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Il '+1', a cosa serve un subwoofer?

I sistemi audio multicanale dedicati alla visione cinematografica domestica,  possono vedere l’impiego di 4 vie (due anteriori e due posteriori), 5 vie (come prima più un canale centrale), 7 vie (come prima con l’aggiunta di due canali laterali).

Per l’ascolto di musica registrata  in multicanale, ad esempio su SACD, è obbligatorio l’impiego di cinque canali da disporre secondo una precisa geometria.

Il classico ascolto in stereofonia si fonda sull’utilizzazione di due canali.

In ognuna di queste soluzioni può essere aggiunta una via ulteriore specializzata nella riproduzione delle frequenze più basse: il subwoofer.


A cosa serve un subwoofer ?


La risposta parrebbe semplice: a restituire basse frequenze  più potenti e profonde, completando in basso l’emissione dei diffusori principali quando necessario.

In effetti il subwoofer (SW) dovrebbe comportarsi come il prolungamento delle vie principali. Tuttavia la sua presenza non dovrebbe essere invasiva, facilmente avvertibile. Quando un SW è ben regolato, ben posizionato in ambiente, ben interfacciato con gli altri diffusori, l’ascoltatore non dovrebbe essere in grado di percepirne la presenza come corpo separato dal resto della catena.

Invece capita di sentire sistemi di riproduzione audio-video, ma anche solo audio, dove  un SW

 regolato a casaccio è capace di annichilire le qualità sonore di cui il sistema sarebbe capace solo se il SW non fosse presente nella stanza.

Gli errori più  frequenti sono imputabili ad un livello di volume troppo alto, al cattivo posizionamento in ambiente, ad una pessima regolazione della fase. Ciò è estremamente pericoloso non solo per la qualità delle basse frequenze, ma inficia la pulizia e la purezza delle medie, rovina la dinamica, distrugge il microcontrasto. Crea rimbombi e crea insopportabili lentezze che si traducono in mancanza di punch. Oscura il soundstage.

In alcuni casi, la presenza di un SW regolato male o posizionato in modo sbagliato in ambiente interferisce con il comportamento in gamma bassa dei diffusori principali al punto di far calare il livello e l’articolazione in certe aree di basse frequenze, ottenendo il risultato contrario a quello sperato.


Le  basse frequenze


Per un corretto impiego del SW è necessario farsi un’idea di cosa siano e a cosa servano le basse frequenze.

Secondo P. Moncrieff le  basse frequenze possono essere così suddivise:

    • 20-50 Hz: basse frequenze inferiori

    • 50-100 Hz: basse frequenze superiori

    • 100-300 Hz: zona del calore (alcuni definiscono questa zona come medio-bassi)

L’azione di un SW si esplicita  fra 20 e 100/150 Hz, vedremo poi come e con quali  variabili,  influenzando la  zona del calore.  

Le sensazioni di spazio e di fisicità del suono sono strettamente legate all’energia delle basse frequenze inferiori. Quando le basse frequenze inferiori sono presenti in una registrazione e sono riprodotte in modo corretto, la percezione delle dimensioni dello spazio acustico dove è stata effettuata è netta e chiara.

Esse sono determinanti per la ricostruzione dello spazio come lo sono, con altro significato, le alte frequenze.  Quando il livello sonoro delle basse frequenze inferiori generate dai  drivers per le basse frequenze è più alto del livello medio, innesca  in modo clamoroso le risonanze a bassa frequenza della sala di riproduzione che, oltre a creare melma sonora, mascherano le informazioni circa lo spazio del luogo di registrazione. Un modo per regolare il volume del SW è quello di  ricercare la percezione dello spazio sonoro della registrazione.

Le sensazioni di pressione sonora “addosso” e “dentro” l’ascoltatore sono dovute alla presenza di basse frequenze inferiori, alla loro velocità, al loro ben amalgamarsi con le basse frequenze superiori e con le medio basse.

L’area delle basse frequenze superiori è maggiormente legata alla riproduzione alle note basse e alla “corposità” degli strumenti appartenenti al registro basso. In questa area di frequenze, avere articolazione ed un buon allineamento nel campo del bilanciamento tonale con le aree di frequenza limitrofe,  significa ottenere una buona tavolozza di colori ed, assieme, corposità e microinformazioni, in modo che il suono non sia monotono, monocorde, piatto.

La presenza di un suono lento e gonfio induce a pensare a una regolazione errata del volume o/e del taglio o/e della fase.

Farsi guidare dalla velocità di risposta ai transienti a bassa frequenza è il modo migliore per  ricercare  la corretta regolazione delle impostazioni del SW.

Tuttavia la regolazione “ad orecchio” delle basse frequenze emesse dal SW cercando di amalgamarle in modo “logico” con quelle riprodotte dai canali principali non è un’operazione semplice.  In moltissimi casi, le basse frequenze emesse da un impianto di riproduzione domestico sono sovrabbondanti in quantità e limitate in termini di dinamica e velocità rispetto al suono vero.

Se disponibile, di grande aiuto è l’utilizzazione di una strumentazione in grado di valutare il suono nel dominio del tempo rispetto all’energia delle frequenze in gioco o, in sub ordine, anche il solo bilanciamento tonale.  

Se non disponibile, dovendosi fidare del solo orecchio,  la velocità degli attacchi e dei rilasci e  la ricostruzione dello spazio del luogo di registrazione sono i parametri sonori a cui fare riferimento per poter  effettuare  la  regolazione più corretta del SW.


Modi di utilizzazione del Subwoofer .


Oggigiorno, la stragrande maggioranza dei SW in commercio sono muniti di crossover e sono amplificati, cioè hanno un proprio stadio finale di guadagno. 

E’ a questo tipo di apparecchi a cui faremo riferimento.

Nel caso delle colonne sonore di films, un SW può essere collegato direttamente alla macchina di  decodifica, che può essere interna o esterna all’apparecchio di lettura.  Essa è munita infatti  di un’uscita  dove transita il segnale codificato per il “+1” (in mancanza di un SW questo segnale può essere dirottato sui canali principali).  Nel caso che  esso sia presente, in genere il collegamento avviene tramite un unico cavo dove sono veicolate le frequenze più basse nella quantità codificata all’interno di ogni singola colonna sonora.

Utilizzato in questo modo, il SW ha bisogno della regolazione del livello di  uscita, della regolazione della fase e di un corretto posizionamento in ambiente.

Nel caso di  ascolto a due canali, si può utilizzare il SW con due modalità diverse.

Quella che è più frequente incontrare prevede l’utilizzazione del crossover interno al SW. Il segnale esce dal preamplificatore mediante una sola coppia di cavi di interconnessione che arrivano al SW. Una seconda coppia di cavi parte dal SW per approdare al finale di potenza. Mediante i controlli passa-alto e passa-basso è possibile selezionare la frequenza di intervento del SW sottraendola dalla sfera di intervento dei diffusori principali.

Questa metodologia offre un vantaggio e uno svantaggio. Ammesso che l’incrocio sia effettuato con sapienza, poiché i diffusori principali vengono sgravati dal peso della riproduzione delle basse frequenze, il comportamento nella zona del  calore e dei medi inferiori dei diffusori principali diverrà più lineare e pulito. Tuttavia, poiché tutto il segnale attraversa il crossover del SW,  dato che spesso la  qualità dei componenti elettronici interni ad un SW non è eccelsa,  esso subirà un degrado qualitativo che si tradurrà in una minore trasparenza e purezza generale.

Utilizzando il  crossover del SW c’è necessità di regolare: volume, fase, taglio in basso (per interfacciarlo con la risposta acustica ambientale) e taglio in alto (per interfacciarlo con i diffusori principali).

Se non si desidera che il segnale degradi passando per il crossover del SW e  se si possiede un preamplificatore  equipaggiato con una doppia uscita ,  è possibile prendere in considerazione la seconda metodologia:  collegare usualmente il preamplificatore  al finale in modo che i diffusori principali possano funzionare a gamma intera  e aggiungere una ulteriore connessione in uscita dal preamp verso il SW.

Secondo alcuni, questa modalità  è quella più raffinata, in grado di offrire il risultato sonoro di qualità più elevata.


I controlli del Subwoofer 


Sono sostanzialmente tre: volume, fase, taglio in frequenza.

Ne parleremo come se dovessimo adottare l’ultimo modo di utilizzazione del SW che abbiamo descritto, poiché esso si presta meglio alla descrizione di alcune problematiche acustiche.

Partiamo dalle manopole che controllano la frequenza. Intanto va detto che non effettuano un taglio brusco. Selezionare la manopola del passa basso sui 50 Hz non significa ad esempio che il SW  cesserà di emettere le frequenze più basse di 50 Hz.  Tagliando a 50 Hz, le frequenze più basse subiranno solo un’attenuazione più o meno intensa a seconda della pendenza di taglio attribuita dal progettista al crossover del SW.  Il punto di taglio va interpretato come la zona di frequenza dove il SW offrirà maggior rinforzo. Ciò è estremamente utile per collegare con continuità la risposta a bassa frequenza dei diffusori principali con quella del SW tenendo in grande considerazione il comportamento di entrambi all’interno di una stanza.

Se, ad esempio, l’energia emessa dai diffusori principali subisce una discesa nella zona dei 70Hz, il taglio del SW sarà teso a compensare l’energia mancante. Può accadere che un taglio a 20 Hz non riesca a riempire completamente il buco fra 20 e 70 Hz e che sia necessario tagliare più in alto (ad esempio a 50 Hz) per  avere una omogeneità di riposta fino a 30 Hz rinunciando a qualche  dB fra 30 e 20 Hz (è una situazione del tutto esemplificativa da non prendere alla lettera anche perché,  lo vedremo poi, l’ambiente ci mette molto del suo sottoforma di risonanze e cancellazioni).  

Le manopole del controllo del taglio in frequenza manifestano chiaramente la loro  influenza sul suono quando le modificazioni sono significative (superiori ai 20 Hz). Per fare un esempio, non è facile avvertire differenze cambiando il taglio di 10 Hz.

La manopola del volume controlla il livello di emissione per le frequenze emesse dal SW. Essa alza e abbassa il livello dell’intera gamma di frequenze in gioco in rapporto al livello dei diffusori principali.

Il controllo sulla fase serve per “connettere” il tempo di uscita del segnale dal SW in rapporto con quello dei diffusori principali. Per non avere un suono lento e privo di punch è necessario che l’energia di un transiente che arriva all’ascoltatore dal SW e dai diffusori principali gli giunga nel medesimo istante. La  manopola che regola la fase serve appunto a questo. A nostro parere la sua regolazione è la più critica e la più importante.

Essa influenza decisamente  il livello di pressione sonora percepito dall’ascoltatore.

Stiamo parlando del caso di un SW che somma la sua azione a quella dei diffusori principali. 

Una regolazione sbagliata della fase del SW può condurre alla cancellazione di alcune frequenze appartenenti alla gamma bassa mentre può generare una sommazione in altre aree di frequenza.

Se siamo di fronte a fenomeni di cancellazione è pressoché inutile aumentare il volume poiché, così facendo, si otterrà il risultato di incrementare le cancellazioni e le sommazioni. La soluzione vera è “accordare” la fase del SW con quella dei diffusori principali. Ciò significa utilizzarla in modo “spregiudicato”, non considerando come vincolanti le indicazioni poste a lato della manopola. In altre parole, non è detto che quando la manopola della fase sia posta, ad esempio, nella posizione di fase invertita, il suono emesso dal SW sia realmente in contro-fase rispetto a quello dei diffusori o viceversa. Quello che conta è la coerenza, la velocità del suono in arrivo all’ascoltatore.

 L’operazione ha quasi la complessità della progettazione di un nuovo speaker  dove si cerchi di fare suonare assieme ed in modo indistinguibile l’altoparlante degli alti con quello dei bassi.  Tuttavia, la “costruzione di questo nuovo diffusore” avviene all’interno della propria sala d’ascolto  e, giocoforza, tiene in considerazione la risposta acustica propria del locale.  Quando l’operazione riesce è foriera di grandi soddisfazioni.

La risposta in fase del SW rispetto ai diffusori principali è la principale regolazione da fare. Essa ha pesante influenza sia sul volume che sul bilanciamento tonale delle basse frequenze e della zona del calore.

Con la manopola della fase si cerca di controllare il tempo. Con quella del volume l’intensità. Con quelle deputate al taglio in frequenza, la distribuzione dell’energia all’interno della gamma tonale prodotta dal SW in rapporto con quella  dei diffusori principali. 

C’è una relazione strettissima fra queste tre componenti, che si influenzano pesantemente fra loro.  Tuttavia è  dalla regolazione della fase che bisogna partire per poter procedere seguendo il percorso più semplice. 


Il Subwoofer  e la stanza.


Abbiamo detto che con la manopola della fase si cerca di far arrivare all’ascoltatore la risposta del SW e quella dei diffusori principali nel medesimo istante. In altre parole è come spostare fisicamente il SW nella stanza per trovare il suo posizionamento più corretto rispetto alla risposta nel tempo.

Ma perché non cercare di disporlo nel posto più consono fin da subito?

Qual è il posto più  adatto per un SW?

E’ vero che può essere messo ovunque?

Sotto i 50 Hz non esiste più stereofonia, ma al di sopra inizia ad essere via via più manifesta man mano che si sale in frequenza.

Se un SW si occupasse solo delle frequenze sotto i 50 Hz, non ci sarebbe grande necessità di disporlo tenendo conto dei criteri fondanti la stereofonia. Ma molti SW  vengono impostati in modo da produrre frequenze superiori ai 50 Hz, cosicché sarebbe necessario, in questi casi, considerare il SW quasi alla stregua  di un diffusore a gamma intera.  Inoltre la provenienza degli attacchi transienti è percepibile dall’orecchio umano anche quando essi possiedono un fortissimo contenuto di basse frequenze. Non è quindi molto appropriato disporre un SW lateralmente. Per una corretta rappresentazione stereofonica sarebbe necessario usarne due, uno per il canale destro, l’altro per il sinistro. Dovendone usare uno, esso dovrebbe essere posto centralmente, in mezzo ai diffusori principali, possibilmente  distante dall’ascoltatore quanto i diffusori principali.

C’è una ragione ulteriore  per non disporre il  SW in un posto qualsiasi della sala. 

 In una stanza ci sono punti dove la  pressione sonora delle frequenze risonanti è massima, tipicamente gli angoli e vicino alle pareti. Questo è l’usuale comportamento delle basse frequenze in un ambiente chiuso. Disporre un SW in un angolo o vicino ad una parete laterale può solo esacerbare gli aspetti negativi del comportamento acustico di una sala, innescandone i moti risonanti più forti e deleteri, capaci di generare “boom”  e melma sonora, celando gran parte dell’energia delle frequenze non risonanti.

Le regolazioni del volume, della fase e del taglio in frequenza divengono operazioni più semplici quando il SW occupa una posizione più logica nella stanza. E’ anche vero che è possibile, tramite queste regolazioni, compensare coatte posizioni incorrette del SW. Tuttavia questa operazione diviene difficilmente governabile soprattutto se non si ha a disposizione alcun strumento di controllo.

Come un SW posizionato e regolato in modo approssimativo può essere causa di notevoli problemi in gamma bassa con deleterie influenze in gamma media, così un’utilizzazione sapiente di un buon SW può non solo arricchire il suono, ma anche aiutare nel controllo dei moti risonanti propri di una data stanza attraverso il gioco delle cancellazioni. 

Poiché, come dicevamo, la stanza ci mette del suo ed il comportamento delle basse frequenze in un ambiente chiuso è tutt’altro che  lineare, sommando una fonte di basse frequenze come un SW  all’azione dei diffusori principali già in grado di scendere in frequenza, si possono verificare fenomeni di cancellazione a carico delle frequenze risonanti. Facendo un grafico è possibile osservare come il livello delle zone risonanti cali e come l’articolazione, nelle medesime zone, aumenti. Ciò potrà anche causare, sempre per il gioco delle cancellazioni, un peggioramento dell’articolazione in altre aree di frequenza limitrofe o distanti. Si tratterà allora di valutare qual è la soluzione di miglior compromesso.


La presenza di un SW in una stanza, sia nel caso del multicanale per il cinema che per il puro audio, è un turbamento, una nuova fonte di energia che va ad aggiungersi ed interagire con quella dei canali principali e con la risposta acustica ambientale. Questa energia può avere influenze  positive o negative in funzione del posizionamento del SW nella stanza e delle sue regolazioni.  La sua gestione, il controllo delle sue variabili può essere fatta “ad orecchio” e con buon  senso, ma è forse questo il caso dove l’utilizzazione di metodiche di controllo strumentale si rende massimamente utile.


Italo Adami