GRABACION DE AUDIO

MICROFONOS

Los micrófonos son transductores acústico eléctricos destinados a la captación del sonido y su conversión en señal eléctrica. Constan de dos transductores: uno acústico-mecánico, que convierte las variaciones de presión en variaciones de fuerza, y otro mecánico-eléctrico, que transforma estas variaciones de fuerza en variaciones de tensión o de corriente eléctrica.

El primer transductor consta generalmente de una lámina (diafragma) y un conjunto de cavidades que transformarán la presión incidente (o la diferencia de presiones) en magnitudes mecánicas que actuarán sobre el segundo transductor para convertirlas finalmente en señal eléctrica. Este transductor mecánico-eléctrico depende de cada tipo de micrófono y, como veremos, puede estar constituido por una bobina móvil, una cinta metálica, una placa de condensador, un cristal piezoeléctrico, etc.

 

CARACTERíSTICAS DE LOS MICRóFONOS

Independientemente del tipo de micrófono, todos los fabricantes especifican (o deberían) una serie de características comunes a todos ellos y que definen en gran medida su calidad, las aplicaciones que se le pueden dar y su modo de empleo.

1.-    SENSIBILIDAD: Es la capacidad de los micrófonos para captar sonidos y convertirlos en señales eléctricas. Por poner un símil, podría asemejarse a la "capacidad auditiva" del micrófono. Se define como el cociente entre la tensión en bornas del micrófono (en circuito abierto) y la presión que incide sobre él (en campo libre).

Los valores aconsejables han de estar por encima de 1mv/Pa, o lo que es lo mismo,

La sensibilidad varía con la frecuencia, por lo que se suele indicar siempre la sensibilidad a 1000 Hz.

2.-    FIDELIDAD: Representa la capacidad del micrófono para reproducir exactamente la onda de presión que incide sobre el diafragma, una vez transformada en señal eléctrica. Es decir, la onda eléctrica resultante ha de ser lo más parecida posible a la onda de presión incidente, tanto en forma como en amplitud relativa a lo largo del espectro. Así pues, la fidelidad viene determinada por la respuesta en frecuencia del micrófono y por la distorsión.

3.-    RESPUESTA EN FRECUENCIA: Define cómo se comporta el micrófono ante las distintas frecuencias del espectro audible. Lo habitual es que se proporcione la curva de respuesta obtenida en el laboratorio, aunque también es frecuente que únicamente se suministre lo que se conoce como gama de frecuencias que es el intervalo de frecuencias para el que la respuesta se mantiene dentro de un margen de 3dB.

4.-    DISTORSIóN: El origen principal de la distorsión se encuentra en la no linealidad en la conversión de señales acústicas en eléctricas, lo que da lugar a dos tipos de distorsión:

5.-    DIRECTIVIDAD: Define la variación de sensibilidad en función del ángulo de incidencia de las ondas sonoras y es una de las características más importantes a la hora de elegir un micrófono para una determinada aplicación.

Los fabricantes suministran información sobre la directividad del micrófono de muchas formas distintas. En algunos casos se limitan a indicar el tipo de directividad en base a unos patrones estándar (omnidireccional, cardioide, hipercardioide, ...) entendiéndose que se refiere a una frecuencia de 1000 Hz.

Como la directividad depende de la frecuencia, lo habitual en micrófonos para uso profesional es que se suministren los diagramas polares obtenidos en distintas frecuencias.

6.-    IMPEDANCIA: La impedancia de salida del micrófono cobra especial importancia cuando éste se conecta a una mesa de mezclas por medio de un cable de cierta longitud. Según veremos, la impedancia del cable, en combinación con la del micro y la de entrada a la mesa, provocan una pérdida de señal en alta frecuencia que da lugar a una pérdida notable de la calidad de la señal introducida en la mesa. Esto es de vital importancia cuando se pretende captar el sonido de algunas fuentes especialmente ricas en armónicos como son, por ejemplo, la mayoría de los instrumentos de cuerda. Los fabricantes deben indicar la impedancia de salida del micrófono en su hoja de características que deberá estar, para una correcta adaptación al cable, en torno a unos pocos cientos de ohmios (300).

7.-    RUIDO: Las tensiones entregadas por el micrófono son muy débiles, con lo que el ruido originado en el interior del micrófono puede cobrar una importancia excesiva. Los fabricantes suelen indicar el nivel de ruido equivalente, que es el nivel de presión sonora que daría lugar a la misma tensión de salida que la generada por el ruido interno.

 

CLASIFICACIóN DE LOS MICRóFONOS

Los aspectos básicos sobre los que pueden establecerse distintas clasificaciones de los micrófonos son: la forma de obtener la fuerza, es decir, el transductor acústico-mecánico, el tipo de transductor mecánico-eléctrico y, por último, la directividad. Así pues, tenemos:

Según la forma de obtener la fuerza

                            - Presión

                            - Gradiente de Presión.

                            - Combinado de Presión y Gradiente de Presión

Según el tipo de transductor

                            - Electrostáticos

                            - Piezoeléctricos

                            - Electret

                            - Electrodinámicos

                            - Etc

Según la Directividad

                            - Omnidireccionales

                            - Direccionales

                            - Unidireccional (cardioide)

                            - Bidireccional

                            - Supercardioide

                            - Hipercardioide

 

CLASIFICACIóN SEGúN LA FORMA DE OBTENER LA FUERZA

 

· Micrófonos de Presión

Están formados por un diafragma flexible acoplado a una cavidad cerrada. En la cavidad hay un pequeño orificio que mantiene la presión media dentro de ella igual a la presión atmosférica. En estos micrófonos la deformación del diafragma es proporcional a la presión instantánea del aire que la envuelve y que se debe a sonidos que pueden proceder de cualquier dirección.

Si las dimensiones del diafragma son pequeñas frente a la longitud de onda, puede considerarse la presión que incide sobre él como constante, sea cual sea la orientación del micrófono y, por tanto, el micrófono es omnidireccional.

A frecuencias mayores en las que la longitud de onda es pequeña frente al tamaño del diafragma, aparecerá un cierto carácter directivo debido, por un lado, a que la carcasa del micro tapa la radiación que incide posteriormente y, por otro, a que sobre el diafragma se producen interferencias cuando las ondas inciden en direcciones distintas a las del eje de simetría del micrófono.

Incidencia Frontal: ONDAS EN FASE

Incidencia Lateral: ONDAS EN OPOSICION, salida atenuada

 

· Micrófonos de Gradiente de Presión

Producen una tensión proporcional a la diferencia de presión entre dos puntos. Están constituidos por un diafragma sometido a dos ondas de presión; una de ellas es la incidente y la otra la que se recibe por la otra cara del diafragma, que está desfasada respecto a la incidente debido al camino adicional que ha tenido que recorrer (si existe una cavidad acústica este camino es aún mayor).

 

· Micrófonos combinados de Presión y Gradiente de Presión

Estos micrófonos tienen una cavidad dispuesta detrás del diafragma y provista de una abertura (con una resistencia acústica) que permite el acceso del sonido a la parte posterior del diafragma después de haber recorrido una cierta distancia. De este modo, la onda que incide por la cara posterior estará desfasada respecto a la frontal.

Como es este desfase el que da lugar a la característica directiva del micrófono, es evidente que la directividad será distinta según sea la frecuencia. Para evitar esto y conseguir un diagrama de directividad más o menos uniforme en todas las bandas de frecuencia, se recurre a montar redes de inversión de fase distintas: una para alta frecuencia y otra para baja frecuencia.

 

CLASIFICACIóN SEGúN EL TIPO DE TRANSDUCTOR

Bobina móvil

Una membrana se encuentra cerca de un imán y solidaria con una bobina móvil. Al moverse la membrana por algún sonido, también se moverá la bobina, lo que producirá un cambio del campo magnético a través de la bobina, que transformará en la producción de una tensión inducida en la misma. Características:

  • Robustos.
  • Tienen autonomía porque no necesitan alimentación.
  • Una gran dinámica, que es la capacidad de movimiento que puede soportar la membrana.
  • Pocos sensibles.
  • Resiste bien la humedad, la temperatura y vibraciones.
  • Curva de respuesta o Respuesta en frecuencia buena.
  • Utilizados en exteriores (entrevistas), sonorizaciones en directo y en interiores (estudios de radio).
  • Tiene baja impedancia (150-600 Ohmios).
  • Suelen ser omnidireccionales o cardiodes.
  • Protección de los campos magnéticos externos.
  • Son baratos.

Cinta (o de velocidad)

Consiste en una cinta metálica en zig-zag entre imanes que a medida que la presión sonora la mueva produce una tensión. La membrana es la cinta. Estos micrófonos también se les conoce como micrófonos de velocidad.

  • Impedancia alta.
  • Respuesta en frecuencia irregular.
  • Bidireccionales, aunque pueden ser unidireccionales.
  • Tiene una dinámica pequeña.
  • Grandes, robustos y pesados.
  • Sensible a las vibraciones.
  • Utilizados en interiores.
  • En los años 50 eran muy utilizados.

 

  • Electroestático

Condensador (de capacidad)

Una especie de condensador entre una placa fija y la membrana móvil (diafragma), alimentadas por una tensión. Una pila genera la tensión continua entre la placa y la membrana permitiendo el paso de electrones. Al llegar un sonido, la presión de éste desplaza la membrana móvil y la acerca a la fija por lo que existe un mayor flujo de electrones o menor según el movimiento y estas variaciones generará una señal eléctrica.

Como hay gran impedancia la longitud del cable para que se perciba bien debe ser muy corta por lo que se añade un amplificador para que llegue más lejos. El amplificador es de baja impedancia (200 Ohm) y va dentro del micrófono.

Características:

  • Direccionalidad variable mediante un interruptor (cardiode, omnidireccional, bidireccional).
  • Sin autonomía propia, tiene que ser alimentado externamente (12, 24 o 48 v.).
  • Alimentación AB (alimentación entre + y -) o alimentación PHANTOM (entre + o - y la masa).
  • Poca dinámica.
  • Resistencia o impedancia muy alta.
  • Influencia de la humedad y temperatura.
  • Muy sensibles.
  • Respuesta en frecuencia muy buena.
  • Utilización profesional.

 

  • Electret (de condensador)

Existe un material móvil llamado electret o electreto (que es policarbonato fluorado o fluorocarbono) que está polarizado (construido a 220º aplicándole unos 4000 v.). Este material separa un material fijo de una fina lámina metálica y a causa de la vibración sonora varía el campo eléctrico creado y se produce una tensión o corriente eléctrica. A las placas no hay que alimentarlas, pero sí a un amplificador ya que la señal resultante es muy débil.

Características:

  • Son muy sensibles, pero no tanto como los de condensador.
  • Su respuesta suele estar entre 50 Hz y 15 KHz.
  • Omnidireccionales o unidireccionales.
  • Muy caros.
  • Alimentados por pilas (normalmente 1.5 v.).
  • Muy delicados y sensibles a la humedad y a la temperatura.
  • Buena respuesta en frecuencia.
  • Impedancia alta.
  • Se utilizan para locuciones, entrevistas y captación de música.

 

  • Carbón

Es uno de los micrófonos más antiguos. Consiste en un compartimiento cerrado con partículas de carbón (antracita y grafito) en su interior y como tapa una placa metálica fina (diafragma). Se coloca una fuente de tensión, actuando como bornes, el compartimiento de hierro y el diafragma. Al llegarle una onda sonora a la placa, ésta empuja a las partículas de carbón que se desordenan provocando una variación de resistencia y por tanto una variación de la corriente que lo atraviesa reflejo de la presión sonora. Durante mucho tiempo se utilizó en los teléfonos por lo baratos que son y la respuesta en frecuencia es idónea para la voz humana en aplicaciones de telefonía.

Características:

  • Son muy baratos.
  • Respuesta en frecuencia mala, entre 200Hz-3000Hz (aunque idónea para la voz humana en aplicaciones de telefonía) .
  • Curva muy irregular.
  • Gran sensibilidad (-30 dB).
  • Rapidez.
  • Robustos.
  • Baja impedancia.
  • Bastante ruido.
  • Se utilizan para teléfonos y porteros automáticos.

 

  • Piezoeléctricos

Cristal

Formado por dos placas de cristal de cuarzo que cuando actúa una onda sonora hace que se doblen y generen tensión.

Características:

  • Omnidireccionales.
  • Elevada impedancia.
  • Alta sensibilidad.
  • Muy frágiles.
  • Sensibles a la humedad y temperatura.
  • Respuesta en frecuencia como la voz (600 Hz-5 KHz)

Cerámico

Similares en funcionamiento a los de cristal, pero, en este caso, se utilizan piezas cerámicas.

Características:

  • Alta impedancia.
  • Soporta mejor la humedad.
  • Sensibilidad menor que la de cristal.
  • Respuesta de frecuencia similar al anterior.

 

  • Otros micrófonos

PZM (Presure Zone Microphone)

Son micrófonos por presión de zona, o sea que se produce una vibración como las pastillas de una guitarra eléctrica.

 

CLASIFICACIóN SEGúN LA DIRECTIVIDAD

Una de las características más importante de los micrófonos, es su direccionalidad, ya que, de acuerdo con cada tipo ambiente acústico o del programa a grabar, se requerirá un patrón polar distinto.

Existen tres tipos básicos de patrones: unidireccional, bidireccional y omnidireccional, aunque se pueden conseguir otros patrones combinando los tipos básicos.

La ecuación polar, en su forma general es:

donde A+B=1

Los valores particulares de A y B definirán el tipo de respuesta. Por lo cual tenemos que:

·    A=1 y B=0: patrón Omnidireccional. En este caso el micrófono responde sólo a variaciones de presión.

A=0 y B=1: patrón bidireccional. En este caso se tiene que el micrófono responde sólo a velocidad ( o gradientes de presión).

·     A=B=0.5: patrón del tipo cardioide. Este sistema equivale a sumar un elemento de velocidad con uno de presión:

·     A= 0.375 y B=0.625 : patrón Supercardioide.

 

A

 

Las características fundamentales de los diversos patrones se resumen en la gráfica siguiente:

 

En la figura, se define REE (" Random Energy Efficiency") como la cantidad de ruido ambiente que capta el micrófono en relación a lo que captaría un micrófono omnidireccional a la misma distancia y con la misma sensibilidad ( se indica en dB ). El Factor de Distancia DF se refiere a cuanto debemos alejar un micrófono para que capte la misma relación de sonido directo respecto a ruido ambiente teniendo como referencia a un micrófono omnidireccional colocado a un metro de la fuente.