Microfonos

Un micrófono es un tipo de transductor que convierte energía acústica ( ondas de sonido ) en energía eléctrica ( señal de audio ).

La mayoría de los micrófonos hace uso de un diafragma que se pone en movimiento cuando las ondas de sonido lo golpean. El diafragma es una pieza delgada de metal o de plástico que está conectada a la electrónica de el micrófono,  y que provee de la transferencia física de energía. En cada caso, el movimiento del diafragma es directamente proporcional a la señal de salida - si el diafragma se mueve una distancia larga    ( indicación de una señal de alta amplitud ), la salida de el micrófono será fuerte. Si el diafragma se mueve rápidamente ( indicación de una señal de alta frecuencia ), la salida reflejará la misma frecuencia que la onda sonora.

Muchos micrófonos son conocidos como diseños de diafragma grande o de diafragma chico. Cada tipo es perfectamente aceptable, si bien existe la creencia de que unos son mejores que los otros.

  

TIPOS DE MICROFONOS

Los micrófonos son clasificados por el proceso que usan para traducir el movimiento de el diafragma en energía eléctrica.

  

MICROFONOS DE CARBON

El micrófono de carbón es el que encontramos típicamente en un teléfono. Es uno de los tipos de micrófonos más viejos.

El mic de carbón es un modo económico de traducir sonido en electricidad, pero la calidad del sonido es de las peores. Los teléfonos nunca fueron concebidos para proveer alta fidelidad a lo largo de todo el espectro de audio ( 20 Hz - 20 kHz ). De todos modos son robustos y durables.

El proceso es el siguiente: un vaso pequeño se rellena con gránulos de carbón. En la abertura del vaso se coloca un disco de bronce ( llamado botón ) conectado al diafragma. Una pequeña cantidad de corriente continua ( DC ) se corre por las partículas de carbón y por el botón . Cuando el diafragma se mueve, las partículas de carbón vibran, creando una variación en el monto de resistencia eléctrica hacia la corriente. Al variar la resistencia, varía tambien la corriente de salida. Esta variación es enviada luego a un transformador y se convierte en la señal de salida de el micrófono.

A medida que los mics envejecen, los gránulos de carbón se compactan, y el micrófono pierde eficiencia y se vuelve ruidoso. El problema se salva con solo golpear ligeramente al elemento contra una superficie dura. Este sería el único caso en el que golpear a un micrófono contra algo es aceptable.

  

MICROFONOS PIEZOELECTRICOS

El micrófono piezoelectrico, también conocido como mic de cristal o de cerámica, es otro viejo método de transducción. Eran utilizados comúnmente como micrófonos hogareños baratos y como micrófonos de contacto para instrumentos musicales.

Funciona del siguiente modo: se acopla un diafragma al elemento de cristal por vía de un pin de transmisión. El elemento de cristal es de un material que exhibe el efecto piezoeléctrico ( presión - electricidad ). Cuando se deforma físicamente por la presión o la torsión, el cristal genera un voltaje eléctrico a través de sus caras.

Cuando el sonido golpea al diafragma el mismo vibra, y el cristal es por consiguiente deformado ligeramente. El cristal genera un voltaje en respuesta a esta torsión, y este voltaje variable es una representación eléctrica del sonido.

Si se los implementa correctamente, los mics de cristal pueden funcionar bastante bien, aunque no son muy populares por su calidad.

MICROFONOS DINAMICOS

El mic dinámico es probablemente el tipo más común de micrófono. Su diseño permite audio de alta calidad sin ser extremadamente frágil.

El micrófono dinámico trabaja por el principio de la inducción magnética - crea energía eléctrica por el movimiento de una pieza de metal a través de un campó magnético.

El diafragma tiene acoplada a sí una bobina ( coil ) delgada de cable, que se conoce como voice coil o bobina móvil ( moving coil ). El voice coil se encuentra suspendido dentro de el campo magnético de un imán permanente. El diafragma al ser golpeado por las ondas de sonido se pone en movimiento, moviendo a su vez a la bobina a través del campo magnético, y este movimiento induce una cantidad pequeña de corriente eléctrica. Esa corriente se convierte en  la señal de salida del micrófono.

Dentro del mic hay normalmente un transformador  o un amp operacional ( op amp ) que balancea la señal de salida.

Los mics dinámicos son muy populares por su durabilidad. Su simple estructura eléctrico/mecánica es bastante robusta, en términos del abuso físico y los altos niveles de presión sonora que pueden soportar. Hay algunos dinámicos en el mercado capaces de manejar niveles de presión de sonido que exceden los 140 dB. Esto los hace muy populares para el microfoneo cercano de guitarras y batería. También son muy comúnmente usados como micrófonos vocales de mano.

  

MICROFONOS DE CINTA

un micrófono de cinta ( ribbon ) es un tipo de mic dinámico.

Los micrófonos de cinta son muy frágiles, en particular los modelos más viejos. Son conocidos por su calidez y claridad, y son muy populares para voces e instrumentos acústicos.

Los mics de cinta también trabajan sobre el principio de la inducción magnética; su diferencia radica en que la combinación de diafragma y bobina es reemplazada por una pieza de metal corrugado que reemplaza a ambos.

La tira delgada de metal ( la cinta ) se encuentra suspendida dentro del campo magnético de un imán. Cuando las ondas de sonido golpean a la cinta, esta se mueve cortándose a través de las líneas de flujo en el campo magnético, induciendo corriente del mismo exacto modo que lo hace un dinámico de bobina móvil.

Nunca debe enviarse corriente fantasma a un micrófono de cinta. El voltaje de la fuente fantasma calentaría a la cinta y esta podría derretirse o romperse.

Los mics de cinta tampoco son buenos en particular para niveles altos de presión sonora. Debido al modo en que está suspendida, la cinta no puede desplazarse tanto como es necesario cuando se lo expone a sonidos muy fuertes.

  

MICROFONOS DE CONDENSADOR

Los micrófonos de condensador (condenser) o de capacitor son muy populares y se los conoce por su fidelidad y precisión. Desafortunadamente, son más frágiles que los dinámicos, y llevan dentro una cantidad importante de componentes electrónicos.

Un mic de condensador saca su señal de salida de las variaciones de capacitancia entre dos placas cargadas en forma opuesta - el diafragma y la placa posterior. A causa de que no haya nada aferrado al diafragma, el mismo se mueve libremente, suministrando una salida de alta precisión.

El diafragma está montado encima de una pieza pequeña de metal llamada placa posterior ( back plate ). Ambas son cargadas eléctricamente con polaridades opuestas. Al moverse el diafragma a causa de las ondas de sonido, la carga eléctrica que induce en la placa posterior fluctúa. Esta fluctuación de voltaje en la placa posterior se convierte en la señal de salida del mic.

La carga para el diafragma y la placa posterior, conocida como voltaje de polarización, es provista en forma externa. Esta potencia puede provenir de diferentes lugares:

Los 48 volts de corriente continua de la fuente de potencia fantasma ( phantom power ) de la consola pueden cargar a la mayoría de los mics de condensador. La potencia fantasma viaja desde el preamp de micrófono de la consola a través de el cable del mic.

Algunos mics vienen con su propia fuente externa de potencia fantasma. Esto es necesario para cualquier mic no diseñado para operar en 48 volts. Los mics de tipo valvular más antiguos suelen tener una unidad de fuente de potencia externa que tiene un cable para la corriente alterna de alimentación, un conector XLR para alimentar a la consola, y un conector multipin para alimentar al mic así como para recibir su señal de vuelta. El amplificador de salida del micrófono suele estar montado en la fuente de potencia externa - los circuitos electrónicos no eran tan pequeños como hoy día. Algunas fuentes de potencia externas traen también controles de conmutación de patrones polares.

Algunos mics traen espacio para colocar una batería de 9 volts dentro del cuerpo de los mismos, que reemplaza a la fuente de potencia fantasma, pero reduce el headroom del amplificador del mic.

El nivel de salida de la placa posterior es una cantidad muy pequeña de electricidad. Esta requiere de un amplificador que la eleve a un nivel útil. La potencia para la electrónica interna es provista desde la misma fuente que el voltaje de polarización.

MICROFONOS DE CONDENSADOR ELECTRET

Un condensador electret es una alternativa económica para un condensador verdadero. Se los encuentra comúnmente en los productos hogareños que traen incorporado un micrófono ( como los grabadores de cassettes ).

Un condensador electret usa como elemento una o dos placas cargadas permanentemente. Esto elimina la necesidad de un voltaje de polarización. De todos modos, se requiere aún de un amplificador.

Una batería suele ser suficiente para potenciar al preamp del mic.

RESPUESTA DIRECCIONAL

El término respuesta direccional se refiere a la forma en que cambia la respuesta de salida de un micrófono a causa del arribo del sonido desde diferentes ángulos. Algunos mics ofrecen características de direccionalidad seleccionables. Los términos patrón polar ( polar pattern ) o patrón de captación ( pickup pattern ) se usan también para describir la sensibilidad direccional.

El patrón polar más común es el cardioide ( unidireccional ). Un mic cardioide es más sensible sobre el frente del mismo y menos sensible en la parte posterior.

Los sonidos que arriben directamente al diafragma del mic serán captados del mejor modo posible por el mic. Los sonidos que arriban directamente al frente del mic, se dice que están en el eje del mismo ( on axis ), o a 0°.

A medida que se incrementa el ángulo al cual la onda de sonido golpea al diafragma, la sensibilidad disminuye. En la parte posterior del mic ( 180° fuera del eje u off axis ), el micrófono es lo menos sensitivo.

Hay dos variaciones del patrón cardioide:

El patrón supercardioide ofrece un área de captación mas ajustada que un cardioide, pero es un poco más sensible a los sonidos que arriban desde detrás. Al área pequeña de sensibilidad detrás del micrófono se la llama lóbulo trasero.

Un mic de patrón hipercardioide tiene un patrón de respuesta frontal muy estrecho ( más que un supercardioide ), pero responde más aún a los sonidos de detrás y ofrece un gran rechazo a los sonidos que arriban desde ángulos de 120° y 240°.

Un mic con un patrón polar omnidireccional es igualmente sensitivo a todos los sonidos, sin hacer caso de la dirección desde la que viaja la onda de sonido que golpea al diafragma.

Un mic con un patrón bi direccional ( también llamado figura 8 ) es sensible a los sonidos que arriban desde el frente ( 0° ) y la parte posterior ( 180° ), pero rechaza la información que arriba desde los lados ( 90° y    270° ).

La coloración fuera del eje se refiere al cambio que ocurre en el sonido cuando el mismo arriba desde un ángulo fuera del eje de captación.

El efecto de proximidad es un incremento en la respuesta a las frecuencias bajas que ocurre cuando el micrófono está cerca de la fuente. Los únicos micrófonos que no exhiben este efecto son los omnidireccionales de una sola cápsula.

  

DISEÑOS FISICOS DE MICROFONOS

Los micrófonos suelen estar estructurados físicamente para ciertos propósitos.

Los micrófonos de mano ( hand held ) son diseños con sistemas de absorción de golpes internos y pantallas de viento. Permiten que el cantante se mueva libremente con el mic en mano, sin inducir ningún ruido indeseable.

La mayoría de los micrófonos pueden ser montados en un pie. Muchos están provistos de monturas para aislarlos de las vibraciones que viajan por el pie, llamadas Shock Mounts; los mics quedan suspendidos por elásticos o resortes cuando son montados en ellos. 

Los micrófonos Lavalier o corbateros están diseñados para llevarlos encima. Deben ser pequeños por razones estéticas, en lo posible resistentes a golpes para ayudar a reducir el ruido inducido por el movimiento, pero lo suficientemente sensibles para tomar claramente la voz del orador. Por lo general son electrets condensers omnidireccionales; muchos también incluyen transmisores inalámbricos.

Los micrófonos Headset se llevan sujetos a la cabeza y ofrecen mejor proximidad a la boca. si bien son menos estéticos.

Los micrófonos Shotgun o ultradireccionales tienen un patrón de captación muy ajustado. Son usados frecuentemente en televisión, donde el mic debe estar a una buena distancia de la fuente de sonido. El shotgun ofrece un gran rechazo al sonido ambiente exceptuando a los sonidos ubicados en el área a la que está apuntando.

Los micrófonos Parabólicos llevan acoplado un “paraguas” reflectante que focaliza el sonido que arriba al mic. Este tipo es más efectivo aún para la captación de sonidos a grandes distancias que los de tipo shotgun. Suelen usarse en eventos deportivos para tomar sonidos de el campo de juego. La respuesta en frecuencias bajas del parabólico está relacionada directamente con el tamaño del reflector.

Los Micrófonos de Zona de Presión ( PZM ) utilizan elementos condenser, pero en vez de captar las ondas de sonido directamente, el PZM sensibiliza los cambios de presión desde la placa sobre la cual está montado el elemento. La respuesta en frecuencias bajas del mic depende del tamaño de la placa. La mayoría de los mics PZM exhiben un patrón polar hemisférico ( el área de captación está comprendida entre los 90°  y los 270°  del cuadrante norte)