Micrófonos

Primer elemento de la cadena de audio

Transductor que convierte la energía de una onda sonora (señal acústica) en energía eléctrica (señal de audio)

P ——> V

Básicamente, todos constan de una membrana (Diafragma) que vibra al estar sumergida en un campo acústico acorde a las

variaciones de presión en el medio conforme se propaga la onda sonora.

p(t) v(t)

Sensibilidad

• La sensibilidad de un micrófono indica cuanta tensión entregará ante cierta presión sonora.

• la unidad de medida es [V/Pa]

• Se puede expresar en dB donde la sensibilidad de referencia Sref = 1 V/Pa

Ejemplos Earthworks M30 = 30 mV/Pa (-30 dB re. 1 V/Pa) Neumann TLM 103 = 21 mV/Pa (-33 dB re. 1 V/Pa) DPA 4003 = 40 mV/Pa (-27 dB re. 1 V/Pa)

Relación entre dB´s y Pascales

¿Cuántos decibeles corresponden a una presión sonora de 1 Pascal?

NPS = 20 × log10PPref

= 20.log101Pa

20 ×10−6Pa

NPS ≈ 94 dB

Expuesto a un NPS de 94 dB, un micrófono entrega una tensión igual a su sensibilidad

V = S x P

==> 94 dB = 1 Pa

Sensibilidad

La señal de tensión de los micrófonos es,

normalmente, muy pequeña (salvo para niveles de

presión sonora muy altos), lo cual implica que está

muy expuesta a los ruidos eléctricos. Por esta razón

es preciso utilizar cables y conexiones de excelente

c a l i d a d p a ra l o s m i c r ó f o n o s , a s í c o m o

preamplificadores de bajo ruido.

Respuesta en FrecuenciaLa sensibilidad de un micrófono no es constante en todo el rango

de frecuencias audibles

Puede ser presentada mediante un gráfico SdB(f)

± 3 dB

50 Hz 16 kHzO de la siguiente forma

Respuesta en frecuencia: 50 Hz a 16 kHz ± 3 dB

Algunas respuestas en frecuencia

DPA 4003 Earthworks M30

AKG D112 Shure SM 57

En micrófonos profesionales, las fluctuaciones en la respuesta en frecuencia pueden deberse a:

Diseño orientado a la captura de fuentes sonoras específicas: voces, guitarras, instrumentos de percusión, etc..

Sombras acústicas en alta frecuencia por relación entre longitud de onda y tamaño del diafragma

DireccionalidadLa Sensibilidad varía según la dirección de incidencia del sonido

respecto al eje del micrófono

Patrón polar de captación (pickup pattern): representación de la sensibilidad en función del ángulo de incidencia

00 = Eje del micrófono

DireccionalidadLa direccionalidad de un micrófono también varía con la

frecuencia.

Clasificación

Según la presentación

Lavalier

De Mano

Shotgun

Parabólico

De superficie

De contacto

Según el Patrón Polar

Omni direccional Cardioide Hiper

CardioideSuper

CardioideBi

Direccional

Ángulo de mayor rechazo

Omnidireccional• Presenta igual sensibilidad en todas las direcciones

(360º).

• Presentan menor variación de la sensibilidad respecto a la frecuencia.

• No “colorean” el sonido proveniente de diferentes direcciones

Ejemplos

Audix TR-40Earthworks M30 DPA 4003

Aplicaciones

• Poco utilizados para refuerzo sonoro

• Más utilizados para grabación

• Tomas ambientes

• Técnicas estéreo

• Mediciones electroacústicas

Cardioide• Direccionales

• La máxima sensibilidad se obtiene sobre el eje axial (0º).

• A 180º del eje axial la sensibilidad se atenúa de manera importante.

• “colorean” el sonido proveniente de diferentes direcciones

• Efecto de proximidad

Ejemplos

Shure SM57

Shure SM81

Neumann TLM 103

Shure SM58

AKG C-1000S

Aplicaciones

• Utilizados para refuerzo sonoro, grabación, radiodifusión.

• Tomas de fuentes individuales (rechazo a otras fuentes)

• Tomas ambientes direccionales

• Técnicas estéreo y multicanal (surround)

Efecto de proximidad

• El efecto de proximidad es el aumento de la sensibilidad en las frecuencias bajas cuando la fuente de sonido está cerca del micrófono.

• El efecto de proximidad es un efecto co-lateral del diseño de micrófonos con patrones polares direccionales, es por eso que los micrófonos omnidireccionales no lo sufren.

• Dependiendo del diseño del micrófono, el efecto de proximidad puede resultar en un realce de graves de hasta 16 dB, usualmente concentrados por debajo de los 100 Hz.

• A los vocalistas les agrada el efecto de proximidad porque hace que la voz suene mas "gruesa" y con cuerpo.

Efecto de proximidad

Hipercardioide y Supercardioide• Direccionales

• La máxima sensibilidad se obtiene sobre el eje axial (0º).

• La menor sensibilidad se encuentra entre 110º y 120º..

• “Colorean” el sonido proveniente de diferentes direcciones

• Presentan Efecto de Proximidad

EjemplosShure

Beta 58AShure

Beta 87AAKG P5 AKG C1000S con adaptador

Aplicaciones

• Utilizados para refuerzo sonoro, grabación, radiodifusión.

• Tomas de fuentes individuales (rechazo a otras fuentes)

Figura de 8• Direccionales - bidireccional

• La máxima sensibilidad se obtiene a 0º y 180º.

• A 90º y 270º del eje axial la sensibilidad se atenúa de manera importante.

• “Colorean” el sonido proveniente de diferentes direcciones

• Efecto de proximidad

EjemplosShure

KSM 313Royer R-121

Aplicaciones

• Utilizados para grabación

• Prácticamente no se utiliza en refuerzo sonoro.

• Tomas de fuentes individuales (rechazo a otras fuentes)

• Tomas ambientes direccionales

• Técnicas estéreo y multicanal (surround)

Patrón Polar VariableAKG C414 Audio Technica

AT4050 Neumann U87

Micrófonos altamente direccionesShotgun

Su patrón polar altamente direccional se consigue ubicando la cápsula dentro de un tubo con perforaciones laterales diseñadas

de forma que se cancelen todos los sonidos “fuera de eje”

Micrófonos altamente direcciones

Parabólico

Su patrón polar altamente direccional se basa en el principio de una parábola según la cual, todos los rayos incidentes paralelos

al eje se reflejan hacia el foco de la misma

EjemplosRode NTG-2Shure VP89

Neumann KRM82Wildtronics LLC

Aplicaciones y características• Minimizan el ruido ambiente

• Cine y video

• Captura de diálogos en interiores o exteriores

• Tomas de sonido en exteriores de fuentes sonoras distantes que resultarían enmascaradas por el ruido ambiente

• Shotgun: óptimos para captura de sonido de espectáculos deportivos. Necesitan de accesorios para minimizar el ruido del viento

Tipo Principio básico Observaciones

De CarbónGránulos de carbono contenidos entre dos placas

de metal (una es el diafragma) cambian su existencia eléctrica cuando son comprimidos

Usado en los primeros tiempos de

la telefonía

PiezoeléctricosCiertos materiales cristalinos generan una diferencia de potencial eléctrico en lados opuestos cuando se

los somete a una deformación mecánica

Usado en micrófonos de Contacto y en

Hidrófonos

Dinámicos (de Bobina Móvil)

Una bobina adosada al diafragma se mueve dentro de un campo magnético permanente

Aplicación en vivo y en estudio

Capacitivos (de Condensador)

Un diafragma metálico (móvil) y una placa fija forman un condensador cuya capacidad cambia

por variación de la distancia entre ellas

Necesita una tensión externa para su funcionamiento

De Cinta Una cinta corrugada de aluminio vibra dentro de un campo magnético

ElectretSimilar al micrófono de Condensador. Un material plástico cargado en forma permanente se coloca

entre el diafragma y la placa fija posterior

No necesita tensión externa

Según el método de conversión de energía

Micrófono de CarbónEsquema circuital Funcionamiento

Despiece

Micrófono de Carbón

Pobre respuesta en frecuencia

Mayor sensibilidad en la región de mayor energía de la voz humana

Micrófono Piezoeléctrico (cristal)DespieceEsquema

Micrófono Piezoeléctrico (cristal)Uso en telefonía en reemplazo de micrófonos de carbón

Respuesta en frecuencia mejorada

De contacto: diseñados para recoger vibraciones de objetos sólidos. No capturan vibraciones propagadas por el aire

Otros requieren que la fuente esté muy cerca del micrófono (micrófonos para Armónica)

Especialmente diseñados para cada instrumento musical

(ver http://www.accusound.com)

Requieren amplificadores especiales (tienen alta impedancia de salida)

Algunos micrófonos piezoeléctricosBarkus Berry 4000

Piano, Arpa, Clave, etc.Shure 520dx (The Green Bullet)

Armónica

Barkus Berry 3150 Contrabajo

Barkus Berry 6100 Preamp 3000AE

Micrófonos dinámicos• Diafragma

• Bobina

• Imán

Micrófonos dinámicos

Micrófonos dinámicos

Ventajas y desventajas

• Robustos (golpes, clima, NPS)

• Buena respuesta en frecuencia

• Relativamente Económicos

•Generan tensiones muy pequeñas

•Limitados en alta frecuencia

•Ruido de manipulación

•Respuesta transitoria lenta

Ventajas

Desventajas

Ejemplos

Shure SM57

Shure SM58

Sennheiser 421

AKG D112

Micrófonos a condensador• Diafragma (bañado en oro, 5μm)

• Placa trasera (perforada)

• Caja

V -> tensión C -> capacidad q -> carga

Micrófonos a condensador

VFF puede variar entre 1,5v y 48v

Cápsulas

Ventajas y desventajas

• Multipatrón polar

• Muy buena respuesta en frecuencia

• Muy buena respuesta transitoria

Ventajas

• Requieren de fuente externa (fuente fantasma)

• Requieren de preamplificador interno para adaptación impendancia

• Costosos

• Frágiles

Desventajas

Ejemplos

AKG C414 Audio-Technica AT4050

Shure SM81 Neumann TLM 103

Micrófonos de cinta (ribbon)• Cinta corrugada de aluminio (diafragma)

• Imán

Princ. de funcionamiento

• Similar al mic. dinámico

• La cinta corrugada se encuentra expuesta a un campo magnético y sujeta por sus extremos.

• Generan señales muy débiles. Requieren de adaptación de impedancia (transformador/FET)

Ventajas y desventajas

• Patrón polar bi-direccional REAL

• Respuesta plana y natural

• Alta sensibilidad

• Muy buena respuesta transitoria (cinta muy liviana)

• Requieren de fuente externa (fuente fantasma)

• Requieren de adaptador de impedancia interno.

• NO soportan altos NPS

• Muy costosos

• Muy frágiles (los más nuevos son más robustos).

• Pocas empresas producen este

Ventajas Desventajas

EjemplosShure

KSM 313Royer R-121

Micrófonos electret• El principio de funcionamiento es similar a los micrófonos

capacitivos.

• Estos vienen prepolarizados (no requieren de fuente fantasma)

• Están construidos con un plástico especial que conserva una carga inicial que se aplica duran el proceso de fabricación.

• Requieren de adaptación de impedancia

Micrófonos electret• Patrón polar cardioide u omnidireccional.

• Respuesta en frecuencia limitada en alta frec. (50 a 15000Hz).

• Su uso profesional se ve en los mic corvateros.

• Se utilizan mucho para electrónica de consumo (teléfonos móviles, grabadores de periodistas, mic para PC)

Respuesta transitoria

• Se refiere a la capacidad de un micrófono de responder ante una variación rápida de la onda sonora.

• El tiempo que demora en responder depende de la masa del diafragma.

• Un diafragma de un mic. dinámico demora 1000 veces más que un mic. capacitivo.

• También demora más tiempo en detenerse (ripple)

Respuesta transitoria

• Conclusión:

• Diafragma más liviano implica mejor respuesta transitoria.

• Mejor respuesta transitoria => sonido más cristalino y detallado

Impedancia

• En un micrófono depende de su tipo de funcionamiento.

• Hay mic. de alta impedancia (20 a 50kΩ) y baja (50 a 600Ω).

• Los de baja son los más usados. Menos susceptibles al ruido cuando se utilizan cables largos.

• Tensión de salida del orden de algunos μV a 100mV.

• Se requiere del uso de preamplificadores externos.

Impedancia• La impedancia de entrada del preamplificador debe ser

10 veces mayor a la del micrófono.

• Zentrada aprox 1500Ω

• De esta forma la caida de tensión en Z es baja.

RuidoRuido ambiental

• Es captado por la cápsula

• Se reduce controlando el ruido ambiente y eligiendo un patrón polar acorde.

Ruido eléctrico

• Ruido intrínseco del micrófono

• Se puede minimizar pero no eliminar

• Depende del diseño del mic

• Depende de la calidad de los componentes

Especificación del ruido

• Expresado en dB, está asociado a un nivel de presión sonora equivalente. Si se intentara captar con ese micrófono un sonido de menor nivel, el ruido propio del micrófono sería más intenso que el sonido a captar, con un serio deterioro de la calidad sonora, o hasta el franco enmascaramiento de la señal por el ruido.

• Ejemplo: Rode NT1 -> 5 dBA

Especificación del ruido• Relación señal/ruido

Mic de diafragma grande vs. pequeños

Conexión no balanceada• La conexión más simple es la NO balanceada.

• Cable mallado de dos conductores.

• Se minimiza el ruido inducido por apuntallamiento (jaula de Faraday)

Cable Para conexiones no balanceadas

Conexión balanceada• Se utilizan 3 conductores (uno externo mallado y

2 internos)

• Los conductores internos llevan la misma señal pero invertida (con fase opuesta).

• Reduce el ruido inducido en el cable por acoplamiento electromagnético.

Conexión balanceada

Conectores y cable para conexión balanceada

XLR MachoXLR Hembra

Cable: dos hilos conductores encerrados por un blindaje metálico (malla)

TRS Macho

Punta (Tip) Anillo (Ring)

Malla (Sleeve)

1

2

3

123

Accesorios

• Shock mounts

• Clips

• Wind screens

(Antipop)

Shotgun Blimp

Shotgun “Dead Rat”

https://www.youtube.com/playlist?list=PL0FMaSqR1x2XP9vLr_deyhB0nSY9q7kzV

Shure Understanding Mic Specifications

Sitios de interés

lynda.com Audio recording tutorial: The different microphone types

https://youtu.be/2edewYkE_f0

http://www.sparkmuseum.com/MISCMIC.HTMSparkmuseum