Risposta in frequenza: cos’è e come valutarla

In molti dei miei articoli parlo spesso della risposta in frequenza di una cuffia, o di un qualsiasi componente dedicato a trattare un segnale audio. Ma cos’è esattamente la risposta in frequenza? È la domanda che sicuramente chi si approccia all’acquisto di un componente audio, si pone. In questo articolo di approfondimento andrò a spiegare brevemente cos’è la risposta in frequenza e come valutarla per capire come un determinato componente tratterà un segnale.

Cos’è la risposta in frequenza?

Dato un sistema che accetta segnali in ingresso e produce segnali in uscita, come un amplificatore o una cuffia, questo ha una sua funzione che ne regola il funzionamento. Tale funzione, a seconda del segnale che gli diamo in ingresso, produrrà una determinata uscita. Senza entrare troppo nella teoria, tale funzione può essere rappresentata nel dominio della frequenza, utilizzando appunto una variabile in frequenza.

Diagrammi della risposta in frequenza

Tali diagrammi si dividono in diagramma di ampiezza e diagramma di fase. Entrambi i diagrammi sono rappresentati su scala semi-logaritmica per poter valutare gli andamenti per grandi variazioni di dinamica. Con scala semi-logaritmica si intende che l’asse delle ascisse del grafico è in scala logaritmica (ovvero ad ogni passo sul diagramma il salto è di 10 volte il valore precedente), mentre l’asse delle ordinate è in scala lineare (ovvero un passo corrisponde ad un incremento costante del valore precedente). Importante in tutto ciò è il fatto che neanche il nostro udito lavora in modo non lineare. Ovvero se ascoltiamo un segnale audio ad una determinata frequenza e poi ascoltiamo segnali di frequenza linearmente crescente (quindi incrementiamo via via costantemente la frequenza), noteremo che tali segnali non incrementino in modo costante. Se invece prendiamo un segnale ad una determinata frequenza e successivamente prendiamo segnali di frequenza incrementata in modo logaritmico, allora per noi sembrerà che il segnale vari in modo costante. Tutto questo discorso per dire che l’utilizzo di tali diagrammi è appropriato ai nostri scopi. Potete trovare un approfondimento di quanto detto qui.

Guadagno della risposta in frequenza

Abbiamo quindi detto che tale rappresentazione si divide in diagramma di ampiezza (guadagno) e di fase. Vediamo ora il guadagno. Prendiamo per esempio il grafico delle Sennheiser HD201, recensite qui.

Risposta in frequenza HD201

Dato tutto quello che è stato scritto sopra, vedete che sull’ascissa abbiamo le frequenze e sulle ordinate abbiamo i Decibel. Ad una determinata frequenza abbiamo un determinato guadagno, rappresentato dal valore in dB. Come capire allora quanto una risposta sia buona? Penserete che per una cuffia, una risposta costante dall’inizio alla fine del range di frequenze, sia la più fedele possibile. Vi sbagliate. Infatti la risposta ottimale è questa:

Risposta in frequenza golden ear

(immagine tratta da http://GoldenEars.net)

Perché c’è la necessità di avere un guadagno sulle basse frequenze nelle cuffie?

Perché una cuffia “simula” il comportamento di un sistema di diffusori. Infatti, avrete sicuramente notato, che le frequenze sub-basse (20hz-100hz circa) vengono sentiti più dal corpo che dal nostro orecchio. Ovviamente è impossibile per delle cuffie, con un driver di massimo 60mm, eguagliare la riproduzione di un segnale di un sub-woofer di 30cm di diametro. Dunque per simulare correttamente un segnale audio è necessario avere un guadagno in quel range di frequenze. Più la risposta della nostra cuffia si avvicina a quella ottimale, più fedele sarà la riproduzione audio.

Nota: negli amplificatori abbiamo bisogno invece di una risposta completamente piatta se cerchiamo la fedeltà del segnale.

Range di frequenze

Altra cosa da tenere in considerazione è il range della risposta in frequenza. Sicuramente all’acquisto di un paio di cuffie avrete visto spesso tra le specifiche il range 20-20000hz. Ora sapete che questa informazione da sola dice poco o niente della cuffia. Infatti dice solo che ci sarà una risposta quantomeno accettabile dai 20hz ai 20000hz (non scende cioè troppo di guadagno, specie agli estremi del range). Una cuffia con un range 10-30000hz non necessariamente suonerà meglio della prima. L’unica cosa che possiamo dire è che la sua risposta sarà quantomeno accettabile agli estremi del suo range, quindi probabilmente più che accettabile dai 20hz ai 20000hz. Ricordo che ovviamente il nostro udito percepisce un segnale da  20 a 20000hz nel migliore dei casi. Il range si restringe al passare degli anni.

Non parlerò in questo articolo della risposta in fase di un sistema, dato che vi avrò già annoiato abbastanza. Sperando di non essere stato troppo tecnico, ma neanche troppo poco, vi rimando al sito http://www.audiocheck.net in cui ci sono vari test per determinare quanto il vostro sistema (cuffie o altoparlanti o anche amplificatori) siano fedeli e quali sono le loro caratteristiche.