Bass Reflex vs cassa chiusa, una storia lunga quasi un secolo

La differenza tra sospensione pneumatica e bass reflex è uno dei temi classici dell’audio, perché riguarda direttamente il modo in cui un diffusore riproduce le basse frequenze e, di conseguenza, il suo carattere sonoro. Non si tratta solo di una scelta tecnica, ma anche di una filosofia progettuale che influisce su precisione, estensione, efficienza e interazione con l’ambiente, del resto differiscono profondamente per “qualità” della riproduzione, non foss’altro perché il cassa chiusa ha un decadimento in basso dolce, a 12 dB/oct, mentre il bass-reflex a 24 dB/oct, quindi molto più deciso, seppure il secondo, a parità di parametri, scende di più in frequenza.

La sospensione pneumatica, spesso chiamata anche cassa chiusa, è un sistema in cui il woofer lavora all’interno di un volume completamente sigillato. L’aria contenuta nel cabinet non è un semplice “riempimento”, ma diventa parte attiva del funzionamento del diffusore. Quando il cono si muove in avanti o indietro, l’aria interna si comprime o si espande, comportandosi come una vera e propria molla elastica. Questa massa d’aria controlla il movimento del cono, limitandone le escursioni e rendendo il comportamento del woofer prevedibile e lineare. La sospensione acustica è una interpretazione della cassa chiusa, inventata da Henry Kloss, in essa l’aria contenuta nel mobile è progettata per essere l’elemento elastico dominante del sistema, più rigido della sospensione meccanica del woofer.

Tutte le sospensioni acustiche sono casse chiuse, non tutte le casse chiuse sono vere sospensioni acustiche. Una semplice cassa chiusa può avere un woofer con una sospensione meccanica più rigida del volume d’aria interno, e dove, appunto, l’aria contenuta nel cabinet ha un ruolo secondario. Nella sospensione acustica invece, è l’aria nel mobile a controllare il movimento dell’altoparlante, garantendo bassi più lineari, controllati e privi di risonanze. In una cassa chiusa, il fattore di merito Q (spesso indicato come Qtc) descrive come il sistema reagisce alle basse frequenze, cioè quanto il suono dei bassi è controllato o “risonante”. Un Q basso indica una risposta molto smorzata: i bassi sono puliti e controllati, ma meno profondi ed energici, mentre un Q alto indica una risposta più risonante: bassi più energici, ma gonfi e meno precisi. Il valore Q = 0,7 è considerato il migliore perché rappresenta il giusto compromesso tra estensione, controllo e naturalezza del suono. Con questo valore la risposta in frequenza è molto lineare, e il sistema segue nel migliore dei modi il segnale musicale, con un comportamento nel tempo equilibrato, in poche parole il cono si ferma rapidamente quando il segnale termina.

Un Q = 0,7 (detto anche allineamento Butterworth) offre bassi profondi, puliti e realistici, ed è per questo che viene spesso scelto come riferimento ideale nelle migliori casse chiuse. Quando il Q è più basso di 0,7, con valori di 0,5–0,6, si parla di un allineamento Bessel. In questo caso la risposta è molto smorzata e estremamente regolare nel tempo: i bassi sono controllati e privi di risonanze, ma l’estensione è ridotta, mentre sopra 0,7, intorno ai 0,8–1,0, si entra in un allineamento di tipo Chebyshev, anche detto sottosmorzato. La risposta in frequenza è enfatizzata in gamma bassa, con maggiore impatto e profondità, ma a discapito della precisione, con bassi lenti e poco controllati.

Dal punto di vista sonoro, la cassa chiusa, di qualsiasi tipologia, restituisce bassi generalmente più asciutti, rapidi e precisi del bass-reflex. La risposta in frequenza tende a scendere in modo graduale, senza picchi o enfatizzazioni non naturali. Il basso di una sospensione pneumatica è di solito più realistico, soprattutto con strumenti acustici come contrabbasso, violoncello o grancassa. La cassa chiusa è però meno efficiente. A parità di dimensioni del woofer e potenza applicata, produce meno pressione sonora rispetto all’omologo bass-reflex, per ottenere bassi profondi servono quindi woofer molto performanti, amplificatori più potenti e/o volumi interni maggiori.

Bass Reflex

Il bass reflex, al contrario, utilizza un condotto o una porta accordata che mette in comunicazione l’interno del cabinet con l’esterno. Questo condotto è sintonizzato su una determinata frequenza, la Fb, in modo che l’aria al suo interno entri in risonanza e contribuisca alla produzione delle basse frequenze. In pratica, una parte dell’energia generata posteriormente dall’altoparlante con i suoi movimenti e che altrimenti andrebbe persa, viene recuperata e sfruttata per aumentare l’emissione.

Dal punto di vista fisico, sotto la frequenza di accordo Fb, il woofer è meno controllato rispetto a una cassa chiusa, mentre intorno a quella frequenza il sistema raggiunge la massima efficienza. Fb insomma è la frequenza alla quale un sistema bass reflex è “tarato”, alla quale il condotto entra in risonanza con l’aria contenuta nella cassa. L’aria nel tubo vibra in modo particolarmente efficiente e contribuisce in maniera significativa all’emissione sonora, rinforzando i bassi. Ma intorno a Fb succede soprattutto una cosa importante: l’altoparlante si muove meno, ed è il condotto ad emettere gran parte del suono. Questo permette di ottenere bassi più profondi, un migliore rendimento rispetto a una cassa chiusa delle stesse dimensioni, e il sistema rappresenta un carico minore per l’amplificatore. Fb è quindi il punto in cui il bass reflex lavora al massimo della sua efficienza. Il motivo principale per il quale il bass-reflex è oramai il sistema che la fa da padrone è che permette di ottenere un basso “apparentemente” più esteso anche da cabinet relativamente compatti. Lo svantaggio è una risposta ai transienti meno rigorosa: il condotto continua a “suonare” anche quando il segnale cessa, e questo può rendere il basso più gonfio, meno definito, oltre ad essere più sensibile al posizionamento nella stanza: la distanza dalle pareti e dagli angoli può influenzare in modo significativo la resa. Altro aspetto molto importante è il comportamento al di sotto della frequenza di accordo. In una sospensione pneumatica, il woofer resta sempre controllato dall’aria interna, riducendo il rischio di escursioni eccessive dell’altoparlante. In un bass-reflex, invece, sotto l’accordo Fb il controllo diminuisce drasticamente e il woofer si muove molto, con possibili distorsioni dovute sia allo stress meccanico che a raggiunti limiti di potenza dell’amplificatore. In particolare l’impedenza del driver scende bruscamente perché in questa zona il sistema perde l’effetto di carico acustico del condotto e l’altoparlante si comporta in modo sempre più simile a un altoparlante in aria libera. L’amplificatore si trova quindi a pilotare un carico meno smorzato, con una maggiore richiesta di corrente proprio dove l’efficienza acustica è ormai ridotta. L’altoparlante è quindi costretto a escursioni molto ampie: il cono si muove molto inseguendo frequenze che non riesce a riprodurre, e questo porta a un aumento delle distorsioni e, nei casi peggiori, al rischio di superare i limiti meccanici dell’altoparlante e/o di potenza dell’amplificatore con pericolosi effetti valanga.

Dal punto di vista dell'amplificatore

In un sistema in cassa chiusa l’efficienza nei confronti dell’amplificatore è generalmente più bassa rispetto a un bass reflex. Questo significa che, a parità di altoparlante e di livello sonoro desiderato, l’amplificatore deve fornire più potenza per ottenere lo stesso volume alle basse frequenze

Nella cassa chiusa l’altoparlante lavora sempre contro l’aria compressa all’interno del cabinet, che funge da molla e limita il movimento del cono: questo garantisce un buon controllo ma richiede più energia elettrica per spostare l’aria e produrre pressione sonora. Nel sistema bass reflex, invece, una parte del lavoro viene svolta in buona parte dal condotto accordato. Intorno alla frequenza di accordo Fb, il contributo del tubo aumenta l’emissione sonora senza richiedere un corrispondente aumento di potenza dall’amplificatore. Di conseguenza il diffusore risulta più efficiente in gamma bassa e riesce a produrre bassi più intensi con meno watt. Inoltre, proprio in prossimità della frequenza di accordo, l’escursione del cono diminuisce, riducendo lo sforzo meccanico dell’altoparlante. Dal punto di vista dell’amplificatore, quindi, il bass reflex è generalmente più “facile” da pilotare in termini di resa dei bassi, perché sfrutta una risonanza acustica per aumentare l’efficienza. La cassa chiusa, pur richiedendo più potenza, offre però un carico più prevedibile e una risposta più regolare, caratteristiche che spesso si traducono in un controllo migliore e in una maggiore tolleranza agli errori di progetto o di amplificazione.

Quale è meglio ?

Non esiste una soluzione oggettivamente migliore in assoluto. La sospensione pneumatica privilegia controllo, precisione e coerenza timbrica, a scapito dell’efficienza e dell’estensione apparente del basso. Il bass reflex punta su maggiore resa in gamma bassa e su un miglior rapporto tra dimensioni del diffusore e profondità del suono, accettando compromessi in termini di controllo e facilità di integrazione ambientale. La scelta tra i due sistemi dipende dal tipo di musica ascoltata, dall’ambiente, dall’amplificazione disponibile e, soprattutto, dal gusto personale di chi ascolta.