Il Dr. Oskar Heil, notissimo fisico ed inventore dei Transistors ad Effetto di Campo (FET), iniziò la sua ricerca nel progetto di altoparlanti non già con teorie astratte sul come gli altoparlanti dovrebbero lavorare, ma con uno studio sulle peculiarità dell’apparato d’ascolto dell’uomo. Il risultato di questo programma di ricerca, intenso ed approfondito, conduce alla sua scoperta del principio sul quale l’Heil Air Motional Transformer è basato. Applicando questo principio al progetto di un altoparlante a diaframma , raggiunse la rivoluzionaria possibilità di risolvere i problemi fondamentali sulla massa dei diaframmi, sull’inerzia e sulle autorisonanze. Di seguito descriveremo i risultati delle ricerche del Dr. Heil e del come queste conducono allo sviluppo dell’altoparlante Heil Air motion Transformer.
Funzionamento della Membrana Heil AMT
Variazioni di volume (intensità). L’orecchio ha poca sensibilità agli sbalzi del livello del suono od alle relative intensità di suoni differenti, quando uditi nello stesso tempo. Per un altoparlante, i livelli di uscita del suono (ampiezza) attraverso una gamma di frequenze sono validi criteri, ma sono di minor importanza per le nostre orecchie. Le nostre orecchie sono protette contro i danni attraverso una conformazione che le rendono relativamente insensibili a cambiamenti in ampiezza del suono.La relativa intensità di suoni differenti, entro certi limiti, non è quindi così importante per noi, poichè l’orecchio ha l’abilità di autoregolarsi ai diversi livelli.
Variazioni di frequenza. In contrasto alla sua relativa insensibilità alle variazioni di ampiezza, l’orecchio è estremamente sensibile a minime fluttuazioni della frequenza dei suoni, specialmente nella gamma dellefrequenze medie. Nella critica area media di 250-6000 Hz, siamo in grado di percepire tra due toni differenze di frequenza dell’oridne dello 0,06%. Sopra e sotto questa critica gamma, la nostra abilità nel distinguere differenze di frequenza e molto meno evidente. E’ questa sensibilità a variazioni di frequenza che ci rende capaci di identificare voci diverse. Quando parliamo non produciamo toni costanti, ma toni che variano costantemente. Queste fluttazioni della frequenza sono quelle che danno ad ogni individuo la sua distintiva voce.
Variazioni di frequenza rispetto a variazioni di ampiezza.
Viene comunemente accettato che il più piccolo cambiamento di volume che le orecchie possono percepire è di 1 dB. Confrontate questo dato alla sensibilità alle variazioni di frequenza, che è dello 0,06%, il contrasto tra questa relativa insensibilità alle variazioni del volume e la grande sensibilità alle variazioni di frequenza, rende non facile da comprendere l’ossessionante attenzione dell’industria dei diffusori alle minime variazioni di volume di 1 o 2 dB.
Differenza di fase.
L’abilità nel localizzare la sorgente del suono. L’abilità di un ascoltatore di localizzare la sorgente di un suono è resa possibile dalla differenza di fase ( tempo del ritardo) risultante dalla differenza nelle lunghezze del percorso tra una sorgente ed ognuna delle due orecchie, e dimostra che l’orecchio distingua ritardi di 0,2 millisecondi.
Risonanze spurie del diaframma.
Ogni materiale solido fatto per vibrare battendolo ocomunque imprimendogli un movimento, produrrà una caratteristica risonanza tipica di quel materiale. Se fatto per vibrare ad una specifica frequenza attraverso l’applicazione di una forza esterna, esso lo farà aggiungendo a questa frequenza la sua propria risonanza. Nella musica, le caratteristiche di queste risonanze od armoniche sono peculiari ad ogni strumento e ci permettono di distinguere tra il suono di un sassofono (metallo) e quello, per esempio, di un oboe (legno) anche se gli stessi strumenti stanno suonando la stessa nota fondamentale. Questa caratteristica, utile per riconoscere gli strumenti, costituisce il maggior problema per un progettista di altoparlanti, in quanto le risonanze spurie generate dal diaframma distorceranno e maschereranno il segnale musicale.
Sforzi per eliminare risonanze indesiderate. Il tentativo portato avanti dai progettisti per eliminare le risonanze del diaframma, consiste normalmente nel rivestire lo stesso diaframma con sostanze smorzartici (a base di gomme al silicone per esempio) che incrementano la rigidità e prevengono le flessioni. Ma mentre questi materiali possono dare un aiuto nel ridurre le risonanze, d’altra parte aggiungono peso al diaframma aumentando la sua inerzia con la conseguenza di rallentare la risposta ai transienti di forme musicali complesse. Vari sforzi sono stati fatti per minimizzare le indesiderate risonanze del diaframma applicando la forza di pilotaggio su di un’area maggiore del diaframma
Sugli altoparlanti elettrostatici per esempio, la forza di pilotaggio viene distribuita su di un’ampio e flessibile pannello che è sospeso in una cornice.
Altoparlanti quali i magnetostatici o l’EMIT utilizzano una forza di pilotaggio differenziata applicata su aree diverse del diaframma per compensare la variazione di flessibilità della sua superficie. Quando un diaframma piatto o conico supportato ai suoi bordi viene fatto vibrare, solo una parte del diaframma stesso oscilla in direzione perpendicolare alla sua superficie, mentre la parte esterna vicino ai bordi sospesi non potrà oscillare allo stesso modo perchè la superficie di un lato verrà stirata con ogni oscillazione sinusoidale positiva, mentre l’altra verrà compressa, e viceversa. Così l’intero diaframma non potrà avere un movimento uniforme come avviene per un pistone rigido, ma vibrerà come una membrana flessibile sospesa e produrrà un’auto risonanza con un ripido acuto.
Come lavora l’A.M.T.
La caratteristica che distingue in modo univoco l’A.M.T. da tutti gli altri altoparlanti è la presenza di un diaframma estremamente leggero, ripiegato in un numero di pieghe simili a quelle di una fisormonica alle quali sono vincolate striscie di u foglio di alluminio. Il diaframma è montato all’interno di un intenso campo magnetico ed il segnale musicale viene applicato alle striscie di alluminio. Ciò porta le pieghe ad espandersi ed a contrarsi alternativamente, come un mantice, in sintonia con il segnale musicale, forzando l’aria che viene compressa fuori dalle pieghe e risucchiando aria dalla parte opposta. Il movimento dell’aria risulta 5 volte superiore al movimento della membrana, portando anche la velocità dell’uscita dell’aria 5 volte superiore alla velocità del movimento del diaframma. La massa mobile totale è estremamente ridotta, circa 1 grammo, dando come risultato un sistema di trasduzione quasi perfetto.
Contrariamente agli altoparlanti convenzionali, nei quali il diaframma muove aria solamente in diretta proporzione al loro movimento con una inerza inerente, l’A.M.T. moltiplica (trasforma) il movimento dell’aria per un fattore di 5,3 (con una massa totale in movimento di meni di 1 grammo) e per questo viene appropriatamente chiamato ” AIR MOTION TRANSFORMER” (Trasformatore Movimento Aria).Non uniformità delle forze di pilotaggio. Nell’Heil A.M.T. la forza di pilotaggio è applicata sull’intera superficie di un diaframma strutturalmente rigido attraverso la conduttività delle striscie di alluminio.
Abilità nel muovere aria in modo efficiente. Le pieghe del diaframma A.M.T. spostano l’aria ad una velocità 5,3 volte superiore al movimento delle stesse pieghe. Questo rapporto di transformazionale di 1:5,3 significa un movimento d’aria il 430% più veloce di ogni altoparlante convenzionale, dando all’A.M.T. un’alta efficienza ed un fattore di risonanza molto basso ( 300 Hz modello Kithara).
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MINUS SIGNAL | PLUS SIGNAL |
Kithara FDS 2007 (Riccardo Mozzi: test Pdf Heil Kithara fedelta del suono 01-2007 450 KB)