Teoría de Micrófonos. Captores de audio (sonido)

Micrófono
es un transductor eléctrico ya que permite convertir una forma de energía en otra. Su función es la de actuar como vínculo electromecánico entre el medio acústico, donde se desarrolla la música o la lucución y el medio electrico donde se almacena, procesa o distribuye la señal.

Requerimientos básicos de un micrófono:
1. Ancho de banda completo (20 Hz – 20 KHz).
2. Que no genere alteraciones en el sonido captado. Rango dinámico completo (sin límites), minimización oausencia de “ruido propio”.

Ruido Propio o nivel de ruido equivalente:
es el ruido eléctrico o “hiss” que produce un micrófono. Si el nivel deruido propio es menor o igual a 18 dB es excelente, si está alrededor de 28 dB es bueno y si está alrededor de 35dB es malo.

Especificaciones:

• Genesis de la transducción.
• Sensibilidad.
• Impedancia.
• Respuesta en Frecuencia.
• Directividad.
• Relación señal / ruido

De acuerdo a la génesis del principio de transducción:
 
Micrófonos de presión: Sistema de cápsula en el cual sólo una cara del diafragma está expuesta al campo sonoro. El diafragma essensible a las variaciones de presión sobre la superficie, sin importar la ubicación de la fuente dando comoresultado un diagrama polar omnidireccional.
Micrófonos de gradiente de presión: La cápsula de gradiente de presión es similar a la anterior, excepto que se crea un orificio en la parteposterior del diafragma (cavidad interna), permitiendo el ingreso de energía acústica por este último. Así, elmovimiento resultante del diafragma será función del diferencial de presiones entre la (presión) frontal y la(presión) trasera, lo que se llama transducción del “ gradiente de presión ”.

Sensibilidad:

Es el nivel de salida en Voltios [V] que un micrófono es capaz de producir, para una señal de entrada normalizadaen niveles de presión sonora [dB SPL] y expresada en decibeles.

La sensibilidad relativa de un micrófono es función de la dirección de la cual capta la señal acústica.  

El patrón direccional de un micrófono o “patrón polar”, es decir la sensibilidad que presenta para cada dirección del campo, suele especificarse mediante un diagrama polar, que se confecciona mediante una serie de círculos concéntricos, los cuales indican el valor en dB, mientras que el ángulo de los radios, medido en grados sexagesimales, muestranl a orientación de la fuente y el valor registrado en este gráfico es la sensibilidad a dicha dirección de arribo de la información.

Los micrófonos omnidireccionales (A) utilizan dispositivos transductores de presión que responden (casi) idénticamente a las distintas orientaciones. Los micrófonos direccionales son dispositivos que utilizan transductores de  gradiente de presión, tienen una sensibilidad no uniforme en función del ángulo de incidencia del sonido y sepueden subdividir en:  
Bidireccional o Figura Ocho (B), Cardiodes (C), supercardiodes (D), hipercardiodes (E).

             A                     B                       C                        D                     E                   











Impedancia: 
 
Micrófonos de alta impedancia (20 K Ω - 50 K Ω )
• Susceptibles a inducciones de ruidos electrostáticos y electromagnéticos, tales como losproducidos por tubos fluorescentes, motores, etc.
• Para longitudes mayores a los cinco metros la capacidad distribuida del cable en conjunto con laalta impedancia de la cápsula, es suficiente para atenuar las señales de alta frecuenciafuncionando como un filtro pasa bajos. Este es uno de los motivos por los que se han dejado deutilizar este tipo de micrófonos.

Micrófonos de baja impedancia: Los micrófonos dinámicos generalmente de mayor uso tienen baja impedancia: ( 50 Ω - 600 Ω . )
• Muy bajas pérdidas de alta frecuencia, aún cuando se los utilice con cables de varias decenas de metros.
• Menos susceptibles a la inducción de ruidos por campos electromagnéticos o electroestáticos. Esto últimose soluciona casi por completo utilizando líneas (bien) balanceadas. Todo esto permite utilizar cables degran longitud.

Generalmente las entradas de micrófono de las consolas profesionales tienen impedancias que superan hasta 10veces la del micrófono. Esto se hace para que el micrófono minimice la corriente sobre su salida y produzca lamáxima tensión posible. Cabe recordar que la transmisión de la información (eléctrica) de audio se realiza pormedio de la transferencia de tensiones entre una etapa y la siguiente, salvo en la amplificación de potencia dondela transferencia es de energía entre la etapa de salida del amplificador y el parlante.

Tipos de micrófono según el tipo de transducción: 

Tipos de transductores

 

Micrófonos: Los conceptos técnicos básicos

Los micrófonos se utilizan siempre que el sonido de una voz o de un instrumento necesita ser reforzado – tanto si es sobre un escenario, en una sala de ensayos, en conferencias o presentaciones o en una grabación en un estudio profesional o casero. Existen tres características técnicas principales que distinguen los distintos tipos de micrófonos. Es importante entender las implicaciones de estas características de cara a elegir el mejor micro para cada necesidad:

• Tipo de transductor: ¿Cómo captura físicamente el micrófono el sonido y lo convierte en una señal eléctrica?
• Patrón polar / direccionalidad: ¿Desde qué direcciones capta el sonido el micrófono?
• Respuesta en frecuencia: ¿El nivel de salida o sensibilidad del micro es igual en todas las frecuencias?

 

Micrófonos: Tipos de transductores (Dinámico, de condensador, de cinta)

El transductor es el corazón del micrófono ya que se encarga de convertir el sonido en una señal eléctrica. Los dos tipos de transductores más habituales son los dinámicos y los de condensador. Otro tipo más especial es el micrófono de cinta.

 

Micrófonos dinámicos

Los micrófonos dinámicos usan un diafragma, una bobina de voz y un imán. La bobina de voz está rodeada por un campo magnético y va unida a la parte trasera del diafragma. El movimiento de la bobina de voz en ese campo magnético genera la señal eléctrica correspondiente al sonido captado.
Los micrófonos dinámicos tienen una construcción relativamente simple, por lo que suelen ser bastante asequibles y resistentes. Son capaces de soportar niveles de presión sonora muy elevados y prácticamente no se ven afectados por niveles extremos de temperatura y/o humedad.

 

Micrófonos de condensador

Los micrófonos de condensador se basan en un bloque de diafragma / placa trasera cargado eléctricamente que forma un condensador sensible al sonido. Cuando el diafragma se mueve a causa del sonido, el espacio que queda entre este diafragma y la placa trasera varía, cambiando también la capacidad del condensador. Esta variación del espacio produce la señal eléctrica. Todos los micrófonos de condensador necesitan corriente eléctrica, tanto sea a través de una pilas o por la alimentación phantom (vea Glosario, p. 61) procedente de una mesa de mezclas. Los micros de condensador son más sensibles y ofrecen un sonido más suave y natural, especialmente en las frecuencias agudas.

 

Micrófonos de cinta

 

Un micrófono de cinta es un tipo de micro dinámico que usa una fina película o cinta conductora de la electricidad colocada entre los polos de un imán. Los micrófonos de cinta son habitualmente bidireccionales. Capturan el sonido procedente de delante del micro y de la parte trasera, pero no de los lados (ángulo de 90º).

Micrófono de carbón:

Fue inventado por Thomas A. Edison Es un dispositivo de presión, que transduce de las variaciones de laresistencia de contacto entre granos de carbón (que se comprimen o expanden bajo la acción de la presión sonora)en variaciones de tensión a su salida.Se halla compuesto por una cápsula metálica, llamada botón, rellena de gránulos de carbón, cubierta por undiafragma de aluminio.Características:
• Alta sensibilidad (no necesita amplificador de audio).
• Limitada respuesta en frecuencia (rango vocal).
• Gran distorsión.
• Ruido o soplido, debido a la variación de resistencia entre los contactos.Son un ejemplo los micrófonos situados en las bocinas de los teléfonos antiguos.














Micrófono de carbón en el cual la resistencia mecánica cambia con el movimiento de la membrana.

3 Patrones Polares

Dentro de estos 3 tipos de micrófonos que te mencioné, cada uno puede tener 1 o más patrones polares integrados. ¿A que me refiero con patrones polares?
En pocas palabras, es prácticamente como los micrófonos escuchan y detectan la señal de audio.
Hay 3 patrones polares que es importante que conozcas. Después te encontrarás un poco de más variaciones pero las más importantes son 3: Cardioide, Figura 8 y Omni.

¿Como funcionan?

Cardioide: Este tipo de patrón polar funciona prácticamente como si fuera una linterna de luz. Hacia donde apunte el frente del micrófono es de donde escuchará la señal y ligeramente poco de los lados. En la parte trasera rechazará bastante del sonido.



 

Figura 8: Este tipo de patrón funciona prácticamente igual que el cardioide, solamente que escucha la señal de ambos lados, la parte delantera y la parte trasera del micrófono. Otra de sus cualidades es que rechaza bastante bien la señal de los costados.







Omni: Como te darás cuenta, en este tipo de patron polar el micrófono detecta la señal en toda su circunferencia, ósea, todos los 360 grados.

¿Cómo Sabes Cual Tienes Que Utilizar?

La gran mayoría de los micrófonos vienen con el patrón polar más común que es el cardioide, pero también hay algunos a los cuáles les puedes cambiar el patrón con un simple switch y hay otros que ya vienen con los patrones de Figura 8 y Omni fijos.
Mi recomendación, si vas iniciando, es que siempre intentes utilizar los cardioides. Estos son los más sencillos e intuitivos de utilizar, pero si quieres experimentar el figura 8 te puede servir por ejemplo para grabar dos cantantes a la vez, para grabar con técnica mid/side y más. El Omni te puede servir cuando quieras capturar coros, o todo el ambiente de un instrumento en un cuarto.

Micrófonos dinámicos

 

Estos son los tipos de micrófonos más habituales, ya que por su construcción son los más económicos y resistentes, tanto a golpes como a temperatura y humedad. Además no necesitan alimentación externa para poder funcionar.
De forma simplificada así es como funcionan: el sonido hace mover un diafragma al que hay unida una bobina. Al moverse la bobina alrededor de un imán fijo se genera la señal eléctrica.
¿Os suena alguna vez haber usado un auricular como micrófono? El principio de transducción usado en los altavoces es el mismo, por eso funciona.

Micrófonos de condensador

 

Los micrófonos de condensador necesitan de alimentación externa para poder funcionar. Algunos se pueden alimentar con pilas, pero lo normal es que reciban alimentación phantom (normalmente +48V) a través del propio cable XLR (el mismo que se usa para los micros dinámicos). Esta alimentación la proporcionan algunos mezcladores o preamplificadores de micrófono (los más profesionales), pero también existen fuentes de alimentación phantom independientes.



Este tipo de micrófonos son más sensibles a la señal acústica sobretodo en las frecuencias agudas, pero también son más delicados en cuanto a golpes, temperatura y humedad se refiere.
Su funcionamiento se basa en un diafragma unido a una de las placas de un condensador. Al moverse el diafragma cambia la distancia entre placas variando así la capacidad del condensador. La señal eléctrica se obtiene a partir de esta variación de capacidad teniendo el condensador alimentado con un voltaje.

Micrófonos electrect

 

Su funcionamiento es similar al de los micrófonos de condensador, pero estos llevan una de las placas del condensador ya polarizada (con carga eléctrica). En principio no necesitan alimentación externa, pero dado que el nivel de señal que emiten es muy pequeño, algunos modelos llevan incluido un transistor para amplificar la señal que sí requiere ser alimentado. 

Micrófonos de cinta

Los micrófonos de cinta son un tipo especial de micrófono dinámico. En vez de usar una bobina en el transductor usan una cinta de metal que se coloca entre los polos de un imán. Los micrófonos de cinta suelen ser caros y delicados.

 Consideraciones prácticas

Como hemos dicho los micrófonos más habituales son los dinámicos ya que son los más resistentes y económicos, pero también los que podremos usar en cualquier ocasión, sin depender de que el mezclador disponga de alimentación phantom.
En los conciertos de pequeño formato se suelen usar equipos de voces para sonorizar, la mayoría de los cuales no disponen de alimentación phantom. Por lo tanto, en estos casos, no podremos usar micrófonos de condensador, a no ser que llevemos nuestra propia fuente de alimentación phantom.

Si bien, según el aspecto externo podemos intuir de qué tipo de micrófono se trata, no debemos fiarnos. Hay micrófonos de mano para cantantes que son de condensador. Los micrófonos pequeños de pinza mayoritariamente son de condensador, pero también los hay dinámicos. Lo mejor, si es posible, es mirar sus especificaciones para saber si requieren de alimentación phantom o no.



Hay mezcladores o previos de micrófonos múltiples que tienen un botón para activar la alimentación phantom en un grupo de entradas, de manera que no se pueden activar individualmente. ¿Qué pasa si se aplica alimentación phantom a un micrófono dinámico? Por lo general, teniendo en cuenta que sean micrófonos actuales (no muy antiguos) y que las conexiones se hagan mediante XLR correctamente balanceadas (cables XLR – XLR normales), los micrófonos dinámicos no sufrirán ningún daño y funcionarán con normalidad bajo alimentación phantom.

No olvides dejar tus observaciones o dudas en la zona de comentarios, así podremos completar y aclarar lo necesario sobre el artículo.

fuentes:
http://www.shure.es/asistencia_descargas/contenido-educativo/microfonos
https://sonicriotstudio.wordpress.com/2015/04/10/microfonos-segun-su-transductor/