Cuffie

Cuffie
Cuffia chiusa, con grandi padiglioni che coprono interamente l'orecchio.
cuffie
Una cuffia è costituita da una coppia di altoparlanti, generalmente (ma non sempre) più grandi degli auricolari,
uniti da un supporto, e ha la stessa funzione di una coppia di auricolari.
Cuffie ad alta fedeltà [modifica]
Le cuffie ad alta fedeltà utilizzano due tecnologie:

dinamica

elettrostatica.
La prima è costituita da una coppia di altoparlanti del tutto simili a quelli utilizzati nei diffusori audio, ma di
ridottissime dimensioni. Le elettrostatiche sono di costruzione più complessa, per funzionare hanno bisogno di una
tensione ausiliaria, fornita da un circuito alimentatore, integrato normalmente all'interno del
proprio preamplificatore dedicato, ovvero il loro uso comporta avere un piccolo apparecchio in più; rispetto alle
dinamiche presentano una risposta in frequenza più lineare ma sono anche più costose e delicate. Basti pensare
che lo spessore del diaframma di emissione delle cuffie Stax , un costruttore storico giapponese di questa
tipologia, è di soli 1,35 micron. Questa caratteristica permette un'amplissima estensione in frequenza, dichiarata
da 6 Hz a oltre 40 kHz; in alcuni modelli di altri produttori, il limite superiore di frequenza dichiarato supera i 100
kHz. Molti audiofili considerano le cuffie il miglior trasduttore per l'ascolto di musica registrata, opinione comunque
non condivisa in modo unanime. Occorre altresì dire, che è nella fase di missaggio di un brano musicale
stereofonico che viene ottimizzata la riproduzione, privilegiando l'ascolto con una coppia di diffusori oppure con
una cuffia; con la presa diretta binaurale del suono con testa artificiale, tramite sofisticate procedure si può
ottenere l'identica riproduzione spaziale del suono, sia con una coppia di diffusori che con una cuffia.
I componenti di una cuffia
La struttura di questo tipo di cuffie per alta fedeltà è composta da un archetto flessibile che può essere in metallo o
plastica, ai lati del quale sono fissati i padiglioni contenenti gli altoparlanti. Da parte del costruttore vengono
adottati vari accorgimenti volti ad offrire sia un buon comfort, dato che l'oggetto può essere tenuto sulle orecchie
anche molte ore, sia offrire le migliori prestazioni di ascolto. Sulla sommità della testa non poggia direttamente
l'archetto di supporto dei padiglioni, bensì un secondo archetto parallelo al primo, costituito da materiale morbido,
solitamente pelle animale o sintetica, oppure velluto; in modo analogo è costituita la guarnizione dei padiglioni
volta a chiudere quasi ermeticamente l'orecchio all'interno di questi. Un parametro espresso in dB indica il grado di
isolamento acustico rispetto all'ambiente esterno; questa caratteristica veniva tenuta in grande considerazione
negli anni 60-70 da una delle società considerate pioniere in questo campo, la statunitense Koss. La guarnizione
attorno ai padiglioni delle prime versioni dello storico modello PRO-4 dinamico erano costituite da una camera
d'aria in materiale plastico flessibile, riempita al suo interno di olio. Per ottenere buona qualità del suono riprodotto
al pari dei diffusori, i padiglioni devono avere massima rigidità e insensibilità alle vibrazioni: solitamente sono
realizzati in resine plastiche ad alta densità. Nel 1989 la Sony mise in commercio un modello ad alte prestazioni
(MDR-R10) il quale aveva i padiglioni realizzati con un legno particolare, stagionato 200 anni, ad un prezzo sul
mercato italiano di 5 milioni di lire. Alcuni modelli incorporano nei padiglioni piccoli potenziometri per permettere la
regolazione del volume audio. Lo sdoppiamento del cavo stereofonico può avvenire all'esterno dei padiglioni
oppure all'interno di uno di questi; in questo caso si ha il vantaggio di avere l'ingresso del cavo unicamente in un
solo padiglione.
Caratteristiche tecniche delle cuffie
Esistono quattro parametri principali da prendere in considerazione per valutare la qualità delle cuffie.
Il primo parametro è la Risposta in frequenza, ossia la gamma di frequenze che la cuffia è in grado di riprodurre.
La Risposta in frequenza viene, di solito, espressa in Hz (o in multipli di Hz). Una buona cuffia deve poter offrire la
possibilità di ascoltare tutti i suoni percepibili dall’orecchio umano. Il range di suoni teoricamente percepibile
dall’uomo va dai 18Hz ai 22.000Hz. Si parla, in questo caso, di “percezione teorica” perché, in realtà, solo un
“orecchio” ben allenato, “sano” e giovane riesce a percepire tutti i suoni di questa gamma dinamica: generalmente,
invece, un orecchio medio percepisce una gamma di frequenze compresa tra i 20Hz ed i 20.000Hz. Per tanto una
buona cuffia dovrebbe avere una Risposta in frequenza di almeno 20-20.000Hz (se risulta inferiore significa che
verrebbero “tagliati” o perlomeno fortemente attenuati i suoni con frequenza molto bassa e quelli con frequenza
molto alta, pertanto la cuffia non riprodurrebbe fedelmente il brano musicale), ancora meglio se la Risposta in
frequenza è pari a 18-22.000Hz. Risposte in frequenza più “ampie” sono del tutto inutili, poiché l’orecchio umano
non riesce a percepire suoni emessi a frequenze più basse e più alte rispetto alla gamma 18-22.000Hz.
il secondo parametro, strettamente legato al primo, è la linearità in frequenza, ovvero quanto sia costante il
livello di suono emesso, spaziando tra i due estremi di frequenza dichiarati a, ottenere la linearità assoluta non è
possibile, in qualche punto nel range di frequenza dichiarato si avranno delle esaltazioni o attenuazioni del
segnale riprodotto, lo scostamento medio rispetto ad un segnale di riferimento è espresso in dB, minore è il valore,
migliore risulta la linearità della cuffia. Questo dato, sempre fornito allegato agli amplificatori, non sempre viene
fornito dai produttori di cuffie e diffusori, il miglior modo di rappresentarlo è fornirlo sottoforma di grafico, come
avviene per gli amplificatori.
Il terzo parametro è la Sensibilità, ovvero, in modo analogo ai diffusori, quanta pressione acustica espressa in dB
riesce a fornire, dato un preciso valore di tensione applicato. Questo dato indica il massimo livello di suono
riproducibile fedelmente. Più il valore in dB è elevato (più è alta la Sensibilità), più alto è il volume di suono
riprodotto in modo fedele. Delle buone cuffie dovrebbero avere una sensibilità pari o superiore ad 85dB (valori
inferiori a 85dB possono indicano che la cuffia è di scarsa qualità e che il segnale è soggetto a disturbi). Le cuffie
audio ad alta fedeltà hanno generalmente un valore di sensibilità molto elevato e compreso tra i 95db ed i 109dB
(ottimo valore); alcune cuffie ad altissima fedeltà dichiarano valori pari o superiori a 110dB.
Il quarto parametro è l’Impedenza. L’impedenza si misura in ohm, che è una misura della resistenza (o
della resistività). Maggiore è il valore dell’impedenza, più “fatica” fa la corrente a passare attraverso le cuffie: a
parità di volume di uscita selezionato sulla sorgente audio, una cuffia con impedenza maggiore riprodurrà un
suono più attenuato, ma di qualità superiore perché filtrato e “depurato” maggiormente dal circuito della cuffia. In
sostanza, a parità di volume selezionato sull’impianto audio, una cuffia con impedenza 32 ohm, riprodurrà un
suono meno forte ma più puro (cioè di maggiore qualità e meno distorto) rispetto ad una cuffia con impedenza
16ohm. Infatti, dato che W=V*V/R, dove (R) è l'impedenza in ohm della cuffia, a parità di volt (V) in uscita emessi
da un amplificatore "ideale", o comunque con impedenza di uscita molto più bassa del carico applicato, allora una
cuffia da 16 ohm rispetto a quella da 32ohm, emetterà due volte più “energia sonora” (W) rispetto alla 32ohm.
Questo ipotizzando che la resa delle membrane sia assolutamente uguale come uguale sia il peso della bobina, e
che tutta la potenza elettrica assorbita si trasformi identicamente in potenza acustica (ciò non si verifica mai nella
realtà). Quindi una stessa cuffia con ohm più bassi, a parità di tutto il resto, attaccata alla stessa sorgente audio
suona proporzionalmente più forte, a parità di volume della manopola (quindi è comoda soprattutto nei casi in cui
la tensione disponibile è bassa: walkman, MP3 portatili, telefonini etc), ma distorce due volte di più il suono con
l’aumentare del volume. Ma non si usano solo cuffie a bassa impedenza perché 16ohm, come anche a volte i
32ohm, sono un carico "piccolo" per molte sorgenti audio professionali che hanno un’alta impedenza d’uscita e
quindi possono “stressare” il finale di una cuffia con bassa impedenza (che può quindi suonare male o anche
danneggiarsi). In pratica è come se, ad una sorgente audio progettata per un carico da 16ohm si collegassero in
più cuffie da 16ohm in parallelo (ottenendo quindi un’impedenza di circa 1 ohm): teoricamente dovrebbe suonare
più forte ma il diverso fattore di carico ohmico farebbe bruciare l’impianto. Ci sono anche altre implicazioni legate
ai differenti valori di impedenza qualora si colleghino le cuffie ad un amplificatore di potenza tramite delle
resistenze di attenuazione, ma il discorso diventerebbe lungo, per cui può bastare l’uguaglianza: impedenza più
bassa (a parità di potenza erogata) = volume più alto = suono meno definito" (con la riserva che però non tutti gli
apparecchi gradiscono nella stessa misura questo sovraccarico dovuto alle basse impedenze, tipo 16ohm). In
altre parole (nel riprodurre un suono allo stesso volume ed intensità) la cuffia con valore d’impedenza minore,
consuma meno corrente, ma deteriora la resa del suono (più durata batterie ma meno qualità); una cuffia con
impedenza superiore richiede più energia ma fornisce un suono più “pulito” e fedele (soprattutto se riprodotto ad
alto volume).
Cuffie senza fili
Da alcuni anni sono in commercio cuffie prive del filo per il trasporto del segnale audio, questo viene trasmesso
alla cuffia tramite raggi infrarossi, in modo analogo ai segnali dei telecomandi. Il sistema è costituito da un
trasmettitore collegato all'apparecchio riproduttore, (televisore, Hi-fi, radio), il quale trasmette il segnale al
ricevitore costituito dalla cuffia; all'indubbio vantaggio di non avere fili intorno alla testa, si contrappone la non
eccelsa resa sonora, inferiore alle migliori cuffie ad alta fedeltà.
Utilizzo
Le cuffie risultano indispensabili nelle comunicazioni via radio tra gruppi di persone: esempio tra il pilota di un
aereo e la torre di controllo. Le cuffie sono comunque utilizzate anche in ambito domestico per ascoltare musica
senza disturbare le persone che sono vicine, oppure in ambito professionale. L'uso delle cuffie permette un'analisi
accurata nei minimi dettagli di un qualunque tipo di suono, in particolare durante la fase di registrazione
e missaggio di un brano musicale.
Precauzioni
Ascoltare brani musicali ad un volume elevato per un periodo di tempo prolungato può causare gravi danni
all'udito. Dato l'elevatissimo numero di persone, soprattutto giovani, fruitori di questa tipologia di ascolto, persino
il Telegiornale Nazionale in più occasioni ha invitato ad usare cautela nell'uso delle cuffie. Certi studi hanno
accertato che anche meno di un'ora di ascolto con delle cuffie a un volume elevato può danneggiare
sensibilmente l'udito. Rapportando la distanza della sorgente del suono, rispetto al timpano, molte cuffie sono in
grado di generare una pressione acustica in decibel, superiore ai "pieni" di un'orchestra sinfonica. In aggiunta,
essendo il suono prodotto non naturale, ma proveniente da circuiti elettronici per lo più di fascia economica,
facilmente vengono introdotte nel suono distorsioni di vario tipo, alcune deleterie per l'orecchio. Basti considerare
che in molte attività professionali, in particolare nella lavorazione del metallo e della pietra, è obbligo per legge
proteggere l'orecchio per mezzo di un particolare tipo di cuffie, di cui i padiglioni svolgono la funzione di
proteggere il timpano dal rumore generato nell'ambiente.