ITBS20010073A1

ITBS20010073A1 - Altoparlante a guida d'onda a dispersione controllata e regolabile

Info

Publication number: ITBS20010073A1
Application number: IT2001BS000073A
Authority: IT
Inventors: Guido Noselli; Stefano Noselli
Original assignee: Outline Di Noselli G & C S N C
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2003-04-03
Also published as: CN1301038C; EP1433353A2; WO2003030583A3; US20040245043A1; CN1561652A; AU2002347603A1; RU2004109573A; WO2003030583A2

Description

D E S C R I Z I O N E

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE

avente per titolo:

"ALTOPARLANTE A GUIDA D'ONDA A DISPERSIONE CONTROLLATA E REGOLABILE"

Campo dell'Invenzione

La presente invenzione riguarda in generale il settore dei diffusori acustici, e si riferisce in particolare agli altoparlanti a tromba per tali diffusori.

Stato dell’ arte

Gli altoparlanti a tromba propriamente detti ancora oggi sono ampiamente utilizzati per le loro caratteristiche peculiari d’efficienza e di controllo della dispersione del suono, specialmente nel settore dell’amplificazione professionale.

Il loro impiego è in ogni caso limitato dalle dimensioni, che, essendo relazionate strettamente alla più bassa frequenza da essi utilmente riproducibile, a volte sono troppo grandi rispetto a quelle desiderate o necessarie per il tipo di diffusore in cui dovrebbero essere alloggiati.

Ad un area di bocca grande per la riproduzione di frequenze basse, ad esempio, corrisponde una lunghezza elevata della tromba sino alla gola, per via dell’espansione molto lenta che la riproduzione di tale banda di frequenze richiede, in funzione della correlata lunghezza d’onda.

Sono stati escogitati diversi metodi per diminuire almeno una delle dimensioni della tromba, la lunghezza, tra i quali, ad esempio, la costruzione della tromba secondo un’espansione delle aree, esponenziale classica nella parte iniziale del condotto, ma poi molto più rapidamente divergente, così da dare luogo ad un condotto complessivo ben più corto a parità d’area di bocca (tromba Tractrix o di Wilson). Quello che però maggiormente si è imposto, e ancora è il più diffuso, consiste nel ripiegare su se stessa la tromba in vari modi per ottenere un dimensione esterna nel senso della profondità o lunghezza del condotto, il più contenuta possibile in funzione delle prestazioni richieste.

Questa tecnica tuttavia, se da un lato è ben conosciuta ed applicata con successo alla costruzione di trombe per frequenze basse, dall’altro non risulta essere stata allo stesso modo applicata per la riproduzione di frequenze medie ed alte, a partire già, ad esempio, da 500 Hz sino al limite superiore di frequenze udibili dall’orecchio umano, 15/20 KHz.

La ragione risiede nel fatto che sinora non è stata trovata una tromba di tipo ripiegato, la quale, pur mantenendo la capacità di restituire le frequenze più basse per via di un predeterminato “cutoff” o frequenza più bassa utilmente riprodotta, non distrugga al suo interno la parte più alta della banda di frequenze citata, ad esempio da 2000 Hz in poi, prima ancora che tali frequenze raggiungano la bocca della tromba per immettersi nell’ambiente esterno.

Questo fatto ha precluso i grandi vantaggi in termini d’efficienza e di contenimento delle dimensioni, che l’adozione di trombe ripiegate per la riproduzione delle frequenze medio/alte consentirebbe, cosa che, invece, la stessa tecnica ha consentito e consente per le frequenze basse, nei sistemi di sonorizzazione, specialmente professionali.

Scopi e Sommario dell’Invenzione

La presente invenzione si propone di superare questa limitazione con la realizzazione di una “tromba” ripiegata effettivamente adatta per frequenze medio/alte, pur mantenendone dimensioni ed ingombro limitati per una corno ed agevole utilizzazione.

Un altro scopo dell’invenzione è di fornire una tromba adattabile per forma e dimensioni non convenzionali a diversi tipi di diffusori acustici.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è di proporre una tromba ripiegata idonea a permettere la realizzazione di forme più libere e meno ingombranti dei diffusori acustici per bande acustiche di frequenze medio/alte.

Detti scopi dell’invenzione e gli impliciti vantaggi che ne derivano sono raggiunti con una scelta della forma della tromba che deriva dall’applicazione contemporanea di, e dunque incorporante, almeno due dei tre principi di acustica noti: Diffrazione, Riflessione, Assorbimento.

La definizione di “tromba” nel senso tradizionale del termine appare qui meno adatta di “guida d’onda” in quanto l’oggetto del trovato non è realizzato geometricamente secondo le usuale regole matematiche proprie delle trombe. Quindi l’oggetto del trovato è chiamato da qui in avanti appunto “guida d’onda”.

La guida d’onda secondo l’invenzione può essere costruita con delle forme e dimensioni diverse, di volta in volta adattate alle scelte di progetto che riguardano nella sua interezza il diffusore nel quale deve trovare collocazione, in modo semplice e funzionale, rispettando l’applicazione dei principi più sopra citati.

Infatti, solo dalla combinazione di due o di tutti e tre questi principi è possibile mantenere l’efficienza e il controllo della direttività tipici di una tromba cosiddetta a direttività costante, con una forma e dimensione che si discosta fortemente dai canoni classici consolidatisi nel tempo per tali tipologie di trombe, quali conica, esponenziale, iperbolica e tutti i tipi che derivano dalla loro combinazione o parziale modificazione.

Breve Descrizione dei Disegni

L’invenzione sarà meglio spiegata nel prosieguo della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni, indicativi e non limitativi, nei quali:

la Fig. 1 è una rappresentazione schematica dei principi di diffrazione e riflessione;

la Fig.2 è una rappresentazione schematica dell’applicazione del principio di assorbimento;

la Fig. 3 è una rappresentazione dei tre principi combinati di diffrazione, riflessione e assorbimento in un esempio di guida d’onda ripiegata;

la Fig. 4, A, B, C D e E mostra un esempio di adattamento della guida d’onda ripiegata ad uno spazio predefinito, con l’applicazione dei principi di diffrazione e diffusione;

la Fig. 5, A’, B’ e C’ mostra una rappresentazione schematica di una guida d’onda ripiegata applicata a diffusori tradizionali o adatti a formare disposizione in linea verticali;

la Fig. 6, A”, B” e C” è una rappresentazione schematica di diversi tipi di “stage monitor” tradizionali (A” e B”) e “low profile” ;

la Fig.7 è una rappresentazione schematica di una guida d onda collocata in una cassa di dimensioni compatte;

la Fig. 8 è una rappresentazione schematica di una guida d’onda in una “stage monitor”;

la fig. 9 è una vista in sezione di una realizzazione pratica di un diffusore acustico;

la fig.10 mostra la vista posteriore di un diffusore con rotelle; e la Fig.11 mostra un’ analoga vista di un diffusore con golfari.

Descrizione Dettagliata dell’Invenzione

Nella Fig. 1 è schematizzata una guida d’onda regolabile 11 cui sono applicati i principi di diffrazione e riflessione. La guida d’onda 11 si presenta con una fessura di diffrazione 12 seguita da una sezione di espansione definente una bocca di emissione 13. Questa bocca è definita da pareti 14 almeno una delle quali 14’ ad angolazione variabile a mezzo di una cerniera o con una scelta all’origine dell’angolo di apertura. In essa, delle onde sonore che attraversano la fessura di diffrazione, la banda di lunghezze d’onda 15 più grandi della fessura di diffrazione sono diffiatte e convogliate dalle pareti della guida d’onda (fino a lunghezze d’onda più piccole della bocca di guida della bocca di emissione), mentre la banda di lunghezze d’onda 16 più piccole della fessura di diffrazione sono riflesse almeno da un piano di riflessione 17 definito dalla parete 14’ con possibilità di regolarne la direzione cambiando l’angolazione della parete stessa. La banda di frequenze diffratte con lunghezze d’onda 18 più grandi della dimensione della bocca di emissione 13, ai bordi di questa, vanno eliminate con un taglio elettrico adeguato.

Nella Fig. 2 è rappresentata l’applicazione del principio di assorbimento, con il quale le onde sonore 19 prodotte dalla diffrazione ai bordi della bocca di emissione 13 ed aventi frequenze con lunghezza d onda più grandi delle dimensioni della bocca stessa, sono assorbite da un materiale assorbente 20 e tale da non riflettere le eventuali onde incidenti.

La Fig.3 mostra una guida d’onda ripiegata con una gola di diffrazione 21, un piano di riflessione 22 ed un materiale assorbente 23 ai lati per l’applicazione dei tre principi combinati di diffrazione, riflessione e assorbimento.

La Fig. 4 illustra un esempio di adattamento di una guida d’onda ripiegata 11 ad uno spazio predefinito. Partendo da un contenitore con una sezione massima utilizzabile A, una tromba B è calcolata con parametri acustici da progetto per la sua collocazione fisica nello spazio della sezione A a disposizione, come mostrato in C, e una verifica del posizionamento in un tale spazio come in D. Nella stessa Fig.4, in E è rappresentata una soluzione di guida d’onda ripiegata secondo linvenzione, contenuta interamente nel contenitore di partenza e che mantiene inalterate le prestazioni.

La Fig. 5 illustra una guida d’onda ripiegata 11 applicata a diffusori di forme tradizionali A’, B’ e C’ del tipo adatti a formare “line array” verticali. In detta Fig.5, la o le guide d’onda 11 sono in combinazione con rispettivi altoparlanti 24 secondo diverse disposizioni che permettono comunque di conseguire prestazioni acustiche come con le trombe usuali, ma usufruendo di contenitori o casse meno profonde, come mostrato in particolare nelle realizzazioni B’ e C'

Per meglio e ulteriormente evidenziare il concetto della presente invenzione, si descrive a titolo d’esempio non limitativo un particolare diffusore 25, mirato ad una funzione precisa di sonorizzazione professionale, nel quale, attraverso l’adozione della guida d’onda, oggetto del trovato, progettata nel rispetto dei principi sopra citati, si raggiungono gli obiettivi desiderati, confacenti all’utilizzo, in termini di dimensioni, prestazioni e foggia e vantaggi raggiungibili.

Al giorno d’oggi in qualunque spettacolo, dal concerto di musica moderna alla trasmissione televisiva, ecc., s’impone un largo impiego di diffusori specializzati per consentire agli artisti/protagonisti o anche semplicemente ai tecnici audio presenti, di sentire o “monitorare” in tempo reale la loro stessa prestazione e/o quella degli altri allo scopo di ottimizzare il risultato artistico complessivo.

Tali diffusori sono comunemente chiamati “spie”, “monitor”, “monitor da palco”, “stage monitor”, ecc. perché il loro impiego più frequente avviene su un palcoscenico dove sono appoggiati.

Hanno per questo motivo, solitamente, un corpo o cassa 26 di forma non parallelepipeda o cubica, ma geometricamente articolata e realizzata in modo da presentare il frontale, dove sono alloggiati gli altoparlanti 24, sempre, com’è ovvio, nella direzione del volto dell’artista o dell’ascoltatore. La forma è quindi generalmente concepita perché il corpo 26 del diffusore 25 si presenti con una base 27 di appoggio a pavimento (Fig.6 A”, B” e C”).

Il diffusore descritto, dunque, avrà necessariamente il frontale inclinato rispetto al piano d’appoggio, secondo l’angolo o gli angoli, perché a volte la geometria ne prevede più d’uno secondo le scelte costruttive del progettista.

Un’altra peculiarità geometrica necessaria in tali tipi di diffusori sta nelle dimensioni contenute in assoluto, ma soprattutto, nel loro basso profilo nel senso della ridotta dimensione in altezza rispetto al piano d’appoggio, il palcoscenico, che non pregiudichi, essendo il monitor collocato tra l’artista e gli spettatori, la possibilità a quest’ultimi di godere lo spettacolo senza interferenze visive. Tale peculiarità inoltre facilita di molto la mimetizzazione del monitor, tanto voluta dagli scenografi e dai registi e dagli stessi artisti.

Queste caratteristiche, scaturite dalle richieste degli utilizzatori, sino ad oggi, hanno fortemente limitato le prestazioni sonore di questi tipi di diffusori, cosiddetti “low profile”, per via delle contenute dimensioni, proprio in altezza, rispetto a quelle necessarie per alloggiarvi le trombe, che, come si è detto prima, sono necessariamente lunghe, oltre che larghe di bocca, per fornire prestazioni acustiche d’alto livello, così come in ogni caso si richiede ad un diffusore per uso professionale.

Infatti in tali tipi di monitor “low profile” sono abitualmente impiegate trombe molto piccole e corte che non consentono caricamenti acusticamente favorevoli alla riproduzione sonora della gamma media di frequenze in cui la voce umana si esprime, cosicché tale banda è riprodotta da altoparlanti non adatti, come quelli magneto-dinamici a grande membrana, di solito cartacea, e per questo non sufficientemente fedeli e spesso incapaci di restituire alla voce che amplificano l’intelligibilità necessaria (FIG.6, C”).

Oltre a questo i diffusori, così concepiti adottando ogni compromesso in funzione soprattutto delle dimensioni in altezza (low profile), non posseggono la necessaria ed importantissima caratteristica del controllo della direttività per la banda di frequenze che interessa la voce umana, a causa soprattutto ancora una volta delle piccole dimensioni della tromba che in essi è possibile alloggiare.

Quest’ ultima negativa caratteristica, inoltre, ne rende il funzionamento critico in riferimento all ’innesco di reazioni acustiche o “feedback” (il cosiddetto effetto Larsen) con il microfono dell’artista o dello speaker che si trova loro di fronte, a tal punto che solo abbassando di molto il livello sonoro emesso dal monitor stesso è possibile il suo utilizzo.Questo però contrasta fortemente con la necessità, insita nella funzione di monitor, di ottenere un elevato livello sonoro prima del “feedback” allo scopo di far emergere su tutto il resto del programma, in quel momento riprodotto dal sistema di sonorizzazione principale, il segnale inviato al monitor stesso proprio per tale scopo.

In altre parole la realizzazione di un “monitor low profile” implica generalmente un forte contenimento delle prestazioni in confronto ad altre tipologie di monitor in cui non sia necessario il contenimento dell’altezza.

La presente invenzione invece supera tutti i problemi dimensionali elencati grazie al ripiegamento della guida d’onda adottata, (FIG.4, E; FIG.7) per ottenere le massime prestazioni acustiche, senza alcun compromesso dipendente dalle dimensioni. Anzi, l’applicazione dei principi dell’acustica ricordati più sopra, consente la costruzione di tale particolare “guida d’onda”, di volta in volta adatta per forma e dimensioni al diffusore nel quale andrà montata indipendentemente dalla tipologia o funzionalità di questo (FIG.5, B’ e C’; FIG.8; Fig.9), con caratteristiche di direttività desiderate determinate non solo dalle dimensioni stesse, come avviene per trombe convenzionali, ma proprio dagli effetti di tali principi combinati e dosati dal progettista.

Nelle Figg. 7, 8 e 9 si nota come la sola ripiegatura della guida d’onda soddisfi le esigenze di un contenimento delle dimensioni di un monitor “low profile” e di una “stage monitor”, pur in presenza di prestazioni acustiche e banda passante superiori.

Da notare infine e vantaggiosamente (Figg.10 e 11) che il corpo o cassa del diffusore incorporante almeno una guida d’onda 11 potrà esser munito alla sua base di rotelle 28 oppure di golfari 29 per agevolarne movimentazione e trasporto, negli angoli tra la base e la parete posteriore, di smussi 30 dove possono essere collocati dei connettori d’angolo 31 in una posizione incassata e protetta, senza che la presenza di questi abbia ad influire sugli ingombri.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un metodo di realizzazione di un altoparlante a guida d’onda per diffusori acustici, caratterizzato dal fatto di controllare e regolare la dispersione acustica per una riproduzione di bande ampie di frequenze medio/alte con una lunghezza della tromba limitata, variando forma e dimensioni della sua bocca di emissione attraverso un’applicazione contemporanea di almeno due dei principi di acustica, quali diffrazione, riflessione e assorbimento, fondamentali per la propagazione del suono.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, secondo il quale controllo e regolazione della dispersione acustica sono effettuati modificando l’angolazione di almeno una delle pareti definenti la bocca di emissione della guida d’onda per variare la diffrazione e la riflessione.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1, secondo il quale controllo e regolazione della dispersione acustica sono effettuati modificando l’angolazione di almeno una delle pareti definenti la bocca di emissione della guida d’onda per variare la diffrazione e applicando un materiale fono assorbente attorno alla bocca per eliminare le onde sonore prodotte dalla diffrazione ai bordi della bocca stessa.
4. Metodo secondo la rivendicazione 1, secondo il quale controllo e regolazione della dispersione acustica sono effettuati modificando l’angolazione di almeno una delle pareti definenti la bocca di emissione della guida d’onda per variare la diffrazione, applicando un materiale fono assorbente ai bordi della bocca stessa.
5. Metodo secondo la rivendicazione 1, secondo il quale controllo e regolazione della dispersione acustica sono effettuati modificando l’angolazione di almeno una delle pareti definenti la bocca di emissione per variare diffrazione e riflessione e applicando un materiale fono assorbente attorno alla bocca stessa per variare l’assorbimento delle onde sonore prodotte dalla diffrazione ai bordi della bocca stessa.
6. Altoparlante a guida d’onda per diffusori acustici comprendente una gola seguita da una fessura di diffrazione e da una bocca di emissione caratterizzata in ciò che la bocca è ripiegata rispetto alla gola e ha dimensioni e forma scelte per un’applicazione contemporanea di almeno due dei principi della diffrazione, riflessione e assorbimento fondamentali per la propagazione del suono.
7. Altoparlante a guida d’onda secondo la rivendicazione 6, caratterizzata in ciò che la bocca di emissione è ripiegata rispetto alla gola e definita da pareti almeno una delle quali ad angolazione regolabile per variare e impostare almeno i gradi di diffrazione e riflessione per una riproduzione di bande ampie di frequenze acustiche medio/alte con una lunghezza di tromba o guida d’onda limitata.
8. Altoparlante a guida d’onda secondo le rivendicazioni 6 e 7, in cui almeno una delle pareti definenti la bocca di emissione è movibile per variarne l’angolazione.
9. Altoparlante a guida d’onda secondo le rivendicazioni 6 e 7, in cui almeno una delle pareti definenti la bocca di emissione ha un’angolazione fìssa scelta all’origine e adatta alla forma e dimensione del diffusore nel quale Γ altoparlante va alloggiato.
10. Altoparlante a guida d’onda secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui lungo i bordi della bocca di emissione è riportato del materiale fono assorbente per regolare l’assorbimento delle onde sonore prodotte dalla diffrazione ai bordi della bocca stessa.
11. Diffusore acustico caratterizzato dal fatto di comprendere un altoparlante o guida d’onda secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 10 e costruito con il metodo di realizzazione di un altoparlante a guida d’onda secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 allo scopo di permettere la riproduzione di bande acustiche di frequenze medio/alte con un diffusore di limitate dimensioni.