Casse per subwoofer: molto più di una semplice scatola

Da decenni si susseguono discussioni su quale dei diversi tipi di casse per subwoofer sia "la migliore" e perché. Diamo un'occhiata al perché abbiamo bisogno di una cassa per subwoofer, e come i tre stili popolari - chiusa, accordata (bass reflex) e bandpass - differiscono nel loro design e prestazioni.

Gestione dell'onda posteriore

Se collegassi qualsiasi altoparlante a un amplificatore, lo tenessi in mano e ci facessi suonare della musica, scopriresti che non senti bassi. Questo perché il suono che proviene dalla parte anteriore dell'altoparlante annulla quello che proviene dalla parte posteriore. Abbiamo bisogno di un modo per impedire al suono che proviene dal retro del cono dell'altoparlante di interferire con quello che proviene dalla parte anteriore. Se tagliassi un buco al centro di un grande pezzo di legno piatto e montassi l'altoparlante su di esso, sentiresti molti più bassi. Infatti, finché la mezza lunghezza d'onda delle frequenze dei bassi non diventa più lunga delle dimensioni del pezzo di legno, otterrai bassi davvero buoni e solidi. Se mettiamo un altoparlante in una cassa ermetica, nessuno del suono che proviene dal retro interferisce con quello che proviene dalla parte anteriore.

Gestione della potenza

La capacità di un altoparlante di utilizzare la potenza prodotta da un amplificatore è limitata da due criteri: quanto può muoversi il cono dell'altoparlante e quanto calore può gestire la bobina mobile. Le limitazioni di potenza termica si basano principalmente sul design dell'altoparlante: la dimensione della bobina mobile, come viene gestito il flusso d'aria attorno alla bobina e la vicinanza dei componenti stazionari dell'assemblaggio motore alla bobina sono i fattori chiave. I limiti di escursione fanno anche parte del design dell'altoparlante: quanto è lungo l'avvolgimento della bobina mobile, quanto è alta la piastra superiore e quanta corsa della sospensione è disponibile sono i fattori chiave.

Escursione

Quando si tratta di riprodurre i bassi, un altoparlante deve muoversi quattro volte di più ogni volta che la frequenza di ingresso viene dimezzata. Per esempio, un altoparlante che si muove di 0,125 pollici a 100 Hz deve muoversi di 0,5 pollici per riprodurre lo stesso livello di uscita a 50 Hz e 2 pollici a 20 Hz. Puoi vedere che, per le frequenze più basse, le limitazioni di escursione del cono sono significative - pochissimi altoparlanti possono muoversi di 2 pollici senza distorsione significativa.

Quando mettiamo un altoparlante in una cassa, la combinazione della cassa e dell'altoparlante crea un filtro passa-alto. Stiamo effettivamente diminuendo l'uscita a bassa frequenza dell'altoparlante. Perché vorremmo fare questo? Il vantaggio di una cassa è che possiamo controllare il movimento del cono dell'altoparlante. Guardare una semplice sospensione acustica (nota anche come chiusa) sarà l'illustrazione più semplice di questa spiegazione.

Compliance (Cedevolezza)

Ogni singolo altoparlante - dal più grande dei subwoofer al più piccolo dei tweeter - ha una mollezza del cono. Chiamiamo questa compliance. Misuriamo la compliance confrontandola con un volume d'aria con la cedevolezza equivalente. Chiamiamo questa caratteristica dell'altoparlante Vas. In termini generali, un altoparlante con una specifica Vas molto piccola ha una sospensione rigida, e un altoparlante con una Vas grande ha una sospensione più morbida. C'è molto di più, ma per la discussione sulle caratteristiche e benefici delle casse, questo è tutto ciò di cui abbiamo bisogno per ora.

Quando mettiamo un altoparlante in una cassa, irrigidiamo la sospensione. Quando spingi sul cono dell'altoparlante, stai spingendo contro la sospensione dell'altoparlante (che vuole centrare il cono) e stai cercando di pressurizzare l'aria nella cassa. Quando il cono cerca di muoversi verso l'esterno dalla posizione di riposo, stai mettendo l'aria in uno stato di vuoto - vuole tirare indietro il cono alla sua posizione di riposo. Sacrifichiamo l'uscita a bassa frequenza, ma guadagniamo una significativa gestione della potenza e controllo sul movimento del cono dell'altoparlante. Per quest'ultimo, la combinazione dell'aria nella cassa e la sospensione dell'altoparlante aiuta a fermare il cono dell'altoparlante dal muoversi una volta che un segnale elettrico lo ha messo in moto.

Pensaci come un ammortizzatore su un veicolo. Puoi vedere che avere una cassa è critico.

Casse per subwoofer a sospensione acustica (chiusa)

La più semplice delle casse è chiamata sospensione acustica o cassa chiusa. In queste casse, mettiamo l'altoparlante in una scatola ermetica. Quando mettiamo un altoparlante in una cassa, il sistema risuona a una frequenza specifica che - chiamiamo questa Fc. Sotto quella frequenza, l'uscita viene ridotta a un tasso di -12 dB per ottava. Se il sistema ha una frequenza di risonanza di 50 Hz, l'uscita sarà 12 dB più bassa a 25 Hz.

Le casse a sospensione acustica sono tra le più piccole delle diverse casse che discuteremo. Sono anche le più facili da costruire, e le più tolleranti rispetto agli errori di calcolo. Se combini il roll-off della cassa e del sistema altoparlante con l'aumento di efficienza che ottieni dal volume d'aria relativamente piccolo dell'abitacolo del veicolo (spesso chiamato funzione di trasferimento o cabin gain), puoi ottenere una risposta in auto molto piatta con buona uscita infrasonica. I bassi da una cassa a sospensione acustica sono molto stretti e controllati, grazie all'eccellente risposta ai transienti.

C'è un lato negativo. Se cerchi bassi forti, allora hai bisogno di un driver che abbia molta capacità di escursione, e hai bisogno di una quantità ragionevole di potenza per muovere il cono dell'altoparlante avanti e indietro per ottenere il livello di uscita che vuoi. C'è un altro svantaggio di cui non si parla molto, ed è la distorsione. Man mano che un altoparlante aumenta l'escursione, la quantità di distorsione che crea aumenta. Allo stesso modo, la distorsione aumenta vicino alla frequenza di risonanza dell'altoparlante. Quindi, cosa puoi fare?

Casse per subwoofer Bass Reflex (accordate/ventilate)

Una cassa bass reflex (nota anche come accordata o ventilata) usa una ventola per aumentare l'uscita a bassa frequenza sfruttando l'energia dell'onda posteriore dell'altoparlante. La ventola, spesso un tubo rotondo o talvolta uno slot rettangolare, ha un'area e una lunghezza. L'area e la lunghezza specifiche della ventola e la loro relazione con il volume totale della cassa fanno sì che la colonna d'aria nella ventola risuoni a una frequenza specifica quando eccitata dall'altoparlante. In genere accordiamo le casse bass reflex abbastanza basse per enfatizzare l'ottava inferiore o giù di lì della gamma di frequenze udibili. Possono essere accordate più in alto per aumentare l'efficienza per applicazioni ad alto SPL. C'è sempre un sacrificio, però - quando accordiamo la cassa più in alto, sacrifichiamo le prestazioni a bassa frequenza.

Le casse bass reflex sono tipicamente più grandi delle casse chiuse. Non c'è una regola ferrea da associare alla relazione di dimensioni, ma il 25-50% in più è comune. Il compromesso per quel volume extra è duplice - più efficienza nella frequenza di accordo e più gestione della potenza, ad alcune frequenze.

Quando il subwoofer usato in una cassa bass reflex produce frequenze intorno alla frequenza di risonanza della combinazione ventola/cassa, l'escursione del driver viene ridotta quasi a zero e tutto il "lavoro" è fatto dalla ventola. In modo più succinto, intorno alla frequenza di accordo, la maggior parte della musica è prodotta dalla ventola. Il vantaggio di questo è che i problemi di gestione della potenza causati dalle limitazioni di escursione del cono sono drammaticamente aumentati. Poiché il cono si muove a malapena, livelli di pressione sonora molto alti possono essere raggiunti. Intorno alla frequenza di accordo, la gestione della potenza è limitata dalle capacità termiche del subwoofer.

Come abbiamo menzionato prima, un fattore che contribuisce alla distorsione degli altoparlanti è l'escursione del cono. Con una cassa bass reflex, il driver si muove significativamente meno che con un design a sospensione acustica. Finché la ventola stessa ha abbastanza area e una transizione liscia a entrambe le aperture, la distorsione prodotta da una cassa bass reflex ben progettata può essere impressionantemente piccola.

Niente è gratis, vero? Un fattore nel decidere di usare un design bass reflex è quanto velocemente l'uscita diminuisce sotto la frequenza di accordo. Dove una cassa a sospensione acustica roll-off a -12 dB per ottava, una cassa bass reflex roll-off a 24 dB per ottava. Sotto la frequenza di accordo, la ventola agisce sempre più come un buco nella cassa, offrendo pressione di ritorno sempre minore man mano che la frequenza diminuisce. Progettare per, e gestire, l'escursione del driver è una parte fondamentale del design di casse bass reflex.

Casse per subwoofer Bandpass

Toccheremo rapidamente le casse bandpass per concludere questo articolo. Ci sono diversi design per casse bandpass. Alcune usano una cassa chiusa, e alcune una ventilata. Indipendentemente dal fatto che la camera posteriore sia chiusa o ventilata, l'uscita del subwoofer suona in una cassa ventilata. Questa cassa agisce come un filtro passa-basso. Perché vorremmo progettare una cassa bandpass?

Prima di tutto, tutta l'uscita della cassa è prodotta dalla ventola o dalle ventole. Questo permette a un designer creativo di costruire una cassa nel bagagliaio di un veicolo e far suonare l'apertura della ventola attraverso il piano posteriore. Ci sono state alcune incredibili casse bandpass costruite nell'area di stoccaggio anteriore di veicoli a motore centrale o posteriore. La ventola permette ai bassi di entrare nell'interno del veicolo. Le casse bandpass possono anche offrire guadagni impressionanti in efficienza rispetto alle casse a sospensione acustica e bass reflex, ma lo fanno a scapito di larghezza di banda e volume della cassa.

Una cassa bandpass ha due frequenze di risonanza - una per ciascuna delle casse. La gestione risultante dell'escursione del cono può permettere di produrre una grande quantità di bassi da driver con escursione limitata. Mentre il cono dell'altoparlante stesso non si muove molto, la quantità di lavoro fatta dall'assemblaggio motore è ancora significativa. Stai ancora mettendo potenza nell'altoparlante, e il lavoro viene fatto. Poiché la camera anteriore della cassa agisce come un filtro, può anche essere molto difficile sentire quando l'altoparlante sta distorcendo.

Riguardo alla complessità del design, e tolleranza agli errori di costruzione, le casse bandpass sono le più complicate da eseguire perfettamente. A differenza di un design a sospensione acustica o bass-reflex, i design di casse bandpass devono essere adattati esattamente all'altoparlante con cui vengono usati. Non fidarti mai del concetto di una cassa bandpass "generica".

Infine, poiché una cassa bandpass include un filtro passa-basso acustico, deve essere usata con buoni driver midbass di dimensioni appropriate. Se no, i bassi possono suonare persi o disconnessi rispetto al resto della musica.

Per maggiori dettagli sulle casse per subwoofer, visita il tuo specialista locale

Come puoi vedere, ci sono molti modi per installare un subwoofer - o qualsiasi altoparlante, per quella materia. Navigare lo spazio disponibile nel veicolo, così come diverse dimensioni e design degli altoparlanti, può essere complicato. Il design e la costruzione di una cassa possono essere complessi, specialmente quando sono coinvolte forme complesse. Visita il tuo rivenditore specialista di car audio locale per esplorare diverse opzioni di casse per il tuo veicolo.