Definizione di linearità

di Mario Bon

8 aprile 2012

(ultima revisione del 22 giugno 2016)

 

 

C’è una certa confusione nell’uso dei termini “lineare” o “linearità”. In inglese

 

“risposta piatta” si traduce  “flat response”

 mentre

“risposta lineare” di traduce  “linear response”.

 

In italiano confondiamo “lineare” con “rettilineo” o “piatto”. La pianura si dice “flat land” ovvero terra piatta (e non “linear land”). Nel gergo tecnico una risposta si dice “piatta” (flat) quando non cambia con la frequenza. Per esempio la risposta di un amplificatore può essere effettivamente piatta su una larga banda di frequenze e calare dolcemente agli estremi (si definiscono le frequenze dove la risposta è attenuata di 3 dB).

Il termine lineare, invece, significa “privo di distorsione non lineare” con esplicito riferimento ai “sistemi lineari”. Per tali sistemi, che non producono alcun tipo di distorsione, vale il Principio di Sovrapposizione.

Nessun sistema fisico reale è perfettamente lineare e ogni dispositivo (amplificatore, diffusore acustico, ecc. ) produce un certo tasso di distorsione (alto, basso, udibile, non udibile, tollerabile o non tollerabile).

Possiamo caratterizzare un amplificatore con queste frasi:

 

frase

significato

Risposta in frequenza piatta da 2 a 200kHz  

la risposta in frequenza è costante da 20 a 20kHz e quindi cala dolcemente per raggiungere il punto a meno 3dB a 2 e 200 kHz

Risposta lineare da 2 a 200 kHz

Significa, letteralmente, che l’amplificatore non produce alcun tipo di distorsione non lineare (o almeno non non udibile) nella banda compresa tra  2Hz e   200kHz

 

In un diffusore acustico la risposta in frequenza non è mai piatta perché sono sempre presenti almeno le piccole ed inevitabili irregolarità causate dalla diffrazione ai bordi del cabinet. In questo caso potremo leggere frasi di questo tipo:

 

frase

significato

Risposta in frequenza molto regolare

Definizione un po’ generica per indicare una risposta in frequenza con scostamenti minimi o tollerabili rispetto ad una risposta piatta

Risposta in frequenza compresa entro 3 dB da 40Hz a 20kHz  

la risposta in frequenza presenta una ondulazione che non si discostano per più di 1.5  dB dal livello medio tra 40Hz a 20kHz

Risposta i frequenza tormentata

Definizione un po’ generica per indicare una risposta in frequenza caratterizzata da picchi e avvallamenti di una certa entità

Risposta lineare da 100Hz  a 20 kHz

Significa, letteralmente, che il diffusore produce distorsione non lineare non udibile da 100Hz  a 20 kHz

 

In generale si può dire che un sistema (sorgente+ampli+diffusori) possiede una risposta molto lineare per intendere che la distorsione complessiva è molto bassa. Questo non dice nulla sulla “piattezza” della risposta in frequenza.

 

Per concludere si deve fare attenzione a quello che si dice e si scrive e si deve fare altrettanta attenzione per capire, dal contesto, se il termine “lineare” è stato inteso nel senso di “piattezza” o di “assenza di distorsione non lineare”.

 

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L'evento dal vivo è quello che è. Non ha senso parlare di "linearità" o “piattezza” di risposta in frequenza o di risposta in potenza di un evento dal vivo se non riferendosi alle caratteristiche dell'auditorio (che può essere più o meno adatto al tipo di rappresentazione).

In termini assoluti la "piattezza" e l'estensione della risposta in frequenza di un amplificatore (e di una elettronica in generale) è sicuramente una caratteristica desiderabile ma passa in secondo piano in presenza di altri più gravi difetti quali distorsione non lineare o incapacità di erogare corrente. La risposta di molti stadi fono RIAA non segue perfettamente la curva di deefasi ma questi suonano meglio di altri con deenfasi perfetta. Lo stesso si può dire per il pick up del giradischi. Un'altro esempio di risposta "non piatta" è il controllo del loudness che esalta gli estremi della banda audio ma che rende l'ascolto a basso livello più gradevole. Da questo punto di vista una risposta in frequenza “piatta” non è “indispensabile” specie in un diffusore acustico. La risposta in frequenza deve  avere invece una certa regolarità che va paragonata più alle curve isofoniche che a una retta.

 

Nei diffusori acustici la cosa è più complicata perché la risposta in frequenza va letta contestualmente alla risposta nel tempo (per esempio waterfall) alla impedenza elettrica ed alla risposta in potenza (in particolare la dispersione orizzontale). Anche questo però non è abbastanza perché si deve ancora considerare l'ambiente e la posizione dei diffusori rispetto alle pareti ed al punto di ascolto (per non parlare del livello SPL preferito, del genere musicale e della qualità della registrazione).

Anche se le difficoltà sembrano insormontabili sappiamo, per esperienza, che ci sono diffusori che "suonano bene" e altri che suonano “meno bene” e questa osservazione ha permesso di elaborare dei criteri per progettare un diffusore in un certo modo (vds i criteri elaborati da Allison, Bose e F. Toole). Restano tuttavia ampie zone grigie che lasciano ampi margini di manovra ai progettisti (come dimostra il numero di diffusori acustici diversi presenti sul mercato). Alla fine le misure danno delle indicazioni su certe caratteristiche "necessarie" (per esempio risposta in frequenza, distorsione, l'impedenza, il massimo SPL, ecc.) mentre l'ascolto dà indicazioni sulle stesse grandezze ma interpretate in senso olistico-integrale. Alla fine il giudizio si riassume in  "mi piace/non mi piace" ,  "mi affatica/non mi affatica".

L'ascolto è olistico (valuta tutto assieme), le misure sono deterministiche (valutano un set di grandezze ortogonali per  isolare le cause). Per un orecchio esperto un ascolto, anche breve, è sufficiente per valutare un impianto. Per chi progetta le misure sono indispensabili.