Come funzionano le cuffie con cancellazione del rumore
Trasduttori elettrostatici e dinamici
Per ascoltare ciò che è registrato su vinile, cassetta, CD, DVD o lettori MP3, i dati memorizzati devono essere trasformati in onde sonore. In pratica, l’informazione viene convertita in un segnale elettrico che, passando attraverso un trasduttore, diventa un’onda sonora longitudinale percepibile dall’orecchio umano. In un impianto audio, questo ruolo lo svolgono gli altoparlanti, che però possono trovarsi a distanza dall’ascoltatore.
Le cuffie nascono proprio per portare il suono direttamente all’orecchio. In sostanza sono piccoli altoparlanti tenuti vicino al padiglione auricolare da un archetto o da supporti dedicati. Si classificano sia in base alla tecnologia del trasduttore, sia per il tipo di costruzione. Cominciamo dalle cuffie elettrostatiche.
Cuffie elettrostatiche
Le cuffie elettrostatiche sfruttano lo stesso fenomeno che conosciamo come elettricità statica. Quando un materiale si carica elettricamente, significa che ha guadagnato o perso elettroni: se li guadagna ha carica negativa, se li perde ha carica positiva. Cariche dello stesso segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono. Queste sono le forze elettrostatiche.
All’interno di una cuffia elettrostatica, una sottilissima membrana flessibile (il diaframma), in materiale come carta, plastica o metallo, è sospesa fra due griglie metalliche, dette elettrodi. Quando arriva il segnale audio, le attrazioni e repulsioni si distribuiscono lungo le griglie in modo variabile nel tempo: una parte del diaframma viene spinta verso un elettrodo e un’altra parte viene richiamata verso l’elettrodo opposto. Queste vibrazioni del diaframma generano onde sonore che il nostro orecchio può captare.
Cuffie dinamiche
Le cuffie elettrodinamiche (più semplicemente chiamate dinamiche) sono composte da tre elementi principali:
– una bobina mobile (voice coil),
– un magnete permanente,
– un diaframma a forma di piccolo cono.
L’estremità stretta del cono è collegata alla bobina, e sono le sue vibrazioni a creare le onde sonore, in modo analogo a come i tre ossicini dell’orecchio interno vibrano in risposta al movimento del timpano.
Il moto della bobina si basa su due principi fondamentali del magnetismo:
1) poli uguali si respingono, poli opposti si attraggono;
2) una corrente elettrica che attraversa una bobina genera un campo magnetico, la cui polarità dipende dalla direzione della corrente.
Inserendo la bobina nel campo magnetico fisso del magnete permanente, questi principi entrano in gioco: il segnale elettrico che alimenta la bobina inverte rapidamente la polarità del suo campo magnetico, alternando Nord e Sud. Quando la polarità si inverte, la bobina viene alternativamente attratta e respinta dal magnete. Poiché il magnete resta fermo e la bobina è libera di muoversi, quest’ultima vibra e trasmette il movimento al diaframma, producendo il suono.
Nella sezione successiva, si possono confrontare alcuni tra gli stili più comuni di cuffie dinamiche.
Musica e rumore: che differenza c’è?
Come accennato nell’introduzione, distinguere tra musica e rumore può sembrare soggettivo, ma scientificamente la differenza è chiara:
– per musica si intende un suono con un’onda ben definita e ripetibile;
– per rumore si intende un insieme di onde casuali e imprevedibili.
Tra i vari tipi di rumore, il rumore bianco è il più complesso perché contiene un ampio spettro di frequenze tutte con la stessa intensità.
