Questi appunti riguardano vari possibili tipi di altoparlanti, le loro interferenze con le superfici della stanza, ed il loro posizionamento nell'ambiente domestico.
L'udito umano è un processo ragguardevole, esso copre circa otto ottave in frequenza, il cervello opera su tutte queste informazioni utilizzando la geometria del padiglione esterno dell'orecchio nonché la testa. Un sono proveniente di fronte ad una persona può essere localizzato circa entro 2° orizzontalmente e 4° verticalmente, ciò è rispettato entro circa i primi 10 millisecondi di arrivo del suono.
Molto ciò che è contenuto in questi appunti, riguarda questa prima importante fase di arrivo del suono, sopravviene confusione nel processo uditivo quando lo stesso suono arriva da due sorgenti molto vicine, ma con lunghezza d'onda che differiscono fino ad un massimo di due millisecondi. Presumibilmente questa è la regione intermedia dove orecchie e cervello non sanno se considerare la risultante quale segnale singolo o doppio, in ogni caso sorge della confusione, talvolta intensa, è sia sgradevole che affaticante. Più attenzione è stata posta nella messa in fase delle diverse sorgenti in un altoparlante convenzionale, risultante in qualche miglioramento. In questa argomento di altoparlanti e ambienti si dà per scontato che per ragioni pratiche le apparecchiature non debbano ingombrare eccessivamente nella stanza e che il posizionamento debba essere vicino o contro il muro.
Diamo un'occhiata al problema altoparlanti-ambiente in termini generali.
Un affascinante concetto, fig.1 e 2, è quello della sfera pulsante con il suono che si irradia da essa uniformemente in tutte le direzioni come una sorgente ed a tutte le frequenze, esso si comporta esattamente come una sorgente puntiforme, un'analogia ottica è una piccolissima lampadina accesa.
Un altro concetto esposto nelle fig. 3 e 4 è quello di un alto cilindro pulsante che irradia solo orizzontalmente ed uniformemente a tutte le frequenze, questa viene definita sorgente lineare, in contrasto alla sorgente puntiforme, l'analogia ottica è un alto tubo fluorescente verticale.
Vi sono rilevanti differenze tra come l'energia sonora varia con la distanza in una sorgente puntiforme ed in una lineare, da una sorgente puntiforme l'energia si irradia sia orizzontalmente che verticalmente, da una sorgente lineare verticale i suoni si irradiano solo orizzontalmente, il fronte d'onda di una sfera pulsante ha forma sferica, mentre quello che si irradia da un alto cilindro pulsante è di forma cilindrica.
Osservate nella fig.5 che per una data variazione della distanza, il fronte d'onda cilindrico varia d'intensità solo della metà rispetto a quello sferico, perciò l'intensità del suono in una stanza è considerevolmente più uniforme ricorrendo ad un'alta sorgente cilindrica piuttosto che ad una sorgente puntiforme, purtroppo i comuni diffusori si comportano come sorgenti puntiformi.
Studiamo ora le influenze dell'ambiente con questi dispositivi, se piazzato vicino ad un muro come fig.6, il suono dapprima raggiunge l'ascoltatore con l'onda diretta, immediatamente dopo il suono raggiunge l'ascoltatore anche indirettamente attraverso l'onda riflessa dalla parete. Questo suono riflesso è esattamente come il suono diretto e di circa la metà dell'intensità, è comodo pensare al suono riflesso come derivante da un'immagine dietro al muro, come se vedeste la vostra persona dietro ad uno specchio, distante dietro ad esso tanto quanto lo si è di fronte. Quando la differenza tra le lunghezze d'onda delle due onde è inferiore ad una data distanza sorge confusione nel processo uditivo. La persona non può distinguere la direzione esatta ed il suono diventa confuso e sfuocato.
Nessun saggio ingegnere potrebbe pensare di porre due altoparlanti nella configurazione di sorgente da come fig.6, egli riconoscerebbe immediatamente la conseguente rete di interferenze mostrate in fig.6a, tuttavia questo è ciò che accade quando una sorgente a 360° è posta vicino ad un muro. Abbiamo introdotto nella fig.7 un altro muro ponendo cos'ì la riflessione di quest'altro muro (ricordatevi lo specchio) ha prodotto una seconda immagine. La fig.8 illustra la panoramica totale con l'aggiunta di un'altra immagine, la numero 3, abbiamo ora un angolo molto affollato: una sorgente pulsante a tre immagini simili, tutto ciò porta inevitabilmente ad una totale confusione.
Nel caso della sfera pulsante ci sono riflessioni anche dal pavimento e dal soffitto come mostrato in fig.9, con la conseguenza di avere altre due immagini, un totale di cinque, in una disposizione ad angolo, sicuramente una sorgente puntiforme di suono, quale è la sfera pulsante, piazzata ad angolo di una stanza, è la peggiore configurazione immaginabile.
Un alto cilindro pulsante, fig.10, irradia energia sonora solo orizzontalmente, cosìcchè non ci sono riflessioni od immagini né dal soffitto né dal pavimento.
Il suono introdotto attraverso un piccolo buco nel muro, fig.13, irradierebbe orizzontalmente con grande uniformità e non comparirebbe nessuna immagine sul muro. Tuttavia sarebbero sempre presenti le stesse riflessioni del pavimento e del soffitto esposte in fig.9. Similarmente, il suono introdotto attraverso un piccolo buco nell'angolo, fig.14, irradierebbe uniformemente da esso, ma si formerebbero ugualmente immagini sul soffitto e sul pavimento. Ora vediamo se possiamo combinare le buone caratteristiche delle fig.10 e 13, sarebbe auspicabile ottenere la stessa proiezione orizzontale come in fig.10, senza immagini dal pavimento e dal soffitto. E' desiderabile anche l'irradiazione uniforme di suono su 180° senza immagini sul muro, come in fig.13, come possiamo combinarle?
Se l'energia penetra nella stanza, come raffigurato in fig.15, attraverso una stretta fessura nella parete, alta dal pavimento al soffitto, il suono si irradia orizzontalemnte su 180° per tutta l'altezza, senza farlo invece diagonalmente, questo è quello che noi chiamiamo un fronte d'onda cilindrico, l'area coperta è dal pavimento al soffitto e da parete a