Bass reflex

Il bass reflex è una particolare tecnica di realizzazione dell'insieme "cassa acustica + altoparlante" consistente in un box di legno sul quale viene progettata e realizzata una apertura, detta "accordo reflex", funzionante come un risuonatore di Helmholtz, che permette di convogliare verso la parte anteriore anche il suono generato posteriormente dall'altoparlante. Tra i primi a formalizzare regole guida per la progettazione di sistemi aperti, va menzionato l'australiano Thiele, già noto per aver divulgato assieme a Small un efficace modello matematico per l'altoparlante montato in sistemi a radiazione diretta. Tale ruolo fondamentale è oggi accreditato dall'universale denominazione dei parametri identificativi degli altoparlanti dinamici, noti come Parametri di Thiele & Small.

Funzione e principio modifica

Il cono dei woofer in aria libera genera un'onda positiva anteriormente e negativa posteriormente, positivo + negativo = zero, difatti per isolare l'onda posteriore del woofer evitando l'annullamento si utilizzava la cassa chiusa, ma non era molto efficiente e l'onda posteriore veniva annullata e persa. Nel bass reflex il foro nel mobile e il tubo fanno sì che l'onda posteriore si somma all'onda anteriore limitando per altro l'escursione del cono. Il tubo reflex non fa altro che rifasare il suono emesso posteriormente dal cono del woofer; la lunghezza del tubo determina la frequenza di accordo.^[1]

L'effetto di questo annullamento acustico può essere sperimentato facilmente avvicinando all'orecchio un qualsiasi altoparlante in aria libera e notando un incremento delle basse frequenze appena generate poiché ancora non si sono incontrate con quelle generate dal lato opposto.

Caratteristiche modifica

Secondo la configurazione fisica utilizzata nella progettazione dell'insieme cassa/reflex, è possibile stabilire la curva di risposta del diffusore stesso, ovvero il range di frequenze riproducibili in modo lineare a partire dai 200 Hz fino ai 25-30 Hz che rappresentano il limite inferiore della gamma di udibilità dell'orecchio,sotto i 25 30 hz sono frequenze subsoniche limite in cui si spingono solo l'organo liturgico a canne e l'ottobasso ma che è spesso raggiunto anche dagli effetti speciali cinematografici.

Evidentemente la possibilità, per un diffusore reflex, di "scendere" tanto in basso nella riproduzione del suono dipende da vari fattori che incidono considerevolmente nelle dimensioni del woofer e dalla rigidità del cono nella potenza richiesta per "pilotare" i diffusori e naturalmente, nel costo. La lunghezza del tubo reflex, la sua area di sezione e la lunghezza del tubo determinano la frequenza di risonanza desiderata: maggiore è la lunghezza del tubo e il volume del mobile più bassa sarà la frequenza, in genere le casse bass reflex sono il doppio di volume interno rispetto a una cassa chiusa o comunque hanno sempre un litraggio interno maggiore.

Posizione del Bass reflex modifica

La posizione del reflex può essere varia a seconda dell'effetto desiderato, se posizionato anteriormente come l'altoparlante rende la sua gestione molto più semplice (da parte dell'utilizzatore finale) in quanto le due fonti (altoparlante e bass reflex) sono entrambe dirette nella stessa direzione andando a sommarsi tra loro ed aumentare la resa sonora, inoltre difficilmente possono insorgere problemi che possono variare il comportamento del suono rispetto al progetto. Mentre qualora il tubo bass reflex sia posizionato posteriormente e quindi sul lato opposto rispetto all'altoparlante, si sfrutta il disaccoppiamento del suono e permette di trattare differentemente le due fonti sonore (altoparlante e bass reflex), generalmente questo viene sfruttato per avere solo la fonte dell'altoparlante come fonte sonora ed usare il bass reflex per migliorarne le caratteristiche dinamiche, ma per ottenere ciò servirà trattare adeguatamente l'emissione sonora data dal bass reflex e che andrà ad urtare contro pareti o mobili, le quali nel caso non riescano a smorzare adeguatamente questa fonte, si potrebbe generare una distorsione nell'audio o un comportamento non previsto.^[2]

Vantaggi modifica

Il sistema di cassa acustica bass reflex, se ben progettato, permette di ottenere più volume e pressione sonora e alla stessa potenza dimezzare l’escursione rispetto a una cassa chiusa. Ancor più importante può risultare il fatto che, nell'intorno della frequenza di risonanza, l'elevata impedenza meccanica del risuonatore ha l'effetto di frenare sensibilmente il cono dell'altoparlante. Ciò consente di ridurne molto l'escursione e di aumentare la potenza applicabile pur mantenendo il funzionamento entro i limiti meccanici, solitamente pari ad alcuni millimetri. L'efficacia di questo controllo dell'escursione dipende dallo smorzamento del sistema alla risonanza, legato agli attriti che l'aria incontra nel condotto e nel mobile.

Svantaggi modifica

Normalmente il raccordo reflex, non essendo smorzato, peggiora la risposta nel dominio del tempo per le frequenze in cui esso agisce. Se la progettazione non è realizzata ad arte, le frequenze provenienti dal raccordo del reflex rischiano di non essere perfettamente "allineate" (in fase) con quelle emesse dalla parte anteriore del diffusore, comportando risonanze, rimbombi, perdita della limpidezza sonora, effetto "scatolare" con degenerazioni talvolta anche fastidiose. Considerando che in un diffusore bass reflex il cono dell'altoparlante non è smorzato, non va sottovalutato il rischio, in caso di cattiva progettazione, che l'aumento (esponenziale) dell'escursione del cono vibrante possa causare la rottura dell'altoparlante. Grazie ad un completo modello matematico del sistema altoparlante+mobile+condotto è possibile una simulazione del risultato acustico ed una progettazione ottimizzata. In ogni caso occorre considerare che, al di sotto della frequenza di accordo, il condotto perde la caratteristica di rifasamento del suono emesso posteriormente. Ne risulta un cortocircuito acustico che determina un comportamento passa-alto con pendenza doppia rispetto ai mobili chiusi, nonostante il rapido incremento dell'escursione limitata dalla sola cedevolezza meccanica dell'altoparlante. La presenza di componenti spettrali di energia significativa all'estremo inferiore della banda audio, se non opportunamente controllate, può quindi produrre elevata distorsione, fino a mettere in pericolo l'integrità meccanica dell'altoparlante. Ulteriore attenzione è richiesta nel dimensionamento del condotto. Nell'intorno della frequenza di risonanza una elevata quantità d'aria oscilla nel condotto, con velocità di picco inversamente proporzionali alla sezione. Sezioni sovradimensionate del condotto produrranno perdite di potenza e pressione sonora, in genere si usano condotti standard date dal diametro del woofer Sezioni sottodimensionate produrranno quindi rumorosità per turbolenza del moto dell'aria. Perciò il condotto dovrà essere di diametro e lunghezza precisa.

Variante Irrotax modifica

Si tratta in un condotto bass reflex, ma con il condotto viene suddiviso in tanti piccoli condotti paralleli tra loro, venne progettato e brevettato negli anni '70 dalla Coral electronic, che permette di limitare l'escursione del cono al di sotto della frequenza d'accordo, migliorandone il comportamento, mentre alla frequenza d'accordo aumenta l'escursione e la potenza sonora, questo è dato dalla maggiore resistenza del condotto data dalla sua struttura, che permette di evitare la distorsione e rumore del condotto.^[3]

Applicazioni modifica

Oggi, praticamente tutti i diffusori acustici commerciali sono reflex, ma si tratta nella maggior parte dei casi di un reflex standard, senza particolare accuratezza progettuale, che però consente, a prezzi contenuti, di estendere in basso la risposta in frequenza di sistemi spesso sottodimensionati, di ridurre localmente la distorsione e di potenziare l'emissione in una zona di frequenze, con particolare impatto fisico, secondo canoni abituali nella produzione musicale popolare contemporanea. In generale si può sostenere che solo in sistemi specializzati, per uso hi-fi o professionale, la qualità degli altoparlanti adottati ed il rigore del progetto si riflettono in bass-reflex con vantaggi ampiamente superiori ai limiti. Nei prodotti più commerciali è frequente trovare grossolani difetti, talvolta sfruttati per ottenere vantaggi psicoacustici presso il pubblico privo di riferimenti qualitativi superiori.