall'orecchio, dal sistema nervoso, dal cervello e dall'esperienza e dalla cultura (ecco, Frova ha totalmente e volutamente omesso l'aspetto culturale, ma questo è un altro discorso), e questo sistema è in grado di analizzare la composizione spettrale dei suoni, al punto di ricostruire in base all'esperienza anche le parti mancanti.
Mi spiego con un esempio: il MI 0 (il MI della prima ottava) ha fondamentale 41 Hz e armoniche a 82, 123, 164, 205, 246, 287, 328 ecc, mentre il MI 1 (il MI dell'ottava successiva) ha fondamentale a 82 Hz e armoniche a 164, 246, 328 ecc: come si vede alcune frequenze coincidono, mentre altre mancano del tutto.
Bene, il nostro sistema uditivo, se sente un suono composto dalle frequenze 82, 123, 164, 205, 246, 287, 328 ecc Hz (e che abbia le opportune relazioni di ampiezza e di fase) lo interpreta come il MI 0, anche se la fondamentale manca, in quanto solo il MI 0 può avere quella composizione armonica.
A riprova di ciò, l'esperimento funziona solo con segnali musicali, non con toni sinusoidali puri.
Ciò però significa anche che lo spettro del segnale musicale emesso dal basso deve essere più esteso di quanto io non pensassi in origine, altrimenti la ricostruzione non sarebbe possibile: la mia minicassa deve essere sotto almeno di 10 dB attorno ai 40 Hz.
Sono sicuro che qualsiasi musicista serio mi avrebbe potuto spiegare tutto ciò in brevissimo tempo, ma tant'è, io ci ho dovuto sbattere il naso da solo, e poi ho la “fisima” di quantificare, che mi viene dalla mia cultura scientifica.
Ecco il perché dell'analisi spettrale: volevo toccare con mano quante e quali frequenze vengono effettivamente emesse da un basso normale; per inciso, questo spiega anche perché una cassa come l'Ampeg 8x10, cassa chiusa che dichiara una frequenza minima superiore ai 60 Hz, possa essere comunque molto apprezzata dai bassisti.
Quindi, si deve fare una misura, ovviamente non fatta a caso.
Una misura, per essere significativa:
1. deve perturbare il meno possibile l'oggetto della misura
2. deve essere esaustiva
3. deve essere ripetibile
Serve quindi una strumentazione adeguata e affidabile, per il primo e il terzo punto, e una strategia di misura, per il secondo.
Una analisi spettrale oggi non è certo l'ultimo grido della tecnologia: è veramente alla portata di tutti, basta fare una registrazione digitale del suono da analizzare; software come Sound Studio (Mac) o Audacity (Mac, Win, Linux) permettono di eseguire sia la registrazione che l'analisi spettrale, Audacity è pure gratis (www.opensource.org) e funziona benissimo.
Si deve solo mettere insieme un apparato di registrazione che registri quanto più è possibile ciò che esce dal basso, senza equalizzazioni, senza modifiche della risposta in frequenza e con bassa distorsione, per non introdurre frequenze non presenti nel segnale originale.
Il sistema di misura.
Il basso è un basso non pregiato (uno Yamaha RBX170, che per altro a mio parere suona abbastanza bene, benissimo se si pensa al costo), con un Pick Up tipo J al ponte ed un Pick Up tipo P al manico (Fig. 1).
Il Pick Up magnetico produce un segnale di alcune decine di millivolts (quanti mV dipende dal tipo di pick up) e deve essere caricato con una impedenza attorno al ½ Mohm. Il Pick Up magnetico è essenzialmente un filtro passa basso del secondo ordine con fattore di merito elevato (vedi riquadro), quindi se viene caricato con una impedenza bassa attenua le alte frequenze e modifica la curva di risposta, dato che abbassa il fattore di merito.
Una capacità elevata avrebbe l'effetto di abbassare la frequenza di taglio del filtro modificando comunque la risposta in frequenza.
 In Fig. 2 è rappresentato il circuito equivalente di un pick up: L è l'induttanza dell'avvolgimento, variabile fra 1 e 10 H, R1 è la resistenza dell'avvolgimento, non trascurabile in quanto è realizzato con filo molto sottile, C1 è la capacità dispersa; al di la della linea tratteggiata C2 è la capacità del cavo, che in genere è lungo 4 o 5 metri, e R2 l'impedenza di carico dell'amplificatore; e1 è il segnale generato dall'oscillazione della corda.  In Fig. 3 la simulazione (con MicroCap) della dipendenza della risposta dall'impedenza dell'amplificatore, con C1+C2 = 300pF.  In Fig. 4 la simulazione della dipendenza della risposta dalla capacità totale, con carico di 1M. In Fig. 5 come sono collegati i pick up nel mio basso: non è l'unico modo possibile, ma gli altri modi sono sostanzialmente equivalenti.  E' chiaro che una misura attendibile richiede una impedenza di carico dell'ordine del megaohm e pochi pF, che per altro è un valore standard per gli ingressi passivi (in qualche caso anche di più, il vecchio Fender CHAMP e gli AMPEG SVT, solo per citare due esempi, avevano un ingresso a ben 5M). |
Serve quindi un amplificatore con impedenza di ingresso 1 Mohm e pochi pF per non caricare il Pick Up, cioè non tagliare le alte frequenze e non modificare la curva di risposta, ed amplificare il segnale fino al livello e con l'impedenza di uscita adeguati alla scheda audio.
Le normali schede audio dei PC hanno impedenza, sull'ingresso linea, variabile fra 10 kOhm e 47 kOhm, quindi non è possibile collegare il basso direttamente alla scheda.
Ho deciso di misurare cosa esce dal jack del basso, e non dal pick up, in quanto mi interessava capire che cosa arriva all'amplificatore in condizioni normali con un basso passivo, cioè un basso che non abbia un preamplificatore inserito nel corpo.
In un basso passivo il o i pick up sono già caricati in partenza dai controlli di volume e dal tono: data la configurazione elettrica dei controlli (vedi Fig. 5) il (o i) pick up sono già soggetti ad un carico, che per altro è molto variabile in funzione della posizione delle manopole.
Quindi la misura è stata eseguita all'inizio con tutti i potenziometri al massimo, era comunque importante caricare il circuito il meno possibile.
Non è possibile (o perlomeno non consigliabile) usare la parte pre di un amplificatore per basso in quanto i controlli di tono degli amplificatori per chitarra o basso (i tipici controlli tipo Marshall, Fender o Vox, per intenderci) hanno risposta in frequenza tutt'altro che lineare: è fattibile solo se è presente un'uscita per FX Loop pre-equalizzazione e l'impedenza di uscita è comunque adeguata alla scheda audio che usate.
L'amplificatore che ho usato ha banda passante 10 Hz – 1,2 Mhz (senza filtri).
Quindi il basso è connesso all'amplificatore mediante un cavo costruito ad hoc: 1,2 metri di cavo RG58 con un Jack dalla parte del basso ed un BNC dalla parte dell'amplificatore.
Cavo RG58, per ridurre al minimo la capacità, corto (ma meno di 1,2 metri avrebbero reso la esecuzione della misura piuttosto scomoda).
La scheda audio è una M-Audio Audiophile Firewire con impedenza di ingresso 10 kohm, il computer è un i-Mac, il software è Sound Studio 3, che include un plug-in per l'analisi spettrale.
In Fig. 6 il sistema di misura, come si vede decisamente semplice.
La registrazione è stata eseguita con campionamento a 44,1 kHz e risoluzione 16 bit, che ho ritenuto più che sufficienti: date le frequenze in gioco non ho reputato che registrare a 98 kHz e 24 bit fosse veramente utile; ho scelto il formato AIFF, formato non compresso che garantisce la qualità a livello CD Audio.
Che cosa misurare
Per uno strumento a corde pizzicate è a mio parere significativo misurare l'inviluppo del segnale, con l'ampiezza di picco ed efficace, e lo spettro di frequenza.
La durata di una nota non stoppata è considerevole, superiore sicuramente ai 10 secondi, e diminuisce di intensità cambiando anche il timbro, quindi ho presupposto che lo spettro variasse nel corso dell'emissione.
Fig. 6: il sistema di misura
Le frequenze fondamentali emesse vanno di 41 Hz del MI1 a vuoto (per un basso a 4 corde) ai 392 del SOL al 24 tasto, il timbro varia a seconda che si suoni con le dita o con il plettro, pizzicando le corde all'altezza del pick up al manico o del pick up al ponte.
Pertanto la prima ipotesi è stata di suonare le corde a vuoto e al 12° tasto, totale 8 note da 41 a 196 Hz di frequenza fondamentale, al manico ed al ponte con le dita, ed al manico con il plettro, ogni nota per circa 10 secondi.
Rilevare quindi lo spettro durante i primi 100 ms, quindi per i successivi 200 ms, infine per ulteriori 1700 ms, analizzando quindi in totale due secondi di emissione sonora.
Ero partito con l'idea di rilevare semplicemente l'emissione alle frequenze più basse , per valutare la distribuzione di potenza alle varie frequenze, essenzialmente allo scopo di capire la relazione fra frequenza ed escursione nella zona più critica per una cassa, poi l'appetito vien mangiando e, una volta organizzato un set di misura, tanto vale sfruttarlo a fondo.
Bene, si comincia, ovvero quasi....
Quando si organizza un sistema di misura, la prima cosa da fare è controllare se funziona, quindi eseguire qualche misura parziale per controllare rumore di fondo, livelli e soprattutto ripetibilità: cioè la misura ripetuta successivamente alcune volte deve dare sempre risultati analoghi, con tolleranze molto strette.
Una misura che desse ogni volta un risultato diverso non avrebbe alcun significato.
Dopo aver misurato all'oscilloscopio (amplificatore regolato a guadagno 0 dB) il segnale di uscita dal basso: 145 mV p-p all'attacco, 28 mV eff. su 300 ms, OK, tutto regolare nella media dei pick up single coil, collego l'amplificatore alla scheda audio e regolo il guadagno per registrare il picco a -6 dB, condizione ottimale per non introdurre distorsione nel ADC della scheda audio e quindi non falsare lo spettro.
L'inviluppo appare come in Fig. 7.
Qualche prova per pizzicare le corde in modo da ottenere sempre circa la stessa ampiezza (già, anche le dita fanno parte del set di misura), quindi qualche registrazione di prova, poche note ripetute: OK, le registrazioni sembrano buone, le ascolto in cuffia (AKG K240 Monitor, al di sopra di ogni sospetto), quindi prima analisi spettrale e prima sorpresa: lo spettro che appare è quello della Fig. 8.
La distribuzione delle frequenze è assai diversa da come mi aspettavo; a parte l'ampiezza dello spettro, su cui avevo già qualche sospetto, altrimenti non avrei organizzato tutto l'ambaradan, è quel su e giù di ampiezze che mi lascia perplesso; quel che mi aspettavo era uno spettro di ampiezza decrescente con la frequenza in modo abbastanza regolare.
Controllo tutto e ripeto la registrazione: come prima.
Sosta di riflessione: devo capire se sto misurando cosa esce dal basso o qualche cosa di diverso, che con il basso c'entra come i cavoli a merenda.
Però quel tipo di risposta non è poi tanto anomalo in acustica, ad esempio la risposta in frequenza in campo vicino di un pistone rigido vibrante è molto simile ("Low-frequency loudspeaker assessment by near-field sound pressure assessment" – D.B.Keele Jr – AES Journal maggio 1973 – Pag. 331), quindi mi prendo una pausa per cercare ed approfondire le mie conoscenze teoriche.
Internet può essere una fonte di bufale, ma vi si trova anche un sacco di roba buona, se si ha pazienza e si sa cosa cercare.
Una ricerca sui “guitar pick up”, guidata da una vaga reminiscenza di una cosa letta tempo fa, su cui ero capitato per caso e avevo sepolta nelle parti recondite della memoria in quanto in quel momento non mi interessava immediatamente, mi ha portato alla spiegazione: la misura è corretta, quell'articolo che allora mi aveva lasciato perplesso ora mi appare in tutta la sua lucidità.
Vi rinvio al link http://www.till.com/articles/ per una trattazione veramente completa dal punto di vista teorico, qui mi limito a spiegare il principio in due parole.
La vibrazione di una corda è composta dalla fondamentale più una serie di armoniche e le vibrazioni vengono rilevate dal pick up, che è posto ad una certa distanza da uno degli estremi della corda.
Come è chiaro dalla Fig.9, in cui ho rappresentato la fondamentale, la seconda, la quinta e la settima armonica per non rendere il disegno troppo ingarbugliato ed incomprensibile, il pick up in posizione “a” rileva
la fondamentale a livello elevato, la 2a armonica in un punto in cui capta metà ampiezza dell'oscillazione, praticamente nulla della 5a armonica, in quanto è vicino ad un nodo, e la 7a ad un livello elevato, mentre in posizione “b” capta praticamente nulla della 7a e quasi il massimo della 5a.
Quindi ogni armonica è rilevata dal pick up in dipendenza della posizione relativa del pick up e dei nodi o ventri dell'armonica stessa: per quell'armonica per cui la posizione del pick up coincide con un nodo il segnale è basso, mentre quando la posizione coincide con un ventre il segnale è alto.
Bene, a questo punto il risultato della misura è coerente con la teoria, e la teoria fa una previsione che trova riscontro nelle misure (due facce della stessa medaglia), la qual cosa significa che la misura è corretta, sto veramente misurando la risposta reale del pick up.
Per scrupolo aggiungo una serie di registrazioni sul LA, a vuoto e sui tasti 3, 5, 7, 9, 12 e 15, giusto per ulteriore verifica, quindi eseguo tutte le misure pianificate prima.
Il risultato è costituito da 90 spettri, non vi sto a tediare con i dettagli, vi presento alcuni spettri particolarmente significativi per rappresentare le conclusioni di sintesi.
Con un semplice foglio di calcolo analizzo in termini percentuali la potenza espressa da ogni armonica, dalla fondamentale alla 28a, per le note più significative; dato che lo scopo principale di questa analisi è dare indicazioni per la progettazione di casse per basso, le note più interessanti sono le estreme: il MI 0 e il SOL 2 (la corda del SOL al 12° tasto), che danno indicazioni sull’estensione in frequenza richiesta (il SOL 3, cioè il SOL al 24° tasto a questo punto si intuisce immediatamente anche senza misura).
L’estremo basso
A sinistra lo spettro del MI 0, pizzicato al manico con le dita, nei primi 100 ms, mentre sotto lo spettro del MI 0, fra 300 ms e 2 sec: come ci si poteva aspettare il suono è più complesso e ricco all’attacco, mentre le armoniche più elevate si attenuano considerevolmente quasi subito.
Questo succede sempre, l’analisi di tutti gli spettri lo conferma (e vi risparmio gli altri 30...).
L’aspetto però più interessante è che però all’inizio è molto esteso e la fondamentale (che sta a 41 Hz, l’indicazione “50” nell’immagine è un piccolo bug di Sound Studio, un errore di rappresentazione della scala logaritmica, le decadi successive sono corrette) non ha un livello molto elevato, anzi è decisamente più basso delle successive 3 armoniche.
Armonica dB Potenza % Potenza Frequenza
1 -15,5 0,0282 10,82 41,2
2 -13,0 0,0501 19,24 82,4
3 -13,0 0,0501 19,24 123,6
4 -14,5 0,0355 13,62 164,8
5 -17,0 0,0200 7,66 206,0
6 -23,0 0,0050 1,92 247,2
7 -19,0 0,0126 4,83 288,4
8 -18,0 0,0158 6,08 329,6
9 -19,0 0,0126 4,83 370,8
10 -20,0 0,0100 3,84 412,0
11 -23,0 0,0050 1,92 453,2
12 -30,0 0,0010 0,38 494,4
13 -32,0 0,0006 0,24 535,6
14 -35,0 0,0003 0,12 576,8
15 -32,0 0,0006 0,24 618,0
16 -31,0 0,0008 0,30 659,2
17 -33,0 0,0005 0,19 700,4
18 -34,0 0,0004 0,15 741,6
19 -30,0 0,0010 0,38 782,8
20 -27,0 0,0020 0,77 824,0
21 -26,0 0,0025 0,96 865,2
22 -27,0 0,0020 0,77 906,4
23 -29,5 0,0011 0,43 947,6
24 -34,0 0,0004 0,15 988,8
25 -32,0 0,0006 0,24 1030,0
26 -30,5 0,0009 0,34 1071,2
27 -32,5 0,0006 0,22 1112,4
28 -36,0 0,0003 0,10 1153,6
L'83% della potenza è contenuto fra i 41 e i 412 Hz ma la fondamentale contiene solo l'11%, circa il 30% sta nella gamma fra i 40 e i 100 Hz e il 50 % fra i 40 e i 130 Hz, che sono le gamme decisamente più critiche per ogni cassa per basso, in funzione del cono che si usa.
Ci sono comunque contributi significativi, agli effetti del timbro, fino ad almeno 2 kHz.
L'estremo alto
A destra lo spettro del SOL 2, pizzicato al ponte con le dita, nei primi 100 ms (non ripeto la considerazione sui successivi 2 secondi perché è perfettamente analoga a quella del mI 0).
Qui la considerazione interessante è che, al di là del fatto che le prime 7 armoniche assommano il 95% della potenza, i contributi delle armoniche fino a 7500 Hz sono decisamente significativi, se non in termini di potenza, sicuramente in termini di costruzione del timbro.
Armonica dB Potenza % Potenza Frequenza
1 -11,0 0,0794 25,72 196,0
2 -10,0 0,1000 32,38 392,0
3 -12,5 0,0562 18,21 588,0
4 -15,0 0,0316 10,24 784,0
5 -17,0 0,0200 6,46 980,0
6 -22,0 0,0063 2,04 1176,0
7 -27,0 0,0020 0,65 1372,0
8 -34,0 0,0004 0,13 1568,0
9 -32,0 0,0006 0,20 1764,0
10 -30,5 0,0009 0,29 1960,0
11 -25,0 0,0032 1,02 2156,0
12 -25,0 0,0032 1,02 2352,0
13 -34,0 0,0004 0,13 2548,0
14 -34,5 0,0004 0,11 2744,0
15 -36,0 0,0003 0,08 2940,0
16 -34,0 0,0004 0,13 3136,0
17 -36,0 0,0003 0,08 3332,0
18 -30,0 0,0010 0,32 3528,0
19 -31,0 0,0008 0,26 3724,0
20 -35,0 0,0003 0,10 3920,0
21 -37,0 0,0002 0,06 4116,0
22 -43,0 0,0001 0,02 4312,0
23 -40,0 0,0001 0,03 4508,0
24 -43,0 0,0001 0,02 4704,0
25 -38,0 0,0002 0,05 4900,0
26 -40,0 0,0001 0,03 5096,0
27 -34,0 0,0004 0,13 5292,0
28 -37,0 0,0002 0,06 5488,0
Il SOL 2 suonato con il plettro (a destra) mostra un contributo delle alte frequenze non diverso come estensione rispetto al SOL 2 suonato al ponte con le dita, cioè esteso fino a circa 7500 Hz, ma l'equilibrio energetico è chiaramente spostato verso l'alto.
Che fare di questi dati?
Ovviamente li usiamo per ottimizzare il progetto delle casse.
Partiamo dall'estremo alto: il basso arriva tranquillamente a 7500 Hz, mentre i coni da 15” faticano oltre i 3 kHz e i 12” oltre i 4 kHz.
In Fig. 14 e 15 le curve di risposta dei coni Eminence Delta 15LF e Delta 12LF, due coni di elevatissima qualità e molto usati nelle casse di molte marche blasonate.
E' ovviamente questione di gusti ed anche di generi musicali, molti bassisti amano il suono chiuso del 15” da solo, ma oggi si diffondono sempre di più le casse per basso dotate di tweeter a tromba, anche sulle casse dotate di coni da 10”.
Il tweeter è tagliato attorno ai 3 kHz o più su, il woofer non è filtrato, (tanto si filtra da solo...), e non serve un tweeter di grande potenza, sopra i 2 kHz il contributo in termini di potenza è quasi irrisorio (a meno che non si esageri con l'overdrive o il clipping con un amplificatore a stato solido) mentre il contributo al timbro è molto importante.
All'estremo basso invece la mia affermazione iniziale: “Un altoparlante per strumenti musicali ... deve sopportare segnali quasi monofrequenza, quindi segnali in cui tutta la potenza disponibile è concentrata in una gamma strettissima” è evidentemente totalmente destituita di fondamento.
Bene, ho ottenuto il risultato che cercavo, adesso ho le idee più chiare.
Vediamo in Fig. 16 e 17 le simulazioni (come al solito con BASS-PC) di due reflex QB3 N4, uno con il PW328 (12”) e uno con il PW257 (10”), entrambi Ciare.
Fig. 16: Ciare PW328 caricato in reflex QB3 n.4
Fig. 17: Ciare PW257 caricato in reflex QB3 n.4
L'area da investigare è quella dell'escursione attorno alla frequenza di accordo del box, dove come è noto c'è un “dip” circondato da due picchi.
Fatta a priori la considerazione che l'escursione Xmax dichiarata è, secondo gli standard industriali, quella che mantiene la distorsione sotto il 10% (più o meno, gli standard in questo settore non sono proprio univoci), si deve comunque pensare che questo limite di distorsione ha senso nel campo HiFi mentre ne ha meno nel campo musicale.
Quindi il limite di escursione proposto da BASS-PC (e mediamente da tutti i programmi di simulazione di origine HiFi) è da prendere “cum grano salis”, ma l'escursione è comunque un indicatore molto significativo dello stress cui è sottoposto l'altoparlante.
L'area in cui lo stress è maggiore è la gamma sotto i 150 o i 100 Hz, o meno a seconda del cono che si usa; in questa gamma al cono viene erogata una potenza che può andare dal 30% al 50% della potenza totale (queste cifre sono indicative, ovviamente debbono essere calcolate di caso in caso in funzione del cono, del tipo di allineamento, della frequenza di accordo), e non è concentrata su una sola frequenza.
Facciamo un esempio pratico, il QB3 N4 basato sul PW328: fra i 40 e i 130 Hz al cono viene erogato, quando si suonano le note più basse, il 50% della potenza, la curva della massima potenza di input (MIL) ci dice che in quella gamma la potenza erogabile al cono è attorno ai 60W, se vogliamo restare nei limiti canonici di escursione, che possono salire a 70 se accettiamo una distorsione un po' più alta (in campo musicale non è un problema), quindi la cassa può essere collegata ad un amplificatore da 150 W, se teniamo conto del limite dell'escursione.
Il PW328 ha una potenza nominale di 150W RMS, che è misurata con rumore rosa ed è la potenza RMS massima sopportabile dall'altoparlante per almeno un'ora continuativa senza danneggiarsi: quindi un amplificatore di 150 W è il massimo per operare al 100% di sicurezza.
Però tenendo conto che il segnale musicale non è un rumore rosa di ampiezza costante e continua, come è chiaro dalla Fig. 7, dato che dalle misure risulta un fattore di cresta attorno a 4, con un po' di attenzione al clipping si può utilizzare anche un amplificatore da 200 W, ma non oltre.
Ulteriore indicazione: per sfruttare al meglio la curva dell'escursione è opportuno situare la frequenza di accordo non all'estremo basso della gamma che interessa, in modo da sfruttare anche la gamma di frequenza sotto l'accordo, fino alla frequenza alla quale l'escursione raggiunge l'ampiezza circa pari al picco.
Alzare la frequenza di accordo permette anche di ridurre il volume del box, con ulteriore vantaggio sulla tenuta in potenza.
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