Micrófono Concepto General Introducción



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Micrófonos y Principios de Microfoneado

Prof. Ing. Martin Gracia

Año 2009

Este apunte fue dividido en Capítulos según el cronograma de clases de la Materia Micrófonos

Capítulo 1: El Micrófono
1. Micrófono - Concepto General

1.1 - Introducción

1.2 - Transductor

1.3 - Concepto de Micrófono
2. Partes de un micrófono

2.1 - Cuerpo

2.2 - Rejilla de Protección

2.3 - Suspensión Interna

2.4 - Suspensión Externa/Soporte

2.5 - Diafragma

2.6 - Transductor

2.7 - Conector de salida

2.8 - Selección de un micrófono
3. La fuente sonora: Parámetros y Consideraciones

3.1 - Ancho de Banda de la Fuente Sonora

3.2 - Dinámica de las Señales Involucradas

3.3 - Distancias entre la Fuente y los Micrófonos

3.4 - Directividad de la Fuente

3.5 - Fuentes Indeseadas – Ruidos

3.6 - Criterio Artístico para la realización de las tomas
4. El Micrófono: Parámetros y Consideraciones

4.1 - Sensibilidad del Micrófono

4.2 - Respuesta en Frecuencia del Micrófono

4.3 - Máximo SPL Admisible

4.4 - Direccionalidad y Patrón Polar del Micrófono

4.5 - Efecto Proximidad del Micrófono

4.6 - Tipos de Transducciones

i) Micrófonos de Presión

ii) Micrófonos de Gradiente de Presión

iii) Micrófonos Combinados (de Presión y Gradiente de Presión)

iv) Micrófonos Combinados de un Solo Transductor

4.7 - Impedancia

4.8 - Conexiones Balanceada y Desbalanceada

4.9 - Técnica de Microfoneado Empleada

4.10 - Comentarios Finales

  1. Micrófono – Concepto General


1.1 - Introducción

El micrófono es un dispositivo utilizado por el común de la gente y tiene aplicación en estudios de grabación, sonido en vivo, radio, televisión, telefonía y un sin número de usos, tanto cotidianos como profesionales. Los campos de aplicación y los tipos de micrófonos son muy variados, existiendo cientos de ellos en diferentes formas, tamaños, costos; y hasta diseños para usos especiales.

El micrófono constituye la base y el inicio de la música grabada y concebida desde el punto de vista de una señal de audio eléctrica. Así como también forma parte de la cadena de audio básica.

Como concepto general puede decirse que dentro del campo del audio, el micrófono es el dispositivo encargado de transformar el sonido a una señal eléctrica.


1.2 - Transductor

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar (o transducir) un tipo de energía en otra. En aplicaciones cotidianas prácticas y otras no tanto siempre hay en juego transductores. Por ejemplo, tal es el caso de un parlante, el cual transforma la energía eléctrica a su entrada en energía acústica que se emite al aire y se propaga como una presión sonora. Otro caso de transducción, es el de una celda solar, que convierte energía lumínica en energía eléctrica. Y así se podrían citar un sin número de casos. El micrófono es un gran ejemplo de esto.

Podemos decir luego, que un transductor es un dispositivo que tiene la propiedad de convertir un tipo de energía en otro.

1.3 - Concepto de Micrófono

Un micrófono es un “transductor” que convierte energía acústica en energía eléctrica. Por lo cual podemos ver que realiza la función inversa a un altavoz (que como se dijo antes, estos convierten energía eléctrica en acústica). A continuación se muestra un esquema explicativo de lo anterior.



FIGURA 1.1

Existen varias formas de lograr la transducción, es decir hay diferentes maneras de llevar a cabo la transformación de la señal acústica a señal eléctrica; por lo cual hay diferentes tipos de micrófonos.

En el campo del audio profesional básicamente hay dos tipos de transducción importantes, y estas son las únicas que logran una transducción considerada de “alta fidelidad”. En la actualidad en estudios de grabación y en sonido en vivo de nivel profesional los micrófonos basados en estos dos principios de transducción son los más utilizados.

Estos dos tipos se conocen como Micrófonos Dinámicos y Micrófonos Capacitivos.

Los micrófonos Dinámicos tienen una forma de funcionamiento y transducción que se basa en un principio fundamental del electromagnetismo y utilizan un Campo Magnético para llevar a cabo dicha tarea.

Por otro lado los micrófonos Capacitivos basan su transducción y principio de funcionamiento en un Campo Eléctrico. Más adelante se explican físicamente cada uno de los principios de transducción.

Los micrófonos dinámicos también se conocen en el campo de audio como micrófonos de bobina móvil y los capacitivos como micrófonos condensers o micrófonos a condensador.

Ambos tipos de transducción tienen sus ventajas y sus desventajas, esto se verá más adelante.

Por último destacamos el hecho de que existen un sin número de aplicaciones y usos de los micrófonos. Nosotros centraremos el desarrollo de su uso, en el campo profesional.
2. Partes de un Micrófono

Todo micrófono genérico está constituido por varias partes, las cuales se enumeran y explican a continuación.


2.1 - Cuerpo

Esto lo que vemos por fuera del micrófono, en la mayoría de los casos es metálico. Ya que de esta manera se logra lo que se denomina una masa a chasis y se consigue una pantalla electrostática que aísla de ruidos electromagnéticos. Más adelante se comprenderán mejor estos conceptos.

En la siguiente figura se muestra un micrófono clásico de Shure modelo SM 57:


FIGURA 1.2

2.2 - Rejilla de Protección

Esta, consta de un filtro interno que está por debajo de la rejilla metálica que vemos, en general es de gomaespuma de baja densidad. La rejilla reduce el efecto de los movimientos de aire causados por la respiración u origen atmosférico y a su vez filtra las partículas que están flotando en el aire. Esto se debe a que la mayoría de los micrófonos de alta calidad son muy sensibles a la contaminación de partículas, sobretodo las de materiales metálicos.


2.3 - Suspensión Interna

Esta, vincula la cápsula del micrófono con el cuerpo del mismo. En la cápsula está alojado el transductor en sí.

La función de dicha suspensión es minimizar los ruidos parásitos ocasionados por la manipulación durante su uso, como ser golpes o maltratos; aunque en determinadas ocasiones dicha suspensión no es suficiente.

Finalmente, podemos decir que la misma, mantiene a la cápsula suspendida dentro del micrófono, como si se tratase de un amortiguador. Así logra independizar al transductor del cuerpo del micrófono, aunque nunca en su totalidad, ya que de una u otra forma, siempre estarán ligados.


2.4 - Suspensión Externa/Soporte

El soporte mecánico, se utiliza para evitar que el micrófono se mueva durante su uso y minimiza los ruidos que se transmiten por vibraciones que no van por el aire. Como es el caso de vibraciones que se propagan por el suelo y pasan a través del soporte que sostiene al micrófono. Un ejemplo muy común de esto, es cuando un cantante marca el pulso de la canción con su pie. La vibración por más mínima que sea se propagará por el piso, subiendo por el pie y soporte del micrófono, produciendo que este se mueva levemente; lo cual hará que la cápsula capte dichas vibraciones. Aunque una forma de minimizar lo anterior es el uso de alfombras en el piso de los estudios de grabación, como se dijo, la vibración por más ínfima que sea alcanzará el micrófono.

En la práctica, hay dos tipos de suspensiones externas, las que en la jerga de audio profesional son denominadas pipas y arañas respectivamente.

Las primeras no aíslan demasiado pero son utilizadas cuando no se requiere tanto de dicha aislación o en presentaciones en vivo. Y de hecho más que una suspensión son un soporte en sí, el cual está construido de material plástico y es este, en donde se calza el micrófono. Las pipas a su vez van enroscadas en el trípode que apoya en el piso.

El segundo tipo de suspensión es más utilizada para micrófonos de alta sensibilidad y en estudios de grabación. La misma, consiste de un soporte con suspensión incluida, hecha a base de elásticos. Los materiales utilizados para su construcción son plástico y metal. En las arañas, el micrófono queda prácticamente suspendido, y es por ello que este tipo de suspensión es la preferida para aislar de vibraciones tales como las mencionadas anteriormente.

En la siguiente figura se muestra el micrófono Rhode K2, en la cual se aprecia su fuente de alimentación y su suspensión o soporte de tipo araña.




FIGURA 1.3
2.5 - Diafragma

Es una parte del transductor y está destinado a detectar o captar los cambios de presión sonora que produce la fuente sonora. En general tiene forma circular y es de un material muy delgado.

Las dimensiones y el material del diafragma definen en gran parte la sensibilidad del micrófono, la respuesta en frecuencia del mismo y las presiones sonoras que soporta. Aunque todos los parámetros mencionados también dependen de otras variables.

Los materiales utilizados para la construcción de diafragmas son diversos, pero en general, o están hechos de un material llamado mylar (que es un tipo de aleación plástica) o constituidos por una delgadísima lámina metálica de forma circular. Algunos son de oro y otros de algún material buen conductor bañado en oro.

El primer caso de diafragma es más utilizado en micrófonos dinámicos y el segundo caso es el que se utiliza en micrófonos condensers. De todos modos los hay de otros tipos de materiales.

La masa del diafragma también influye en la respuesta en frecuencia del micrófono y en la capacidad del mismo de soportar mayores o menores presiones sonoras.

En lo que respecta al tamaño cuanto mayor sea el diafragma mejor responderá a bajas frecuencias, ya que en este caso las longitudes de onda son mayores. Por otro lado, cuanto menor sea dicho diafragma mejor responderá a altas frecuencias ya que en contrapartida al caso anterior, las longitudes de onda en altas frecuencias son pequeñas. Debido a que el tamaño del diafragma influye también en la transducción, así como su masa, y su material constructivo; en el mercado hay micrófonos de todo tipo de diafragmas.

Puede verse entonces, que cualquier tipo de variante en el diafragma influirá sobre la transducción del micrófono, y es por ello que el mismo, se considera tan importante en la constitución del micrófono, y de hecho es una pieza fundamental del mismo.

Más adelante se muestran gráficos de los transductores dinámicos y condensers, en donde además se ven y estudian los diafragmas de los mismos; dando detalles en cada caso particular.
2.6 - Transductor

Este componente es el más importante del micrófono y es el que realiza la conversión de las variaciones de presión sonora emitidas por la fuente en las variaciones de tensión o voltaje que entrega el dispositivo.

La tensión producida en la salida del transductor siempre será proporcional a la presión sonora que ingresa al mismo.

Formas de fabricar o lograr el transductor hay muchas. Como se dijo anteriormente dentro del campo de audio profesional hay 2 tipos de transductores utilizados. Unos son los transductores basados en el electromagnetismo y que utilizan un campo magnético para lograr el objetivo. Y otros son los transductores basados en el principio de capacidad, y que utilizan un campo eléctrico para realizar la transducción.

De todos modos hay muchos otros principios de transducción que se pueden emplear y que de hecho muchos de ellos siguen siendo utilizados hoy en día para otras aplicaciones.

Entre las otras maneras de poder lograr la transducción mecánico/eléctrica, nos encontramos con: transductores piezoeléctricos, transductores basados en el principio de resistencia eléctrica, transductores basados en magnetismo (pero diferentes al de bobina móvil) y algunos otros ya en desuso.

Más adelante en este apunte se ven varios de estos principios de transducción.


2.7 - Conector de salida

Es el lugar de donde sale la señal eléctrica que luego ingresará a la cadena de audio. Todos los micrófonos de nivel medio a alto en lo que respecta a audio profesional utilizan un conector de salida denominado XLR, que en la jerga muchas veces suele llamarse Cannon. Aunque su denominación correcta es XLR, se los suele denominar cannon, porque esta fue la primera marca que fabricó y desarrolló los conectores XLR. EL conector de esta empresa logró tanta popularidad que la gente lo llamaba por su marca y no por su verdadero nombre.

Este tipo de conector, posee tres terminales y puede llevar tanto señal balanceada como desbalanceada, aunque en realidad esto depende del micrófono, es decir que la señal sea o no balanceada. Y en parte también depende del dispositivo que recibe la señal del micrófono.

En el caso de la conexión balanceada los tres terminales del conector llevan diferentes tipos de señales eléctricas. Y en el caso de la conexión desbalanceada solo hay 2 tipos de señales eléctricas; por lo tanto uno de los tres terminales queda inutilizado en esta última.

Además de los conectores XLR hay algunos otros tipos de conectores especiales, por ejemplo los conectores Mini XLR, que poseen algunos micrófonos como ser el Samson Cm11b o el Audio Technica Pro 44.

Otro ejemplo es el conector de 7 pines que posee el micrófono Rhode K2 mostrado anteriormente. El conector a su salida, el cual posee el tamaño de un XLR, llega por el cable a la fuente de alimentación, y luego de esta, se sale con el conector XLR común. Dicha fuente posee controles que permiten cambiar parámetros del micrófono y además, le da alimentación al mismo. También existen conectores XLR estéreo como ser el caso del Rhode NT4.

A continuación se muestran algunos de estos conectores:



FIGURA 1.4

2.8 - Selección de un Micrófono

En la mayoría de los casos prácticos no todos los micrófonos servirán para todas las aplicaciones. Y de hecho, está la experiencia y el conocimiento del ingeniero en saber elegir qué tipo de micrófonos emplear en cada situación para poder lograr el mejor resultado posible.

La elección de los micrófonos que se haga dependerá de varios factores como ser: el concepto o criterio artístico que se desee lograr, el tipo de fuente sonora que tenemos que captar, el ambiente en el cual se desarrolla la toma, la manera de ejecución o interpretación del músico, el presupuesto, los tipos de micrófonos que tenemos disponibles, y otros.

Pero en todos los casos es lógico, que estará la capacidad del ingeniero en hacer la mejor y más provechosa elección. Aunque los micrófonos que tenga a disposición no sean tan buenos, o no sean los más indicados para realizar la tarea en cuestión.

Los puntos a considerar para la elección del micrófono involucran tanto datos técnicos del micrófono como parámetros o cuestiones a considerar antes de comenzar a realizar el registro.

Podemos pensar que una parte de la elección dependerá de la fuente que se quiere grabar o registrar y el ambiente en el cual se encuentra la misma. Y la otra parte de la elección dependerá del micrófono o micrófonos empleados y su manera de utilizarlos.

De acuerdo a esto, dichos puntos pueden dividirse en 2 grupos. Ellos son:
Consideraciones sobre la Fuente Sonora:

- Ancho de Banda de la fuente sonora que se desea captar

- Dinámica las señales involucradas

- Distancias entre la fuente y los micrófonos

- Directividad de la fuente

- Fuentes indeseadas - Ruidos

- Criterio artístico para realizar las tomas
Consideraciones sobre los micrófonos:

- Sensibilidad del micrófono

- Respuesta en Frecuencia del micrófono

- Máximo SPL Admisible

- Direccionalidad y Patrón Polar del micrófono

- Efecto Proximidad del micrófono

- Tipo de Transducción empleada

- Impedancia

- Técnica de Microfoneado empleada (si es que las hay)

- Conexión Balanceada y Desbalanceada


Los últimos puntos correspondientes al micrófono son los que se denominan datos técnicos o parámetros del mismo y uno puede obtenerlos del manual que viene con ellos. En dicho manual se provee al usuario de todas estas especificaciones técnicas y algunas otras cosas.

Con respecto a los puntos considerados sobre la fuente sonora, no hay en sí, una manera formal de evaluarlos ni de llevarlos a cabo, pero si hay que darles suma importancia, y en este caso en particular juega mucho la experiencia de quien desarrolle la tarea.

A continuación en los próximos puntos se ven dichos temas.
3. La Fuente Sonora: Parámetros y Consideraciones

Todos los puntos que se refieren aquí, hacen consideraciones sobre la fuente sonora o instrumento que se desea registrar y nada tiene que ver el transductor. Cada uno de los parámetros enunciados es de suma importancia para evaluar la fuente sonora y para lograr el registro que estamos buscando. A continuación se describen cada uno de ellos.


3.1 - Ancho de Banda de la Fuente Sonora a Captar

Al elegir un micrófono para determinada aplicación, debemos siempre tener en cuenta que tipo de fuente vamos a grabar o captar. Por ejemplo si uno quisiese grabar un Bombo de batería, debería saber en qué lugar del espectro se ubica dicho instrumento, cuáles son sus frecuencias o bandas más importantes y a partir de ahí elegir el correspondiente micrófono.

En el caso del bombo, tenemos que tener en cuenta que las frecuencias en las que trabaja son frecuencias graves por lo cual el micrófono elegido para registrar dicho instrumento debería ser un micrófono que responda bien en las bajas frecuencias y además que soporte sin dificultades la presión sonora emitida por dicha fuente.

Por otro lado, si nuestra fuente sonora fuera un Hi Hat tendríamos que considerar que el micrófono debería responder bien en frecuencias altas y quizás el diafragma debería ser más pequeño.

Y así, en cada caso que se nos presente, hacer siempre la consideración sobre el rango de frecuencias del instrumento que queremos registrar.

Como conclusión se puede decir que debemos saber el tipo de fuente sonora con la que nos encontramos, apuntando a cual es el rango de frecuencias que emite y en base a esto elegir un micrófono que responda bien en ese rango del espectro frecuencial.


3.2 - Dinámica de las señales involucradas

Como se mencionó en el punto anterior, a la hora de reproducir o registrar un determinado instrumento es también importante saber cual es nivel de presión sonora máximo que emitirá el mismo. Lego, en base a esto, elegir un micrófono que soporte dicha presión sonora. Esto, es básicamente el rango dinámico de la señal a captar, el cual debe poder atravesar el micrófono sin ninguna dificultad. Si esto no fuera así, es decir que el micrófono no soporte la presión sonora emitida por la fuente, entonces es muy probable que el diafragma del mismo se deteriore o destruya.

Todos los micrófonos profesionales traen un manual de usuario en el que se puede consultar este parámetro y muchos otros.

Pero como se dijo al principio, lo importante es saber que presión máxima emitirá la fuente de sonido que pretendemos microfonear. O de lo contrario, no sabremos cual será el micrófono adecuado para dicha tarea.



3.3 - Distancias entre la Fuente y los Micrófonos
Este punto se verá en detalle en la parte de Técnicas Estéreo, pero destacamos que el tema de consideración de distancias y ubicación de los micrófonos, es siempre un tema a definir y puede hacer que una toma quede muy superior a otra.

Con una buena y correcta ubicación de los micrófonos, se logran a veces resultados que de otra manera no serían posibles, sin importar que tan bueno sea el transductor que se coloque en la aplicación en cuestión.

La distancia del micrófono a la fuente sonora dependerá de la técnica de grabación utilizada. Pero en casos generales las consideraciones que deben hacerse dependen de las longitudes de onda captadas por el micrófono y las longitudes de onda emitidas por la fuente en cuestión. Se explicará el caso de las distancias en cada técnica en particular más adelante.
3.4 - Directividad de la fuente

La mayoría de las fuentes poseen una manera “direccional” de emitir su sonido; hay muchos ejemplos de esto, tal es el caso de una trompeta. Sabemos que de frente a ella no se tiene igual percepción de intensidad sonora que si uno está al costado de la misma. En realidad esto ocurre en todos los casos a la hora de registrar el audio de una fuente.

Por lo cual en el momento de colocar los micrófonos, un punto importante a considerar es en donde tendremos la mayor emisión sonora del instrumento.

Además, el registro que se logre debe estar bien balanceado, tratando de captar lo mas real y nítido posible el sonido del instrumento en cuestión. Con lo cual vemos que la directividad de emisión es muy importante y debe ser sumamente considerada.

En la dirección de máxima emisión de la fuente tendremos un buen volumen para el registro, un sonido más nítido, y la mejor relación señal/ruido ambiente. Cabe destacar, que estos tres puntos son siempre de suma importancia a la hora de la grabación.
3.5 - Fuentes Indeseadas – Ruidos

Otro punto a considerar a la hora de ubicar los micrófonos, es saber si hay fuentes ajenas externas que pueden arruinar nuestra grabación. Por ejemplo, ruidos de tensión de línea o de transformadores, los cuales son ruidos eléctricos. En otros casos por ejemplo algún tipo de ruido ambiente, que se filtre al estudio de grabación como ser un aire acondicionado; o el viento en tomas al aire libre.

Algunos micrófonos poseen filtros para estos casos, refiriéndonos tanto a filtros eléctricos como a filtros acústicos.

De todas maneras, siempre, estará la capacidad del Ingeniero para resolver estas situaciones y en este punto no hay normas o reglas a seguir, ya que el tema de ruidos es un campo muy amplio.

Lo que si puede decirse, es que hay que tener un ambiente de grabación controlado y silencioso. Por otro lado, si las tomas son en vivo debemos aislar el micrófono lo mejor posible. En todos los casos prácticos, lidiaremos con ruido acústico y ruido eléctrico.

Se denomina Ruido Acústico, al ruido que se genera o está en el ambiente en el cual se desarrolla la toma. Y Ruido Eléctrico al propio ruido interno que poseen los dispositivos debido a sus circuitos electrónicos y también a fuentes cercanas que emitan ruidos de carácter electromagnético. El primer caso podría ser el cooler de un microprocesador y el segundo un transformador que este próximo a la sala de grabación.

Ciertos ruidos en la práctica podrán ser minimizados pero nunca eliminados por completo; en el caso de realizar tomas en exteriores, el viento es un ejemplo de esto.

Por otra parte, en el caso del estudio sucede lo mismo con el ruido propio de los equipos, que en muchas oportunidades se puede minimizar pero nunca eliminar por completo.



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