Come Funzionano le Casse Acustiche e Come Sono Fatte

Se siete esperti di elettronica e acustica o semplicemente appassionati di musica forse conoscete i principi di propagazione del suono e sapete come funzionano le casse acustiche. 

Se invece non avete nozioni in merito,  vi sarete chiesti almeno una volta nella vita come sia possibile che un suono “esca” da una coppia di casse.

Pensate a coloro che, agli inizi del secolo scorso, hanno ascoltato per la prima volta una radio: osservavano  questo nuovo “mobile” in grado di emettere suoni, probabilmente pensavano di assistere ad una magia.

Oggi ci appare normale che un suono fuoriesca da un diffusore, dalle cuffie, dagli auricolari.

Ma sicuramente ci sarà utile capire come funzionano le casse acustiche.

La diffusione del suono

ll suono è un’onda che si propaga nell’aria a seguito della vibrazione di un corpo. Per suono intentiamo anche la nostra sensazione di tale vibrazione. Il suono si diffonde sotto forma di onde acustiche.

Partendo da questo concetto basilare comprendiamo subito che esiste un legame tra un corpo e le onde sonore. Questo legame è alla base del funzionamento dei dispositivi acustici.

Le onde acustiche generate da uno strumento musicale o dalla voce umana possono essere indirizzate a un microfono, che è un trasduttore, ovvero trasforma l’energia acustica delle onde in energia meccanica e poi in impulso elettrico.

L’impulso elettrico può essere gestito e manipolato attraverso vari strumenti in modo da essere memorizzato in un cd, un disco, un supporto magnetico.

Le informazioni registrate possono essere trasformate di nuovo in impulsi elettrici ed inviati ad un amplificatore.

L’amplificatore regola e intensifica tali impulsi  per poi trasferirli ad un altro trasduttore: le casse acustiche o le cuffie o gli auricolari, che trasformano nuovamente gli impulsi elettrici in energia meccanica. L’energia meccanica a sua volta agisce su una membrana che, vibrando,  genera il suono.

L’orecchio umano si può paragonare ad un trasduttore che prima trasforma il suono in impulso meccanico e poi in elettrochimico, in modo da essere inviato al cervello.(Potrebbe interessarvi anche : Perchè le casse vanno in Distorsione?)

Altoparlanti: il cuore delle casse acustiche

Per capire come funzionano le casse acustiche dobbiamo analizzare gli altoparlanti: sono il cuore dei diffusori acustici, sono quelli che realmente emettono il suono. Un altoparlante è costituito principalmente dalle seguenti parti:

• la membrana di forma conica è la parte che vibrando produce le onde sonore. Di solito è di cartone o materiali sintetici, può essere di vario diametro, peso e dimensioni a seconda della gamma di frequenza che è destinata a riprodurre;
• la sospensione a forma di anello serve a tenere insieme la membrana ed il cestello;
• il cestello che è la struttura portante circolare su cui si innestano tutti gli altri elementi;
• la bobina, posta al centro del cestello, è un elemento metallico che riceve il segnale elettrico dell’amplificatore;
• il magnete posto di fronte alla bobina, con la quale interagisce attraverso un campo magnetico.

Il segnale elettrico, opportunamente amplificato, arriva alla bobina che genera un campo magnetico. Tale campo interagisce con quello della calamita provocando i movimenti della bobina e di conseguenza della membrana che sta attorno. La membrana produce quindi onde sonore modulabili in base alla frequenza del segnale ricevuto.

La forma e la grandezza della membrana influiscono sulle frequenze di suono che possono produrre. Esistono altoparlanti creati per produrre i toni bassi (woofer e subwoofer), i medi (mid-range) e gli alti (tweeter). I tweeter spesso si differenziano per la loro forma a cupola anziché conica.

Tipi di casse acustiche

Avete le idee un pò più chiare su come funzionano le casse acustiche?

Avrete sicuramente visto centinaia di modelli diversi di casse: grandi, piccole, allungate, con uno o più altoparlanti. Per districarvi nell’ampio panorama di diffusori in commercio, cominciate col distinguere le diverse tipologie in base alla forma, la dimensione, la tecnologia costruttiva.

La prima classificazione da fare è in base alla grandezza ed il posizionamento, ovvero:

• casse da pavimento, che possono poggiare direttamente sul pavimento, sono di solito grandi e dotate di due o tre o più altoparlanti;
• casse da supporto, che vanno poste su mensole o supporti specifici. Possiamo includere in questa classe anche gli innumerevoli modelli di casse piccole, portatili, casse per pc, wireless, ecc.

In base al numero di altoparlanti le casse vengono poi definite a tre vie, due vie o monovia:

• le casse a tre vie hanno tre altoparlanti dedicati alle diverse gamme di frequenza: woofer per i bassi, mid-range per i medi, e tweeter per gli alti;
• le casse a due vie utilizzano due altoparlanti per riprodurre le varie tonalità, rinunciando al mid-range;le casse monovia hanno un solo altoparlante per suonare l’intera gamma musicale.

Come funzionano le casse acustiche: tecnologia costruttiva

Distinguiamo fondamentalmente due tecniche:

• a sospensione pneumatica: la cassa è completamente isolata dall’esterno; l’aria in essa contenuta non comunica in alcun modo con l’esterno. Di conseguenza questo volume d’aria esercita una pressione più o meno forte in risposta al movimento della membrana e ne smorza il movimento;
• bass-reflex: la cassa ha un’apertura verso il basso; l’aria mossa dal movimento della membrana fuoriesce creando onde che esaltano le basse frequenze.

Un discorso a parte meritano i diffusori elettrostatici che non utilizzano un campo magnetico per far vibrare la membrana, bensì un campo elettrico. La membrana o diaframma è posta tra due griglie cui è applicata una carica elettrica; tra le due griglie si genera un campo elettrico che provoca il movimento del diaframma. 

Questa tecnologia consente di generare una vibrazione più pura e limpida, con una minore distorsione rispetto agli altri altoparlanti; inoltre la risposta in frequenza è più ampia, riproducendo cosi una gamma audio totale.

Chi volesse approfondire può guardare le pagine di wikipedia su altoparlanti e diffusori acustici. Qui ho voluto darvi solo una breve spiegazione su come funzionano le casse acustiche al fine di essere più consapevoli nelle vostre scelte.