background noise becomes dominant. This procedure is
not dissimilar from the “spatial equalisation” introduced
by other researchers at the recording stage. This unique
feature is also useful in reducing the intrinsic paradox of
music reproduction throughout loudspeakers. When we
attend a musical performance in a closed space our ear is
concerned with two acoustical fields:
1. the direct field coming straight from the source(s)
2. the reflected field coming from all directions
except the front path
Now, when listening to a musical programme throughout
a loudspeaker stereo set up, our auditory system has to
cope with a strange acoustical event for which both dir ect
and reflected energy arrive from the same locus of points
in space. This physical paradox gets the auditory pr ocess
confused, so our brain is pushed to concentrate itself
toward the source,switching on the “intentional listening
behaviour” i.e. focalising more attention to the sound
characteristics than normal.
If the ambience information is reproduced by a
loudspeaker system whose frequency response is different
from that shown in fig. 7 ( i.e. more linear or perfectly
linear or upward tilting) our brain will be too much
sensitive to middle frequencies and the stage collapses
between the right and the left speaker missing both depth
and width. Luckily, the ear-brain loudness contour
depicted in fig. 7 becomes increasingly linear at higher
reproduction levels and this counterbalances almost
perfectly the dynamic losses at low frequencies due to
thermal, mechanical and inertial limits of the subwoofer,
hence keeping the correct performance up to the highest
sound pressure levels.
di emettere pressioni molto elevate
E’ quindi ragionevole ipotizzare un valore massimo di
110 dB SPL durante brevi passaggi di un fortissimo
musicale (fff). Inoltre, per quanto silenziosa sia una stanza di appartamento durante le ore diurne, sarà sempre
presente un rumore di fondo di almeno 45-50 dB SPL, di
conseguenza la dinamica di segnale realmente disponibile per un ascolto di qualità non supera i 60 dB ( differenza tra 110 e 50 ).
Non a caso, lo stesso valore di 60 dB determina le caratteristiche di riverberazione di uno spazio chiuso, e se
quest’ultimo è il luogo di ripresa dell’evento acustico,
all’informazione di riverberazione captata dai microfoni
il nostro sistema audio percettivo associa la sensazione di
spazialità. La corretta riproduzione di questi segnali particolarmente deboli è utile per ricreare nella sala di
ascolto l’illusione di ambienza, ovvero la proiezione
mentale in un luogo di dimensioni maggiori. Il senso dell’udito presenta modalità di funzionamento estremamente complesse, di certo però sappiamo che la nostra
sensibilità ai suoni varia al variare dell’intensità dello stimolo e della frequenza emessa.
In fig. 7 è riportata la risposta in frequenza del sistema
Constellation Ursa Major (curva nera) e la curva di sensibilità dell’orecchio (curva rossa) per suoni prossimi al
rumore di fondo di un appartamento.
Se i due andamenti vengono fatti coincidere ( con gli inevitabili limiti di funzionamento dei sistemi reali) si
approssima l’obiettivo di riprodurre le debolissime
informazioni di ambienza secondo la sensibilità che il
nostro orecchio presenta a livelli di emissione di 40-50
dB SPL, ovvero prima che esse si perdano sovrastate dal
rumore di fondo tipico delle nostre abitazioni.
main reasons:
1. small rooms are very fast saturated with level increase
2. high resolution/correct timbre/high level reproduction
can’t be allowed at the same time by currently
available electro-acoustic technology.
Therefore it is reasonable to take as the upper limit of
feasible domestic sound level the figure of 110 dB SPL
during a fortissimo passage(fff). Moreover any domestic
environment is af fected by an almost constant backgr ound
noise of around 45-50 dB SPL all day long, so the actual
signal dynamic range is not greater than 60 dB ( the
difference between 110 and 50 ).
It’s not accident that the same figure of 60 dB is the
reverberation decay of any closed space. If we consider
the recording venue, any signal captured by the
microphone array after the direct sound from the
source(s) is recognized by our auditory system as the
“identity card” of that space which adds “warmth and
spaciousness” to any playing musical instrument. The
correct reproduction of these extremely weak signals is
useful for recreating in the listening room the “ambience
effect” i.e. the illusion to be seated within the original
recording venue . We know our auditory system works in a
very complex manner and - among the other things - it
changes its sensitivity response accor ding to intensity and
frequency content of the sound
Fig. 7 shows the overlay of Constellation Ursa Major
frequency response (black trace) and ear-brain equal
loudness contour (red trace) referr ed to a sound le vel next
to background noise in ordinary living rooms .
If they do coincide for the most part of the audio range,
the speaker system will then be able to correctly
reproduce the recorded ambience signals by simulating
the auditory sensitivity at 45-50 dB SPL i.e. before the
del tweeter si aggiunge quella del midrange che opera in
un intervallo di una sola ottava. Questa particolare tipologia di filtro crossover consente di ottenere una riduzione uniforme e graduale della risposta del sistema fuori
asse, garantendo così una omogenea distribuzione di
energia nella stanza, a beneficio del campo di prime
riflessioni , come è mostrato dalle curve di dispersione sul
piano verticale in fig. 5.
Grazie alla configurazione WMT è possibile controllare
l’energia diretta verso il pavimento,riducendo il livello di
emissione associato alla prima riflessione.
La curva rossa in fig. 6 mostra il livello dell’energia dell’onda riflessa che interferisce con l’emissione principale nel punto di ascolto. La configurazione WMT consente di attenuare notevolmente la prima riflessione nell’intorno della banda in cui i tre altoparlanti operano in
sovrapposizione. L’effetto psicoacustico associato a questo esclusivo principio di funzionamento si traduce nell’immediata fruizione di maggior trasparenza e maggior
dettaglio delle medie frequenze, senza la necessità di
incrementarne il livello a discapito della profondità della
scena sonora e della correttezza timbrica.
Terza Ipotesi Percettiva
Correlazione tra i segnali di ambienza ed il profilo
isofonico
Gli strumenti musicali possono emettere suoni a livelli di
pressione di 140-150 dB SPL. Esistono però due limiti di
ordine fisico per cui non è possibile riprodurre pressioni
così elevate negli ambienti domestici:
a) negli ambienti molto piccoli si raggiunge rapidamente
il limite di saturazione per variazioni elevate di
pressione acustica incrementale
b) la tecnologia a disposizione non consente ai sistemi di
altoparlanti per impiego audio ad alta risoluzione (HI-FI)
WMT principle relies mostly on the fact that sound source
localization on vertical plane is somewhat reduced within
the 800-2,000 Hz frequency span due to the smooth
transition from phase difference to amplitude difference
localization cues. Three or mor e vertically aligned drivers
covering a narrow bandwidth can exploit this specificity
of human perception to allow a simultaneous energy
radiation. Our brain will reco gnize the three sources as if
they were just a single one , giving it an“apparent
vertical size” of the whole array. This psychoacoustic
performance is very useful in eliminating image shifting
of fast varying spectrum audio signals and related
spatial-jittering of the perceived stage.
Fig. 5 shows the uniform energy reduction as the
measuring microphone moves along the vertical plane .
By means of the WMT configuration it is also possible
controlling the downward energy emission with a
substantial level reduction of the floor bounce.
The red line in fig. 6 shows the reduction in level of the
interfering energy from the floor which merges with the
direct field at the listener’s ears. It is a “de facto”
reduction of reflected energy around the frequency span
of maximum ear sensitivity. The psychoacoustic effect
from the listening stand-point is recognized as great
“detail and transparency” at middle frequencies without
ruining both timbre and stage depth by unnaturally
raising their level.
Third Hypothesis on Perception
Original recording venue ambience vs. equal
loudness contour
Musical instruments can produce sound levels as high as
140-150 dB SPL. However this huge amount of energy is
not available for ordinary home listening because of two
La particolarità di questa originale soluzione si rivela
molto efficace nel contrastare il paradosso insito nel principio di riproduzione attraverso i sistemi di altoparlanti.
Sappiamo infatti che durante un concerto di musica in un
luogo chiuso al nostro sistema percettivo giungono due
campi acustici distinti, quello diretto proveniente in linea
ottica dalle sorgenti e quello riverberato proveniente da
tutte le superfici dello spazio chiuso. Il campo riverberato oltre a subire un ritardo dovuto alle molteplici riflessioni, non presenta un unica direzione di provenienza ma
– dal punto di vista statistico – proviene da “ogni” direzione, tranne da quella ottica già “occupata” dal campo
diretto.
E’ evidente quindi che durante l’ascolto domestico il
nostro cervello si trovi di fronte ad un fenomeno per il
quale non possiede memoria di confronto, poiché campo
diretto e campo riverberato provengono dallo stesso
punto. Questa nuova realtà confonde il sistema percettivo, che nel tentativo di ovviare al non senso fisico attiva
il processo di “ascolto direzionale” focalizzando oltre
misura l’attenzione verso le sorgenti.
A questo punto risulta semplice comprendere che, se le
informazioni di ambienza vengono restituite secondo una
curva via via più lineare e diversa da quella mostrata in
fig. 7, le frequenze medie riceveranno troppa attenzione
da parte del cervello, con il conseguente collasso del
fronte stereofonico “in mezzo” ai diffusori .
Fortunatamente, la curva di sensibilità dell’orecchio di
fig. 7 si linearizza con l’aumentare del livello di riproduzione compensando quasi perfettamente la perdita di
dinamica alle basse frequenze dovuta ai limiti termici,
meccanici ed inerziali del subwoofer, garantendo così
una risposta equilibrata a livelli di ascolto medio-alti.
fig. 5
fig. 6
fig. 7