Cos’è la risposta in frequenza nelle cuffie. Grafico audio

La risposta in frequenza indica come una cuffia o cassa acustica è in grado di riprodurre le frequenze in base al segnale audio in ingresso e viene misura in Hz (Hertz).

Ogni cuffia ha una risposta in frequenza diversa in base a come il produttore decide di ottenere un determinato tipo di suono. Quando delle cuffie hanno bassi enfatizzati e predominanti, significa che la risposta in frequenza sarà accentuata in un determinato range, in questo caso circa dai 20 ai 250 Hz.

risposta in frequenza

Cos’è la risposta in frequenza delle cuffie

Quando un corpo oscilla emette delle vibrazioni che vengono trasmesse attraverso l’aria sotto forma di onde sonore fino a raggiungere l’orecchio da cui diventeranno suono. La frequenza è il numero di ripetizione (cicli) delle vibrazioni compiute in un secondo e si misura in Hz (un hertz equivale ad un impulso al secondo). Se un’onda sonora di ripete per 50 volte al secondo avrà una frequenza dii 50 Hertz. Lo spettro delle frequenze viene rappresentato graficamente su un diagramma cartesiano.

L’altezza di una frequenza ne determina il tipo di suono o nota (acuto o grave). Una frequenza di un’onda sonora elevata indicherà un suono più acuto, al contrario una frequenza bassa un suono grave. L’orecchio umano può percepire frequenze che vanno dai 20 Hertz (20 Hz) fino a 20.000 Hertz (20 Khz).

Questo range di valori col passare dell’età si restringe in particolare nei valori più alti. Attorno ai 45-50 anni un uomo, di media, riesce a percepire frequenze fino a 13-14 Khz. I suoni con una frequenza inferiore a 20 Hz sono definiti infrasuoni, quelli superiori ai 20.000 Hz vengono classificati come ultrasuoni.

La risposta in frequenza di una cuffia o di una cassa acustica ci permette di capire come suonerà, non la qualità finale del suono, ma come gestisce le varie frequenze ovvero se è presente una predominanza di bassi o un’enfatizzazione dei medio alti.

Quasi tutte le cuffie riescono a coprire il range completo delle frequenze udibili (20Hz-20Khz). In commercio si trovano modelli di cuffie professionali con una risposta in frequenza molto più ampia del necessario, esempio 10 Hz – 35.000 Hz. Più questo valore è esteso e ampio meglio la cuffia, in teoria (non è una regola), riuscirà a gestire le frequenze udibili perché spostando la soglia oltre questi limiti, il range interno sarà “coperto” in modo più lineare e completo. In teoria però! Bisogna sempre valutarne il grafico e la resa finale in quanto dipende anche dalla qualità dei componenti adottati.

Lo spettro delle frequenze audio

Lo spettro delle frequenze audio udibili è divido in tre categorie: basse, medie e alte.

  • 1Hz-20Hz: Frequenze subsoniche non percettibili
  • 20 – 60 Hz: Sub-bassi
  • 60 – 250 Hz: Bassi
  • 250 – 500 Hz: Medio-bassi
  • 500 Hz – 2.500 Hz: Medi
  • 2.500 – 5.000 Hz: Medio-alti (massima sensibilità dell’orecchio)
  • 5.000 – 20.000 Hz: Alti
  • > 20.000 Hz: Ultrasuoni non percettibili dall’uomo.

Gli animali riescono a sentire frequenze anche oltre i 100 Khz come per esempio i cani che arrivano a circa 40.000 Hz. Per capire meglio meglio come interpretare i dati di un grafico dobbiamo introdurre l’intensità e il livello di pressione sonora.

Livello di Pressione Sonora (SPL)

Il livello di pressione sonora (SPL – sound pressure level ) è la variazione di pressione generata dalla cuffia in rapporto all’intensità di un suono e si misura in Decibel (dB SPL)

L’intensità di un suono rappresenta l’ampiezza della vibrazione, ovvero la variazione dell’onda sonora dalla linea di base zero, cioè non suono (0 dB). Maggiore è l’ampiezza dell’onda sonora più il suono sarà forte ed udibile, al contrario minore sarà l’ampiezza alla stessa frequenza più debole sarà il suono. La soglia del dolore è fissata a 130 dB.

Grafico della risposta in frequenza

Vediamo alcuni grafici di cuffie per capire meglio come leggerli. Nell’asse orizzontale (ascisse) troviamo rappresentata la risposta di frequenza, nell’asse verticale (ordinata) è indicata la pressione espressa in dB. Nel primo grafico (Tabella 1) troviamo un paio di cuffie economiche che non offre una gran resa acustica, nel secondo invece (Tabella 2) delle cuffie professionali. La linea di riferimento è a 90 dB.

Tabella 1 – Cuffie economiche

Risposta in frequenza cuffie

Questo paio di cuffie è un modello di auricolare in-ear economico ed infatti dal grafico è evidenziato come si comportano. Si nota subito un valore alto tra i 50 e i 200 Hz circa che indica frequenze basse ben presenti ma troppo enfatizzate (+ 5-10 dB) che disturbano i medio-bassi. Le frequenze medie sono scadenti e poco dettagliate e la parte vocale non sarà molto limpida e pulita dato il calo nel range. Gli alti sono sottotono anche di 10 dB risultando piuttosto cupi e privi di dettagli e presenza e verranno facilmente coperti dai bassi e dalla gamma media.

Tabella 2 – Cuffie professionali

Risposta in frequenza audio

Modello di cuffie professionali over-ear circumaurali che avvolgono completamente l’orecchio. Di primo impatto si vede già una certa linearità nelle frequenze. Hanno un basso coerente e ben bilanciato ma comunque incisivo, frequenze medie quasi perfette e alti molto buoni con qualche dB di enfasi da circa 6Khz ai 10KHz che renderà gli alti più incisivi e penetranti ma non in modo eccessivo da dare fastidio. Nel complesso il suono è bilanciato e si prestano molto bene a vari generi di musica come rock, blues, pop ecc. dove la voce gioca un ruolo importante.

Linearità in frequenza

La linearità in frequenza indica la capacità della cuffia di riprodurre nel modo più fedele possibile, appunto lineare, un segnale audio in ingresso. Una linearità assoluta, per vari motivi, è impossibile da ottenere ma la cosa importante è cercare sempre di rimanere il più vicino possibile al segnale in entrata senza introdurre esaltazioni o attenuazioni.

Alcuni produttori volutamente forzano la mano su determinate frequenze per regalare più bassi o alti, cercando di trovare il compromesso per ottenere un suono migliore per certi generi musicali come hip-hop, rap, tecno o jazz.

Un esempio sono le cuffie per Dj dove non si hanno grosse necessità di avere frequenze medio-alte lineari. Al contrario cuffie da studio o per editing audio, mastering ecc si cerca la maggiore linearità in frequenza per ottenere il suono più fedele possibile da cui poi poter lavorare al meglio o semplicemente per apprezzare tutte le sfumature sonore.

Ovviamente avere una certa linearità in frequenza non è sempre la soluzione migliore. Dipende dalla necessità e dalle nostre preferenze di ascolto. In certi generi musicali è preferibile avere un guadagno su determinate frequenze per apprezzare al meglio alcuni strumenti, in altri è preferibile una linea più regolare.

Anche l’amplificazione gioca un ruolo importante sulla risposta in frequenza. Infatti un amplificatore ha il compito di ricevere un segnale in entrata, aumentare il guadagno e inviarlo all’uscita mantenendo il massimo della fedeltà possibile senza alcuna variazione nelle frequenze.

Ne deriva che se l’amplificazione non è costaste e lineare per tutto lo spettro delle frequenze, anche a volumi alti, la cuffia riceverà già in ingresso un segnale non lineare e modificato. Specialmente per chi desidera ascoltare musica in alta fedeltà con cuffie di buona qualità è sempre consigliabile ricorrere ad un piccolo amplificatore per cuffie, che può essere portatile o per computer, per poter gestire al meglio le proprie cuffie sia a livello di segnale in ingresso che l’impedenza cuffie e volume.