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Elettroacustica
L'elettroacustica è una scienza dell'ingegneria che combina acustica e elettrotecnica. Il suo scopo è lo studio, l'ideazione e la realizzazione di dispositivi tecnici riguardanti la produzione, la trasmissione, la registrazione, la riproduzione, la misura e le applicazioni industriali del suono, che generalmente implicano una o più trasformazioni da energia acustica in elettrica e viceversa.
Un trasduttore è un dispositivo che riceve energia da uno o più sistemi e fornisce un'energia corrispondente di altra natura ad altri sistemi. Il nostro interesse, qui, è focalizzato sui trasduttori elettroacustici, che possono essere elettromeccanici (conversione da energia elettrica a meccanica e viceversa) ed elettromagnetici (conversione da energia elettrica a magnetica e viceversa).
Un trasduttore elettromeccanico sviluppa un processo di conversione dell'energia detto anche accoppiamento elettromeccanico. Un accoppiamento reversibile prevede una conversione in entrambe le direzioni. Un tale trasduttore è impiegato in modalità di motore quando converte l'energia elettrica in energia meccanica, e in modalità di generatore quando opera in direzione opposta.
Un trasduttore è passivo quando tutta l'energia che fornisce proviene esclusivamente dall'energia che riceve. Quando una parte o tutta l'energia proviene da una sorgente ausiliaria, il trasduttore è definito attivo.
I trasmettitori sonori principali sono:
- altoparlanti, progettati per irradiare potenza acustica nell'aria, entro la gamma delle frequenze udibili;
- auricolari o cuffie, progettati per essere accoppiati acusticamente strettamente all'orecchio.
I ricevitori sonori principali sono:
- microfoni, concepiti per suoni aerogeni entro la gamma delle frequenze udibili e degli ultrasuoni fino a circa 80kHz.
Un'applicazione pratica
Il Compact Disc (CD), un prodotto realizzato dall'industria elettroacustica per il pubblico generale, è un supporto di registrazione sonora molto diffuso. La sua produzione comporta una cascata di processi: la registrazione di un master digitale, la produzione della matrice di vetro, lo stampaggio dei CD, la diffusione attraverso una rete di distribuzione e di vendita, e infine la riproduzione.
Per la registrazione, la catena comprende tipicamente:
- uno studio, dove i musicisti, i solisti, il coro e le altre persone coinvolte si riuniscono;
- uno o più microfoni;
- uno o più convertitori analogico-digitale;
- un banco di controllo o di missaggio;
- un registratore, che è molto spesso un registratore multitraccia;
- un registratore per il master digitale
Per la produzione della matrice di vetro c'è:
- un riproduttore per il master digitale;
- una macchina LBR (Laser Beam Recording)
La catena di riproduzione comprende:
- un lettore CD con convertitore digitale-analogico interno o esterno;
- un amplificatore con equalizzatore e diverse regolazioni;
- 2 o più altoparlanti;
- un luogo dove stanno gli ascoltatori
La qualità del suono ottenuto quando si riproduce un CD dipende da tutti i dispositivi e componenti nelle diverse catene, così come dalle condizioni di registrazione e di ascolto. Di conseguenza, le specifiche di ogni apparecchio, dispositivo o trasduttore sono soprattutto in conseguenza dei requisiti previsti. Tali requisiti sono a loro volta fissati, tenendo conto dell'effetto del dispositivo sulla qualità globale.
Intervengono anche esigenze tecniche, tecnologiche e commerciali, in rapporto al prezzo accettato e al tipo di mercato scelto. Il primo problema da risolvere quando si progetta un dispositivo elettroacustico è di elaborare le sue specifiche. È spesso un problema difficile, che richiede la definizione di criteri di qualità e prestazioni che a loro volta dipendono dall'uso presunto del dispositivo.
Ad esempio, le specifiche di un altoparlante sono i risultati dell'esame delle condizioni di ascolto previste, i vincoli tecnologici e le considerazioni economiche. L'elaborazione di tali specifiche è una questione di rispondere a domande come: qual è la frequenza più bassa che l'altoparlante deve essere in grado di riprodurre, tenendo conto della sua fattibilità tecnologica, il suo impiego, il suo effetto su altre caratteristiche e il suo costo?