Fondamenti Hi-Fi: che cos'è un tweeter?

Perché i tweeter sono importanti

I primi altoparlanti elettromeccanici – sviluppati dopo che la registrazione e la riproduzione del suono erano passate dalle vibrazioni nel solco di un disco, amplificate tramite un enorme corno – utilizzavano singoli altoparlanti pilotati da un amplificatore. Questi diffusori a gamma intera funzionavano abbastanza bene, ma si comprese presto che le esigenze dell'alta fedeltà audio richiedevano trasduttori diversi, ciascuno ottimizzato per una diversa parte della gamma di frequenze: trasduttori di grandi dimensioni per riprodurre le lunghe lunghezze d'onda dei bassi muovendo più aria e trasduttori più piccoli per il dettaglio fine delle frequenze più alte, che richiedono movimenti minimi eseguiti molto rapidamente.

Infatti, mentre il primo altoparlante elettromagnetico fu sviluppato da Chester W. Rice ed Edward W. Kellogg di General Electric nel 1921, al team dei Bell Telephone Laboratories bastarono solo dieci anni per progettare quello che venne chiamato diffusore a 'gamma divisa', con trasduttori separati per le alte e basse frequenze e un filtro crossover per suddividere il segnale musicale tra di essi.

Da quasi 100 anni, la maggior parte dei diffusori Hi-Fi utilizza un tweeter per riprodurre le frequenze più alte e un trasduttore per medi/bassi per il resto della gamma. Ma ciò che rende speciali questi piccoli trasduttori specializzati per le alte frequenze è il loro design e il ruolo che svolgono nel modo in cui ascoltiamo la nostra musica preferita. 

Le basi del tweeter

Per definizione, le alte frequenze richiedono che il trasduttore che le riproduce si muova molto più velocemente rispetto a quello destinato alle frequenze medie o basse. Operando in una gamma tipica da 2 kHz fino a 20 kHz o anche oltre, un tweeter deve muoversi almeno 2.000 volte al secondo – o molto più velocemente per le note davvero alte – mentre un trasduttore per i bassi può muoversi solo 100 volte al secondo o meno. Fortunatamente, però, la lunghezza d'onda di queste note più alte è molto più corta rispetto a quella dei bassi, quindi sono necessari movimenti piccoli e precisi. I trasduttori per i bassi necessitano di grandi coni per muovere l'aria, creando quei bassi che puoi sentire fisicamente, mentre i tweeter possono essere piccoli, leggeri, precisi e soprattutto capaci di muoversi molto velocemente. 

Cosa fa un tweeter?

Anche se potresti non sentire molto suono provenire dal tweeter dei tuoi diffusori, persino avvicinando l'orecchio al diffusore stesso (l'emissione percepibile non sarà particolarmente elevata), il ruolo del tweeter è fondamentale: dona al suono freschezza naturale e una sensazione di aria e ambiente. In un sistema stereo, crea quell'essenziale sensazione di tridimensionalità e scena sonora.

Più alta è una frequenza, più le nostre orecchie sono sensibili alla sua direzionalità – forse dipende dai nostri antichi antenati, che dovevano accorgersi dello schiocco di un ramoscello mentre qualcosa si avvicinava furtivamente! Quindi, proprio come un trasduttore per i bassi può riempire una stanza di basse frequenze senza che ci rendiamo conto della provenienza di quell'elemento sonoro, così le frequenze più alte, fino ai limiti estremi del nostro udito, ci forniscono indizi direzionali, aiutandoci a collocare gli esecutori nell'“immagine” stereo.

Come funziona un tweeter?

Nella progettazione di un tweeter vi sono due requisiti principali: uno è la velocità e la precisione del suono che riproduce, l'altro è il controllo della dispersione di quel suono. Dopotutto, data la direzionalità delle alte frequenze, è importante che queste vengano riprodotte in modo focalizzato, ma anche che la natura del suono non cambi in modo significativo quando ci si sposta dall'asse di ascolto ideale del trasduttore, sia sul piano orizzontale sia su quello verticale.

A causa della natura delle onde sonore ad alta frequenza, queste tendono a 'focalizzarsi' se non vengono rigorosamente controllate, ovvero il suono sarà percepito con intensità direttamente davanti al trasduttore ma calerà significativamente ascoltando fuori asse. Questo è uno dei motivi per cui i design di tweeter più diffusi utilizzano diaframmi a cupola, grazie alle loro caratteristiche di ampia dispersione. Ma non è l'unico motivo, poiché le cupole offrono anche vantaggi significativi nell'equilibrio tra leggerezza e rigidità, entrambi fondamentali per alte frequenze accurate.

Una cupola può propagare il suono su un ampio arco, quindi è necessario esercitare un certo controllo sulla dispersione: come vedremo, diversi design di diffusori utilizzano varie strategie per ottenere alti focalizzati e alte frequenze uniformi in un'ampia area di ascolto. Questo contribuisce a creare un'immagine stereo stabile e consente a più ascoltatori di godere di un equilibrio tonale coerente. 

Posizionamento del tweeter nel design del diffusore

Occorre prestare attenzione anche al posizionamento del tweeter nel pannello frontale che ospita i trasduttori sulla parte anteriore del cabinet del diffusore. Questo garantisce l'integrazione con gli altri trasduttori e che l'altezza del tweeter corrisponda alla posizione delle orecchie dell'ascoltatore. Per questo motivo, il tweeter è solitamente montato verso la parte superiore del diffusore, al di sopra dei trasduttori che riproducono la gamma media e i bassi.

Tuttavia, in alcuni diffusori molto grandi, il tweeter può essere montato al centro del pannello frontale, con trasduttori per medi/bassi sopra e sotto di esso: questa configurazione D’Appolito, che prende il nome dal suo inventore, è progettata per offrire una dispersione più uniforme da tutti i trasduttori e avvicinare l'effetto sonoro all'idea teorica di una 'sorgente puntiforme' del suono, in cui l'intera gamma di frequenze sembra provenire da un unico punto.

È inoltre importante isolare la delicata emissione del tweeter dalle vibrazioni più potenti generate dai trasduttori per medi/bassi: per ottenere questo risultato, molti diffusori collocano il trasduttore per le alte frequenze nel proprio sotto-pannello frontale, isolato dalla struttura principale del diffusore mediante un montaggio elastico, o persino in un sub-cabinet completamente separato all'interno dell'intero design. Questo assicura inoltre che il suono irradiato dal retro del diaframma non 'fuoriesca', interferendo con l'emissione frontale e rendendo meno definita l'immagine degli alti. Alcuni progettisti di diffusori scelgono persino di collocare il tweeter in un alloggiamento completamente separato.

La dispersione di un tweeter può essere controllata anche collocando il trasduttore in una tromba concava all'interno del pannello frontale, oppure posizionando davanti al diaframma quella che viene chiamata guida d'onda, tipicamente sotto forma di griglia a rete. Questo tipo di griglia offre anche una certa protezione alla cupola ultrasottile contro le piccole dita curiose. Alcuni diffusori più datati portano questo concetto all'estremo, collocando davanti al trasduttore qualcosa che assomiglia a una persiana a lamelle, ma oggi è raro, se non nei modelli retrò.

Da cosa è composto un tweeter?

I componenti chiave di un tweeter sono gli stessi di qualsiasi trasduttore per diffusori – un diaframma, azionato da un 'motore' composto da una bobina mobile all'interno di un campo magnetico – ma in questo caso tutto deve essere in scala miniaturizzata per soddisfare i requisiti di velocità e reattività. Ciò richiede l'impiego di avvolgimenti sottili come capelli nel sistema motore, che possono fondersi se il sistema di diffusori viene sovrapilotato fino alla distorsione dell'amplificatore: è insolito che gli avvolgimenti più robusti dei trasduttori per medi/bassi siano interessati in questo modo, ma tweeter 'bruciati' sono un segnale piuttosto sicuro che il diffusore è stato maltrattato.

Il materiale utilizzato per la cupola può variare dal più tradizionale tessuto intrecciato – un tempo seta, oggi più probabilmente un materiale sintetico – trattato chimicamente per migliorarne smorzamento e rigidità, all'alluminio ultrasottile o persino a materiali più esotici, tutti impiegati nella ricerca della massima rigidità senza peso aggiuntivo.

Alcune aziende prediligono le leghe, altre metalli rari come il berillio. È possibile trovare anche esempi realizzati in ceramica, carbonio o, in alcuni casi estremi, persino polvere di diamante, depositata mediante tecniche di evaporazione. Se esiste un materiale leggero conosciuto dalla scienza, è probabile che sia stato sperimentato per realizzare diaframmi per tweeter.

Viene svolto molto lavoro per garantire che la cupola mantenga la sua forma durante il funzionamento: sì, la sua forma è intrinsecamente rigida, ma alcuni design integrano anche una 'doppia cupola' sotto forma di un anello di materiale aggiuntivo attorno al bordo del diaframma, nel punto in cui incontra il 'motore'. Questo conferisce ulteriore irrigidimento senza aggiungere un peso significativo. 

Tweeter alternativi

Sebbene venga dedicato molto lavoro al miglioramento dei materiali utilizzati nei tweeter a cupola, sono stati studiati anche altri design nella ricerca della leggerezza, mantenendo al contempo la capacità di emissione di questi trasduttori per le alte frequenze.

Alcuni diffusori utilizzano un tweeter a nastro, composto da un diaframma piatto ultraleggero, solitamente in alluminio, azionato da una membrana adiacente collegata al motore. Questo design offre il vantaggio di una distribuzione uniforme del suono e di un maggiore raffreddamento, che talvolta lo rende la scelta migliore per sistemi di diffusori ad alta potenza. Tuttavia, i tweeter a nastro sono più costosi da implementare rispetto ai design a cupola e potrebbero non offrire una dispersione altrettanto ampia.

Una variante di questo tema è il tweeter Air Motion Transformer, in cui un diaframma pieghettato simile a un nastro viene azionato per agire come un mantice, comprimendo l'aria per produrre il suono. Il vantaggio è una maggiore gestione della potenza e una maggiore emissione, oltre a una risposta estesa alle frequenze più alte.

Un'altra tecnologia per tweeter è il trasduttore magnetostatico planare. Noto per precisione, velocità e ampia dispersione del suono ad alta frequenza, questo tipo di trasduttore per diffusori utilizza un diaframma sottile e piatto integrato con piste conduttive, solitamente disposte in fasce o strisce. Il diaframma è sospeso all'interno di un forte campo magnetico e, quando un segnale audio attraversa il materiale conduttivo, interagisce con il campo magnetico producendo suono attraverso la vibrazione del diaframma. 

Tweeter ibridi

Alcuni produttori di diffusori hanno adottato il concetto di un design di tweeter ibrido, dotato sia di un tweeter a cupola convenzionale sia di un tweeter a nastro/planare. Lavorando insieme, i tweeter combinano le migliori proprietà di entrambi i design per riprodurre un suono fluido, ampio e completo. Puoi scoprire di più sulla tecnologia dei tweeter ibridi qui.

Tweeter insoliti

La storia della progettazione dei diffusori è costellata di ogni tipo di esperimento volto a migliorare la risposta alle alte frequenze. Già nel XVII secolo fu osservato per la prima volta l'effetto del 'vento elettrico' prodotto da scariche ad alta tensione, mentre nel XIX secolo l'inventore Nikolai Tesla studiò il suono creato da un arco elettrico. Furono studiate anche le qualità 'musicali' di piccole 'fiamme cantanti' in tubi di vetro accordati, dando vita all'insolito Pyrophone.

Negli anni Cinquanta, un'opera di elettroacustica osservava che 'la lampada elettrica a incandescenza parlante, l'arco cantante e la fiamma parlante – erano tutte misure disperate', mentre Edward Kellogg, già menzionato come pioniere dei sistemi multi-driver, fu ancora più esplicito: nel 1925 aveva già concluso che 'provai archi parlanti e termofoi, nonché un dispositivo a scarica corona – tutti privi di parti meccaniche mobili – ma nessuno di questi sembrava promettente'.

Non sorprende che i tweeter a cupola abbiano prevalso per ragioni pratiche, affiancati dai design a nastro. 

Tweeter in ambienti diversi

Finora abbiamo trattato l'uso dei tweeter nei diffusori convenzionali progettati per applicazioni Hi-Fi e home cinema, ma possono essere utilizzati in modi diversi per varie applicazioni.

I moderni sistemi audio per auto hanno superato i primi diffusori a singolo trasduttore, talvolta dotati di un 'cono whizzer' non alimentato montato davanti al trasduttore per medi/bassi nel tentativo di riprodurre alcuni alti. Alcuni diffusori progettati per essere utilizzati nelle portiere dei veicoli hanno un design coassiale con tweeter montato insieme al trasduttore principale. Tuttavia, nelle configurazioni di serie e aftermarket di livello superiore, tweeter separati vengono montati più in alto – tipicamente sui montanti del parabrezza o sul cruscotto – per fornire indicazioni di posizione più precise, lasciando i diffusori per medi/bassi nella portiera, dove la loro emissione è meno facilmente localizzabile.

Nelle soundbar da utilizzare con i TV, si possono impiegare più tweeter per creare l'illusione di un suono proveniente da tutto attorno all'ascoltatore: i tweeter orientati verso l'alto possono creare un effetto di altezza, mentre i diffusori angolati lateralmente sfruttano le riflessioni delle pareti per creare un effetto avvolgente. L'uso dell'elaborazione digitale del segnale per modificare fase, ampiezza e allineamento temporale di questi trasduttori può rafforzare questa impressione di spazialità.

Perché i tweeter sono essenziali per un suono eccellente

Maggiore chiarezza e dettaglio

Alte frequenze accurate sono fondamentali per una riproduzione realistica di voci e strumenti: non solo presentano armoniche che si estendono al di sopra del loro suono fondamentale, contribuendo tutte a creare il carattere del suono, ma al di là della musica stessa c'è anche la sensazione dello spazio e dell'ambiente della registrazione. Se catturato e riprodotto con precisione, questo può fare la differenza tra un suono 'piatto' e uno che prende davvero vita. 

Immagine sonora realistica e precisione spaziale

Il modo in cui i tuoi diffusori sono configurati avrà un effetto significativo sull'immagine sonora e sulla precisione spaziale del tuo sistema. Dopotutto, lo stereo è basato sull'illusione di immagini sonore solide e tridimensionali – non significa due canali, ma far scomparire i diffusori per lasciare davanti a te un'immagine realistica.

Segui le istruzioni di configurazione fornite con i tuoi diffusori, ma non temere di sperimentare con il posizionamento per ottenere il suono migliore. Con molti design di diffusori, basta una lieve angolazione verso la posizione di ascolto – e ciò comporta un leggero cambiamento dell'allineamento dei tweeter – per fare tutta la differenza. 

Scegliere la giusta configurazione di diffusori

Diffusori a 2 vie o a 3 vie: qual è la scelta migliore per te?

In stanze più piccole e con diffusori più compatti, potresti trovare un diffusore a due vie ben progettato più che adeguato alle tue esigenze. Ma i design a tre vie, che incorporano un trasduttore per i medi separato tra il tweeter e il woofer o i woofer, possono offrire un suono più aperto e coinvolgente, semplicemente perché il tweeter e il trasduttore o i trasduttori per i bassi lavoreranno meno nell'area di 'sovrapposizione' in cui viene riprodotta gran parte del carattere di voci e strumenti. In particolare con le voci e la musica classica, un trasduttore per i medi ben integrato può essere vantaggioso.

Cerca un futuro articolo sui design di diffusori multivia.

Ascolta prima di acquistare: perché il design del tweeter fa la differenza

Non fissarti troppo sul tipo di tweeter utilizzato dai tuoi diffusori: che si tratti di tweeter a cupola morbida in tessuto, cupole in metallo o qualsiasi altro materiale, la cosa più importante è che il suono ti piaccia. Come già detto nell'articolo, siamo più sensibili alla qualità degli alti nei nostri sistemi, anche se il tweeter non sembra svolgere un lavoro altrettanto importante. Quindi, scegli diffusori con una qualità degli alti che ti piace nell'ambito dell'equilibrio sonoro complessivo e, soprattutto, fidati delle tue orecchie… 

Esplora i diffusori DALI con un design del tweeter ai vertici della categoria

I diffusori DALI includono un'ampia gamma di apprezzati diffusori da pavimento, diffusori da scaffale, diffusori per installazioni personalizzate e molto altro. Ogni diffusore DALI è progettato con un'ampia dispersione, distribuendo le frequenze alte su un'area più vasta rispetto ai diffusori tradizionali per mantenere il suono equilibrato e chiaro, anche quando non ti trovi direttamente davanti ai diffusori. In questo modo, il punto d'ascolto ideale si amplia, consentendo a più ascoltatori di godere della migliore qualità sonora possibile. 

Il suono ad ampia dispersione contribuisce anche all'integrazione nell'ambiente. Oltre a lasciarti maggiore libertà di collocare i diffusori in posizioni che potrebbero sembrare meno che ideali, può ridurre l'impatto delle riflessioni delle pareti, che possono creare distorsioni e colorazioni indesiderate.

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