Efficienza altoparlanti e volume percepito

Efficienza altoparlanti e volume percepito
Ciao a tutti, sono certo che i più di voi conoscono il leggendario amplificatore VOX AC30, modello storico e inaffondabile della casa inglese, attorno al quale, nel corso degli anni, si è generato un vero e proprio caso: come mai la sua modesta potenza di soli 30 watt riesce a suonare così forte da sembrare molto più potente?
Da quando ero ragazzo ad oggi ne ho sentite molte su questo argomento, alcune molto fantasiose, tipo: “i watt sono sempre quelli, nel senso che consumi uguale, ma un AC30 suona 2 volte più forte di uno a transistor in decibel”, “con un AC30 puoi suonare dal vivo anche con 30 Watt non perchè suoni più forte, ma perchè il valvolare lo puoi usare sfruttando tutta la potenza d'uscita”, “l’AC30 ha il finale in classe A, spesso suona anche 4 volte più forte”, “i Watt indicano la potenza solo a parità di modello/marca” e così via...

In realtà, c’è un'unica ragione che spiega in modo inequivocabile questo strano “fenomeno” e  risiede semplicemente nell’efficienza dei suoi altoparlanti. Questo mi ha dato lo spunto per fare con voi una nuova "chiacchierata" il cui argomento sarà proprio l’efficienza degli speakers.
Su questo argomento infatti, c’è una certa confusione ed ho pensato che possa farvi piacere se ne parliamo un po' per capirne qualcosa in più. Come vi ricordo sempre, affronteremo la questione in modo semplice e con qualche approssimazione per facilitarne la comprensione a tutti.

Torniamo un momento al Vox AC30, dicevo che la ragione del rendimento straordinario dei suoi 30 Watt risiede nell’efficienza degli altoparlanti. Sia nelle versioni vintage, che montavano i Celestion “Blue Alnico”, che nelle riedizioni moderne, dotate dei GSH12-30 (ma esistono anche versioni moderne dotate ancora dei Blue Alnico attuali), l’efficienza degli altoparlanti è di 100db.
Normalmente, in un amplificatore qualsiasi, come in ogni cassa a uno, due o quattro coni, l’efficienza dei coni installati è di circa 97 db, pensiamo ad esempio alla cassa 4x12 Marshall oppure al Fender Twin tanto per orientarci un po'.
Pertanto, la nostra percezione della potenza erogata da questi amplificatori passa attraverso altoparlanti con 97 db di sensibilità, in altri termini percepiamo il tot dei Watt dell’amplificatore attraverso coni con 97db di sensibilità.
Immagino che ora vi starete chiedendo come è possibile che lo scarto di sole tre unità, cioè da 97db a 100db, ci porti a percepire esattamente il doppio del volume sonoro... Andiamo a scoprirlo!

La misura che determina la sensibilità degli altoparlanti è il decibel o "db SPL", che sta per  "Sound Pressure Level". In sostanza, questa misura serve ad apprezzare la pressione sonora prodotta da un altoparlante, quindi quanto forte percepiamo il suono da lui emesso.
Chiaramente variando la posizione di ascolto o la potenza del suono immesso nello speaker, questa percezione può variare in modo molto significativo. Per questo motivo la misura di efficienza in db SPL viene effettuata secondo delle condizioni standard.
Un microfono di opportune caratteristiche, connesso ad un fonometro, viene piazzato ad esattamente un metro di distanza dall’altoparlante ed una potenza di 1 Watt viene convogliata in esso. Stabilito questo standard di riferimento, che riassumiamo con “1 Watt, 1 metro”, i vari altoparlanti vengono classificati a seconda del loro comportamento rispetto a questa condizione.
La misura dell’efficienza di un altoparlante viene espressa con una grandezza di tipo logaritmico, semplicemente perché questo rispecchia il comportamento percettivo dell’orecchio umano. Bisogna però ricordare che con i logaritmi, la differenza di poche unità corrisponde a differenze lineari considerevoli.

Iniziamo col dire che il decibel esprime una misura logaritmica di confronto tra due grandezze. Detto questo facciamo qualche esempio: poniamo di avere due amplificatori che erogano uno 20 Watt e uno 10 Watt.
Se vogliamo esprimere la differenza di potenza tra i due in decibel, possiamo farlo secondo la formula:

10log 20/10 = 10log2 = 3db

Quindi, a conti fatti, la differenza di potenza in decibel tra i due amplificatori corrisponde a 3db.

Facciamo un altro piccolo esempio: stabiliamo la differenza di potenza in db tra un amplificatore da 100 Watt e uno da 50 Watt, secondo quanto detto in precedenza il calcolo si imposta come segue:

10log 100/50 = 10log2 = 3db.

A questo punto, dovrebbe esservi piuttosto chiaro che il raddoppio della potenza o il dimezzamento nel caso si ragioni nel verso dell’attenuazione (cioé quanto è l’attenuazione tra 100 Watt e 50 Watt), corrisponde sempre a 3 db in campo logaritmico.
Ragionando nel mondo lineare, questo equivale a dire che 3 db corrispondono ad un fattore 2 (cioé moltiplica per due nel verso del guadagno o divisione per due nel verso dell’attenuazione).
Facciamo un altro esempio, supponiamo di sapere che un amplificatore suoni più forte di 3db rispetto ad un altro, questo vuol dire che:

103/10 = 100.3 = 2

Essendo queste delle misure di rapporto tra grandezze, possiamo affermare che la differenza di 3 db nel campo logaritmico corrisponde ad un fattore 2 (raddoppio nel senso del guadagno o dimezzamento nel senso dell’attenuazione) nel mondo lineare.

Bene, chiarito tutto questo, ritorniamo ancora al nostro VOX AC30.
Normalmente, come detto all’inizio, tutti gli amplificatori più conosciuti vengono montati altoparlanti da 97db. Ragionando su una potenza di 30 Watt, questo significa che le nostre orecchie percepiscono la pressione sonora di 30 Watt attraverso un cono da 97 db.
Utilizzando uno speaker da 100db percepiamo una pressione sonora doppia rispetto a quella percepita a 97db ecco spiegato il perché:

30Watt a 97db a quanti Watt equivalgono a 100db?
100-97 = +3 db
+3db = moltiplica X 2
Pressione sonora percepita = 30 X 2 = 60 watt.
Quindi: 30 Watt a 97db = 60 watt a 100db

Ricapitolando, 30 Watt sono trenta Watt, non aumentano e non diminuiscono. Quello che cambia nelle due condizioni descritte è la pressione sonora generata.
Un altoparlante più sensibile di 3 db produce una pressione sonora doppia rispetto a quella prodotta da un altoparlante 3 db meno sensibile.
Ecco quindi spiegato come mai i trenta Watt del Vox AC30 sono percepiti come 60 Watt dalle nostre orecchie.

Da oggi quindi, se vi capiterà di dover acquistare degli altoparlanti per il vostro amplificatore, alla luce di questa chiacchierata, non dimenticate di andare a consultarne prima la scheda tecnica. Oltre alle dimensioni del cono, alle caratteristiche tonali ed alla potenza sopportata, troverete questo importante dato espresso in db SPL, che da oggi spero saprete meglio interpretare.

Alla prossima!

Costantino Amici - Costalab