UT1.1 · Micrófonos

El micrófono y su diagrama polar

Un micrófono es un transductor que convierte energía acústica en eléctrica. Su diagrama polar es un mapa de cuánto capta según el ángulo de llegada del sonido, en dB, tomando como 0 dB la respuesta en el eje (0°) a 1 kHz.

Dos reglas que valen para micrófonos y altavoces:

• Los graves son más omnidireccionales que los agudos.
• Cuanto más directivo es un micrófono: capta menos reverberación, es más fácil rechazar sonidos no deseados y es más difícil que acople.

La directividad depende de si la membrana capta por una cara o por las dos.

Tipos de directividad

• Omnidireccional (de presión): diafragma abierto solo por delante y cerrado por detrás; capta igual en todas direcciones. En agudos, el tamaño de la cápsula se hace comparable a la longitud de onda y capta peor por detrás y los lados: cuanto más pequeña la cápsula, mejor su omnidireccionalidad en agudos. No tiene efecto de proximidad.
• Bidireccional o en ocho (de gradiente de presión): membrana libre por las dos caras; capta delante y detrás (en contrafase) y nada por los lados, con una salida proporcional al coseno del ángulo.
• Cardioide: respuesta proporcional a 1 + cos θ, con −3 dB a unos 65°. Se consigue abriendo el diafragma por delante y añadiendo laberintos acústicos que retrasan el sonido trasero para cancelarlo (antes también combinando eléctricamente un omni y un ocho).
• Supercardioide e hipercardioide: aún más directivos, a cambio de un pequeño lóbulo trasero.
• De directividad variable: por sistemas mecánicos que abren o cierran caminos acústicos, o con dos cápsulas cardioides de condensador espalda con espalda que comparten la placa fija.

Efecto de proximidad

Todo micrófono que trabaja por gradiente de presión refuerza los graves cuando la fuente está muy cerca (menos de un metro, en campo próximo). Es fuerte en los bidireccionales, moderado en los cardioides y nulo en los omnidireccionales. Puede resultar agradable, y muchos micrófonos tienen un filtro para corregirlo.

Tipos por su transductor

Electromagnéticos

• Dinámico (bobina móvil): funciona al revés que un altavoz; el diafragma mueve una bobina dentro del campo de un imán. Robusto, soporta niveles de presión muy altos y es difícil de saturar, por eso es el rey del directo. Su masa hace que responda peor a los agudos y a los transitorios. Tiene una resonancia hacia 5 kHz que ayuda a la inteligibilidad de la voz. Impedancia baja (150-600 Ω, típica 200 Ω), apta para tiradas largas de cable. La bobina capta zumbidos como una antena, y se compensa con una bobina anti-hum en contrafase. Referencias clásicas: Shure SM58 (voz) y SM57 (caja, amplificadores de guitarra), Sennheiser MD 421 y AKG D112 (bombo).
• De cinta (ribbon): una cinta metálica muy fina vibra en un campo magnético. Da muy poca tensión y necesita un transformador interno. Normalmente bidireccional. Sonido cálido y suave, respuesta uniforme pero limitada en los extremos; frágil y con saturación baja, así que es de estudio más que de directo.

Electrostáticos

• De condensador: una placa fija y otra móvil (el diafragma) forman un condensador cargado; al variar la distancia entre placas varía la capacidad y, con carga constante, la tensión (V = Q / C). Necesita alimentación para cargar el condensador y para su preamplificador: la phantom de 48 V (algunos funcionan a 12 V). Resonancia muy alta (12-20 kHz) y diafragma ligerísimo, así que su respuesta es plana, muy sensible y fiel, excelente en agudos y transitorios. Inconvenientes: necesita alimentación, se deforma con los golpes y es sensible a la humedad. Suele traer atenuador (pad) de −10 dB; ojo, si el pad está en el previo, la membrana puede saturar aunque el nivel en la mesa parezca correcto.
• Electret: el diafragma es un plástico polarizado permanentemente, así que no necesita carga externa, pero sí alimentación (phantom o pila) para su previo. Menos calidad que el condensador, pero muy pequeño y poco sensible a la humedad: es el de los lavaliers. El back electret pone la carga en la placa trasera y deja un diafragma ligero, con mejor calidad.
• De condensador de RF: el condensador forma parte de un circuito que genera una portadora de radiofrecuencia modulada por el sonido; todo ocurre dentro del micrófono (no tiene nada que ver con los inalámbricos).

Otros

• Piezoeléctrico: un cristal genera tensión al deformarse. Alta impedancia y respuesta pobre.
• De carbón: gránulos de carbón que cambian su resistencia con la presión. Baratos y de mala calidad (teléfonos y porteros antiguos).

Especificaciones

• Sensibilidad: tensión que da por cada unidad de presión, en mV/Pa o en dB referido a 1 V/Pa (siempre negativo: −40 dB = 10 mV/Pa). 1 Pa = 94 dB SPL. Orientativamente: condensador unos 20 mV/Pa, dinámico unos 2 mV/Pa, cinta menos de 1 mV/Pa.
• Respuesta en frecuencia: plana y extensa en los buenos condensadores; las irregularidades de dinámicos y cintas pueden ser un "carácter" deseado. En los directivos se da a varias distancias para ver el efecto de proximidad.
• Directividad.
• Impedancia de salida.
• Nivel equivalente de ruido: la presión sonora que equivaldría al ruido que genera el micrófono sin sonido.
• Relación señal/ruido: referida a 94 dB SPL; valores típicos de 70-80 dB.
• Rango dinámico: del sonido más débil que capta al más fuerte sin distorsión; en torno a 140 dB.

Distancia aparente y factor de distancia

El factor de distancia (DSF) compara a qué distancia de la fuente tiene que estar un micrófono directivo para captar la misma relación entre sonido directo y reverberante que un omnidireccional. Un hipercardioide tiene un DSF de unos 2: si un omni a 6 m da cierta relación, el hipercardioide la da a 12 m. Es decir, capta unos 6 dB menos de campo reverberante que un omnidireccional: al doblar la distancia el sonido directo cae 6 dB, y para mantener la misma relación el micrófono tiene que rechazar esos 6 dB de reverberación. (Los apuntes lo expresan como «rechaza la mitad del campo reverberante (6 dB)»: 6 dB es la mitad en presión, pero la cuarta parte en energía; la cifra que se pregunta es la de los 6 dB.)

Alimentación phantom

La tensión continua (normalmente 48 V) viaja por los mismos dos conductores de la señal (pines 2 y 3 del XLR) respecto a la malla. Como llega igual a los dos, la diferencia entre ellos es cero y no afecta al audio, y se puede conectar un micrófono que no la necesite sin riesgo. (La antigua alimentación A-B, de 12 V, sí podía dañar a un micrófono que no la necesitaba.)

Micrófonos especiales

• De cañón (shotgun): una cápsula directiva con un tubo de interferencia delante: lo que llega de frente llega en fase y lo lateral se cancela. Muy directivo; es el de las pértigas en ficción y exteriores (Sennheiser MKH 416, corto; MKH 816, largo).
• Parabólico: una cápsula en el foco de una parábola reflectora. Muy directivo y con mucha ganancia en el eje, pero flojo en graves.
• De superficie o de zona de presión (PZM, boundary): el diafragma casi pegado a una superficie reflectante (suelo, mesa, pared), lo que evita el filtro peine de las reflexiones. Diagrama hemisférico; se acopla con facilidad si hay altavoces cerca.
• De contacto (pastilla): piezoeléctrico fijado al instrumento; capta sus vibraciones. Aísla del resto y previene acoples, a costa de un sonido distinto al natural.
• De válvulas: condensadores con previo a válvula, buscados por cómo colorean (refuerzan el 2.º y 3.º armónico). Son grandes, frágiles, necesitan fuente externa y calentarse unos minutos antes de usarse.
• Lavalier (de solapa): normalmente electret omnidireccional (sin efecto de proximidad, que reforzaría el roce con la ropa), con un realce de agudos para compensar que no está en el eje de la boca.

Toma de sonido estéreo

Localizamos el sonido por diferencias de intensidad, diferencias de tiempo y la sombra de la cabeza. Una buena toma estéreo da sensación de izquierda a derecha, de profundidad y del espacio de la sala.

Las casi coincidentes dan más profundidad que las coincidentes con menos reverberación que el Blumlein.

Toma de sonido multicanal y 3D

• Micrófonos multicanal de una pieza (por ejemplo, Holophone, con varias cápsulas en una forma que simula la cabeza, o sistemas 5.1 compactos).
• Técnicas estéreo ampliadas a surround (como un Decca Tree surround).
• Micrófonos ambisónicos: cuatro cápsulas en tetraedro. Sus señales en bruto son el formato A, que se convierte en el formato B (W, X, Y, Z), con toda la información del campo 3D; después se decodifica al formato que se quiera (estéreo, 5.1…). Los de orden superior tienen más cápsulas y más resolución espacial.

En casi cualquier toma se añaden micrófonos de apoyo (spots) para reforzar lo que queda escaso en el par principal.

Accesorios: antivientos, soportes (de techo, para pares estéreo, antivibración, para cámara) y pinzas para instrumentos.