La progettazione di sistemi di amplificazione parte necessariamente dallo studio del Needed Acoustic Gain (NAG) e del Potential Acoustic Gain (PAG) in relazione ad un oratore e il più distante uditore. Tale introduzione presuppone che tutti i trasduttori siano omnidirezionali (microfoni e diffusori).
Un sistema di amplificazione deve poter consentire che il fragore sonoro sia sufficientemente sostenuto al fine di garantire almeno 25 dB di differenza rispetto al livello del rumore d’ambiente; il suono dovrà inoltre ragionevolmente approssimare le stesse caratteristiche del suono prodotto da un oratore. Un criterio del quale tenere conto è il cosiddetto EAD – o Equivalent Acoustic Distance.
L’EAD rappresenta la distanza dall’oratore per cui un uditore possa, con un livello di parlato comune, comprendere il parlato stesso senza essere disturbato dal livello di rumore di fondo.
Considerando la distanza fra l’oratore e l’uditore più distante (D0), possiamo calcolare il Needed Acoustic Gain (NAG) – guadagno acustico necessario – semplicemente con:
Questa formula semplificata può essere integrata aggiungendo la distanza dell’oratore dal microfono:
Integriamo ulteriormente la formula, considerando il FSM (Feedback Stability Margin) – margine di stabilità rispetto all’innesco – pari a 6 dB, e il NOM (Number of Open Microphones) – cioè il numero di microfoni attivi.
Infatti, ogni volta che raddoppia il numero dei microfoni, si ha una perdita di guadagno pari a 3 dB.
Conseguentemente:
Questa formula ci consentirà di determinare quale sia il guadagno acustico necessario affinché l’oratore possa essere percepito adeguatamente dal più distante uditore.
Sarà, infine, necessario determinare il Potential Acoustic Gain (PAG), per verificare se tale guadagno acustico potenziale, quantomeno corrisponde al guadagno acustico necessario.
Come detto, D0 rappresenta la distanza fra l’uditore più distante e l’oratore; Ds la distanza fra l’oratore e il microfono; D1 è la distanza fra l’oratore e l’altoparlante e D2 la distanza fra l’uditore più distante e l’altoparlante.
Dove:
Da queste semplici formule ricaviamo che le distanze in gioco sono fondamentali per ottimizzare un guadagno acustico. Ad esempio, minore è la distanza fra l’oratore e il microfono, più guadagno acustico si potrà ottenere a parità degli altri valori.
Questo modello di base, inoltre, può essere integrato considerando le caratteristiche di direzionalità dei trasduttori; ad esempio, un microfono cardioide avrà un rigetto di segnale a 180° rispetto all’oratore.
Verificando in deciBel la quantità di rigetto del segnale per l’angolo rispetto all’altoparlante, sarà possibile integrare adeguatamente il valore del Potential Acoustic Gain. Stesse considerazioni valgono secondo le caratteristiche di direzionalità dell’altoparlante, rispetto al posizionamento del microfono.
