MICROFONOS.

 

Los equipos profesionales de sonorización o grabación de audio, suelen ser complicados porque incluyen una gran variedad de aparatos, muy distintos entre si y que cumplen funciones especializadas. Los micrófonos por ejemplo, son una compleja combinación de principios mecánicos y electromagnéticos, o electrostáticos en el caso de los micrófonos de condensador. Solo el conocimiento de las características de los equipos, nos permite una perfecta utilización de los mismos;

 

 

MICROFONOS:

 

Una máxima bien conocida es: “Una cadena cualquiera, es tan resistente como su eslabón más débil”. Lo mismo sucede con una cadena de audio, es inútil tener buenos amplificadores y altavoces, si los micrófonos no entregan una señal correcta.

 

La elección de los micrófonos, depende muchas veces del presupuesto, los buenos micros son caros, y es corriente la compra de micros mas económicos con la justificación de que son especiales o que van muy bien para alguna utilización especifica.

 

Obviamente, los fabricantes intentan hacer los mejores micrófonos posibles, pero cuando el presupuesto de la producción, dependiente del precio final de venta al público, no permite afinar las características al máximo, entonces se aprovechan los defectos para utilizaciones específicas, como por ejemplo los micros para la voz… o para el bombo de la batería. Los ingenieros lo hacen lo mejor que pueden y el departamento de publicidad, se encarga del resto.

 

Solo estudiaremos aquí los micrófonos dinámicos y de condensador, obviando los de carbón, piezoeléctricos, elektret, de cinta u otros sistemas que han caído en desuso en los equipos de sonido profesionales, incluidos los micrófonos de contacto para instrumentos, que nunca dieron tan buenos resultados como un micro de buena calidad.

 

Micrófonos dinámicos:

 

Los micrófonos dinámicos, son auténticos generadores de corriente eléctrica. Constan de una membrana sensible a las vibraciones sonoras, una bobina, un imán y un transformador adaptador de impedancias. Como sistema es el más sencillo, pero presenta una serie de inconvenientes, a saber:

 

La membrana, que vibra con las ondas sonoras, debe arrastrar consigo una bobina, ciertamente ligera, pero con la cual forma un sistema mecánico resonante que influirá en la respuesta del micro, en particular con perdidas en las frecuencias más agudas. La razón es que la membrana, debe ser lo suficientemente grande como para mover la bobina y proporcionar la mayor energía posible al sistema electromagnético, pero al mismo tiempo, la inercia mecánica, impide que la membrana se pueda mover libremente a partir de una cierta velocidad.

 

Debe contener un imán permanente lo más potente posible, por lo tanto pesado; que a su vez se comporta como un freno eléctrico al movimiento de la bobina, debido a la reactancia interna del sistema. Esto también influye negativamente en el rendimiento y la respuesta en frecuencia de los micrófonos.

 

Los transformadores adaptadores de impedancia, deben ser lineales dentro del ancho de banda utilizado en audio, es decir, deben conservar la relación I/O (Entrada / Salida) igual para todas las frecuencias entre por lo menos 40Hz y 15Khz. Ocurre sin embargo, que esto, es difícil de conseguir sin el empleo de materiales especiales o de bobinados complicados, por lo cual se recurre en los productos más económicos a transformadores menos sofisticados acompañados de filtros electrónicos del tipo RC. (Resistencia - condensador), que corrigen la respuesta en detrimento de la dinámica. Recordemos, que la dinámica es la relación entre el sonido más fuerte que el micro pueda “escuchar” sin que se produzca saturación y el más débil antes de que aparezca el ruido de fondo. En los buenos micrófonos dinámicos, se pueden alcanzar los 80db.

 

Los inconvenientes, se traducen en ventajas en algunas utilizaciones particulares. Por ejemplo, los micros dinámicos son más resistentes al efecto “POP”, y las irregularidades de la curva de respuesta, pueden producir una sonoridad agradable para la voz, especialmente la masculina. También son ideales para captar ambientes en los que el propio ruido es el sujeto de la toma, por ejemplo, las manifestaciones deportivas, ambientes de calle etc.

 

La conexión de un micrófono dinámico a un preamplificador, puede hacerse a través de una línea balanceada, o por el contrario no balanceada o asimétrica; el problema, en éste último caso, es el ruido parásito inducido por líneas de tensión próximas, cables de iluminación por ejemplo.

 

Debemos intentar utilizar siempre conexiones balanceadas, pero en el caso en que eso no sea posible, como por ejemplo los micrófonos de uso domestico de los equipos audiovisuales, debemos intentar que el cable sea lo mas corto posible.

 

El micrófono de condensador, es lo que más se acerca al fonocaptor ideal. La respuesta suele ser uniforme en la banda de audio, y pueden fabricarse cápsulas del tamaño de la cabeza de una cerilla, no lleva imanes ni bobinas.

 

Consta de dos láminas elásticas conductoras de la electricidad, generalmente de material plástico recubierto de una capa muy fina de metal, que en los buenos micrófonos suele ser oro, por ser el mas conductor de los metales y que se puede aplicar el laminas extremadamente delgadas y enfrentadas la una a la otra sin llegar a tocarse, de las cuales por lo menos una, es capaz de vibrar con las ondas sonoras. Las dos laminas, forman un condensador de poca capacidad pero suficiente para el propósito que nos ocupa.

 

En efecto, un micrófono de condensador, no es más que eso, un condensador cuyas placas vibran con la onda sonora transmitida por el aire.

 

La capacidad de un condensador, es decir el número de culombios (O electrones) que queda atrapado en sus placas, depende de la tensión aplicada o de la separación entre ellas. Si aplicamos una tensión continua estable a un condensador, por ejemplo la de una batería, éste se cargará hasta alcanzar el potencial de la batería.

 

Durante el periodo de carga, pasará una pequeña corriente por el circuito, pero una vez cargado el condensador, la corriente cesará. Esta carga, se produce porque al conectar el condensador a una batería, las cargas eléctricas de las placas, de signo inverso se atraen sin poder llegar a cruzar la barrera (dieléctrico) que las separa, ya sea aire o cualquier otro material aislante. Por lo tanto, los electrones se acumulan en la placa negativa del condensador, y las cargas positivas en la otra. Se acumulan tantas mas cargas cuanto mayor sea la atracción entre ellas, y eso depende de la mayor o menor tensión aplicada pero también de la mayor o menor distancia de separación entre las placas del condensador, Es decir, la carga de un condensador es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la distancia entre las placas.

 

Las ondas sonoras, hacen vibrar una de las membranas del condensador, con lo cual ésta se acerca o aleja de la otra siguiendo las presiones y depresiones de la onda.

 

Estas pequeñas variaciones de separación, hacen que la carga varíe, aumente o disminuya de una forma proporcional, y por lo tanto una pequeña corriente eléctrica variable y proporcional a la onda sonora, recorre el circuito.

 

A continuación, esa tensión alterna, es amplificada por un preamplificador electrónico a transistores con muy bajo ruido de fondo, y aplicada a un transformador o a un sistema de adaptación electrónico.

 

Los inconvenientes de los micros de condensador, son de tipo técnico. Necesitan una tensión de alimentación que cumpla dos funciones, a saber: Polarizar las placas del condensador y alimentar el preamplificador electrónico que suele estar incorporado en el cuerpo del propio micrófono. Esta tensión de alimentación, recibe el nombre de “Phantom” (fantasma), y puede estar comprendida entre 9V. y 48V.

 

Otro inconveniente, es que solo pueden ser conectados a través de líneas balanceadas, y a equipos que posean un circuito para la alimentación de los mismos.

 

La tensión Phantom, circula por los cables de señal y se superpone a ella según el siguiente esquema:

 

 

R1

R2

 

 

 

 

R3

R4

 

 

 

La tensión de 48V es aplicada al cable microfónico entre R1 y la masa que se encuentra a 0V. Se recupera en el otro extremo por la resistencia R2 que alimenta el amplificador y a su vez polariza por medio de R3 y R4 el condensador de la cápsula microfónica. Hay que notar, que aunque la masa (tierra) del micrófono está conectada directamente a la masa del amplificador (o mesa de mezclas) a través de la malla del cable, la línea de transmisión balanceada que conduce el positivo de la alimentación phantom está completamente aislada.

 

Los circuitos de alimentación phantom, suministran muy poca corriente, puesto que el consumo en el circuito transistorizado es muy pequeño (unos 2mA). Suelen tener intercalada una resistencia ( R1) de por lo menos 1Mohm (1 millón de ohmnios) para limitar la corriente en cada canal de micrófono, con lo cual, si por accidente se produce un cortocircuito en el cable, no hay consecuencias graves para la fuente de alimentación, solo el micro conectado a ese canal dejará de funcionar, aunque sin estropearse físicamente; pero los otros micrófonos, conectados a la misma fuente en los otros canales, continuarán funcionando como si tal cosa.

 

Dicho esto, vamos a estudiar y representar las características de los distintos micrófonos:

 

Las mas importantes son la respuesta en frecuencia, la sensibilidad y la directividad. Hay otras como la resistencia a las acciones mecánicas externas, como roces o golpes de aire (Pop), pero son inherentes al fabricante y a la construcción física del micrófono.

 

La respuesta en frecuencia, concierne como ya hemos dicho, a la capacidad de convertir variaciones de presión acústica en variaciones eléctricas proporcionales, sea cual sea la frecuencia de las ondas de presión comprendidas dentro de los márgenes audibles.

 

La membrana de un micrófono, por ser un chisme mecánico, posee una serie de características inherentes a su naturaleza, la forma, el peso y la elasticidad por nombrar algunas, confieren al mecanismo una serie de particularidades propias del objeto que lo hace único, siendo así que no hay dos membranas iguales, ya sea en su factura o su montaje.

 

Una de las propiedades que mas debemos tener en cuenta es la frecuencia de resonancia, que debe situarse por debajo o por encima en el peor de los casos de la banda de frecuencias audible. Los acoples sonoros (Efecto Larsen) se producen cuando el sistema micrófono altavoz entra en resonancia. En las proximidades de esa frecuencia, el rendimiento del sistema (Energía producida por la vibración de la membrana), es máximo, y va decreciendo a medida que nos apartamos de esa frecuencia. Un sistema eléctrico posee las características de un sistema resonante (Oscilante). Ya sea una bobina o un condensador, tienen su propio ciclo temporal de carga y descarga como el péndulo de un reloj en el que se consigue el máximo aprovechamiento de la energía, y que fuera de él, se producen importantes perdidas.

 

Conseguir una respuesta en frecuencia lineal, quiere decir que la membrana debe oscilar y transferir la misma energía al circuito a cualquier velocidad (Velocidad de la membrana en su movimiento real) a la que esta se produzca, en este caso la frecuencia de las ondas sonoras que está comprendida entre 20 Hz. y 20.000 Hz. por segundo, con un máximo de perdida de 3 db en los extremos de la banda. Los micrófonos de condensador poseen membranas muy ligeras, que además no están sometidas al freno que significa el intenso campo magnético de los micrófonos dinámicos, por lo que pueden vibrar a cualquier frecuencia que las excite. Por eso los micros de condensador ofrecen un gráfico de respuesta bastante plano.

 

La sensibilidad se define por la relación señal ruido, que nos indica cual es la diferencia entre el sonido mas potente que el micrófono puede captar antes de saturarse (Cuando la membrana es arrastrada por la onda sonora mas allá de sus limites mecánicos) y el mas tenue que ya se confunde con el ruido eléctrico generado por el propio sistema. En los buenos micrófonos, esta diferencia llega a ser de 100 ó 110 decibelios RMS, mientras que es mas común y sobre todo mas barato encontrar rangos de 80 a 95 decibelios de diferencia para micrófonos de calidad media alta. ¿Cómo interpretamos eso en la práctica?. Muy sencillo, si queremos grabar sonidos débiles o instrumentos musicales con una gran dinámica, (Diferencias muy grandes entre los pasajes fuertes y flojos de una obra musical) deberemos emplear micrófonos con la mayor relación señal ruido posible, puesto que si no, al subir un poco de más el sistema de escucha, se percibiría el ruido de fondo por debajo de los pasajes mas débiles, siendo ya muy molesto si subiéramos el amplificador hasta alcanzar el doloroso nivel de 110 db SPL en las partes mas fuertes.

 

Sin embargo, solo son necesarios 65 db de relación señal ruido si deseamos grabar por ejemplo una guitarra y reproducir la grabación al mismo nivel que tenía el instrumento al natural, pero en cuanto lo amplifiquemos un poco mas, percibiremos un molesto soplido de fondo.

 

Hay que aclarar que en todo sistema eléctrico se produce lo que se llama el ruido propio del sistema (O factor de ruido) que se debe a las fugas eléctricas y a la agitación térmica de los electrones dentro de los conductores.

 

También hay que considerar el ruido del propio ambiente, incluida la agitación térmica de las moléculas de aire, ya que nuestro oído, con su gran capacidad de adaptación, sea capaz de no escuchar, es decir de anular de nuestra percepción la agitación sonora del propio medio, nuestro oído, puede acomodarse a una estación de tren, a un taller metalúrgico o a una sala de conciertos, cada uno de esos lugares con sus características acústicas particulares que llegamos a anular de nuestra percepción con una exposición duradera al ruido o al silencio ambientes.

 

Si el sonido que queremos captar es muy débil, es posible que se le superponga ese ruido, y sea molesto a la hora de escucharlo. Un ejemplo claro, es la captación de sonidos naturales, como por ejemplo el canto de los pájaros en la lejanía o el ruido de las olas suaves en una playa. Quizás pensemos que podamos con algún micro más duro, menos sensible al fondo sonoro, los micrófonos dinámicos son así, pero ser mas duros, no es más que tener menos dinámica, del orden de 65 a 80 db, así con un micrófono dinámico no escucharemos el ruido de la brisa, pero también serán mas débiles los sonidos que queremos captar, y como cuando escuchemos la grabación en casa la relación señal / ruido del ambiente a permanecido constante, la brisa siempre aparecerá acompañando a los pájaros, además del ruido introducido por el propio micrófono.

 

Notamos mucho el ruido en sistemas con poca dinámica como son los discos de vinilo, en los que podemos oír, a parte de los chasquidos producidos por el uso, el zumbido del motor de arrastre o la propia fricción de la aguja dentro del surco.

 

En los antiguos magnetofones de cinta, también se notaba, por bueno que fuese el equipo el ruido producido por el desorden molecular de las partículas de hierro de la cinta. Los sistemas de grabación digital han acabado con el problema del ruido de fondo de los magnetofones.

 

Sobre el ruido de fondo insistiremos mas adelante cuando tratemos otros elementos de la cadena de audio, puesto que cada uno posee su propio nivel y todos se van sumando si los ajustes no son los correctos.

 

La directividad es la última característica importante de los micrófonos, precisamente para la discriminación de la que hablábamos de los ruidos ambientales del entorno.

 

Para ello se fabrican micrófonos con características especiales, como son los omnidireccionales, que recogen todo el entorno sonoro sin importar la dirección de procedencia del sonido con respecto al eje de la cápsula.

 

Estos micrófonos se utilizan cuando se trata de recoger sonido ambiental, u otros en los que no esta definida la procedencia del sonido, como por ejemplo cantos corales que se sitúan alrededor del micrófono y este debe captarlo todo venga de donde venga el sonido.

 

Dentro de los micros direccionales, los hay de varios tipos, son los cardioides, hipercardioides y los cañones especiales de alta directividad.

 

Los cardioides, captan principalmente el sonido procedente de la parte frontal del micro, disminuyendo la sensibilidad a medida que la fuente sonora se desplaza hacia los laterales del micrófono. La curva de sensibilidad, tiene en este caso forma de corazón. (Ver gráfico de directividad).

 

Los hipercardioides, tienen esta característica un poco mas acentuada, la forma de corazón del diagrama, es un poco mas estrecha y puntiaguda por decirlo de alguna manera, es decir tiene menos sensibilidad a los sonidos laterales. Sin embargo, se acentúa ligeramente la sensibilidad desde atrás.

 

Nada diremos de los micrófonos de cañón o hiperdireccionales, puesto que sus características dependen mucho de la técnica de fabricación, y de las diversas astucias empleadas por el fabricante, como por ejemplo ranuras laterales para producir diferencias de fase, entre los sonidos frontales o laterales.

 

Dentro de ésta categoría de hiperdireccionales, podemos situar las parábolas acústicas, que como un elemento reflector, focalízan el sonido sobre un micrófono . generalmente cardioide situado precisamente en uno de sus focos.

 

La curva de directividad, es una cualidad intrínseca a cada micrófono, o modelo de micrófono, y es analizada por el fabricante dentro de una cámara anecoica (sin ecos), que es una sala de las mayores dimensiones posibles (En la del IRCAM en Paris, se puede introducir un camión), perfectamente insonorizada y cuyas paredes suelo y techo han sido recubiertos con un material muy absorbente para el sonido, generalmente en múltiples capas, y que además no presenta superficies planas ni paralelas, todo ello destinado a dispersar la poca energía sonora que no ha sido absorbida.

 

En función de dirección desde donde incide el sonido, el micrófono responde más o menos, y es el valor de la medida de ese mas o menos lo que se anota en el gráfico de la curva de directividad.

 

De todas maneras, la curva de directividad de un buen micrófono, está representada por varios trazos de diferentes texturas, es decir puntos, punto y raya o trazo continuo. Cada uno de ellos representa la curva de directividad para una frecuencia dada, puesto que los micrófonos no responden igual al binomio frecuencia dirección del sonido.

 

A continuación se sitúa un altavoz (previamente calibrado) delante del micrófono a una distancia determinada, y se efectúa un barrido de frecuencias entre 20Hz y 20Khz. Con el resultado se traza la curva de respuesta típica del micrófono.

 

Si a continuación situamos el altavoz a la misma distancia pero 90º a la derecha del micrófono, veremos que la curva de respuesta no coincide con la primera, y lo mismo sucede si movemos el altavoz al lado opuesto, donde encontraremos otra respuesta que posiblemente no coincida con las dos anteriores.

 

Como es imposible representar la respuesta compleja y real en cualquier dirección, se opta por elegir dos o tres frecuencias estándar y se traza la correspondiente curva en una circunferencia de 360º.

 

En la practica la directividad real del micrófono es como en la curva en casos de espacios abiertos o locales muy absorbentes, pues en cualquier otro caso las reflexiones y condiciones acústicas de un local determinado, condicionan y muchísimo las situaciones de directividad en las tomas de sonido.

 

Las curvas de respuesta y de directividad aquí representadas corresponden al micrófono C-451 de AKG, cuya hoja de características estudiamos a continuación.

 

Polar pattern: cardioid

 

Frequency range: 20 to 20,000 Hz

 

Sensitivity: 9 mV/Pa (-41 dBV)

 

Max. SPL: 135/145/155 dB (0/-10/-20 dB) (k=0,5%)

 

Equivalent noise level (CCIR 468-3): 29 dB

 

Equivalent noise level: 18 dB-A

 

Signal/noise ratio (A-weighted): 76 dB

 

Preattenuation pad: 0 dB, 10 dB, 20 dB selectable

 

Bass filter: flat, 12 dB/octave at 75 or 150 Hz, selectable

 

Impedance: <200 ohms

 

Recommended load impedance: >1000 ohms

 

Supply voltaje: 9 to 52 V phantom power to DIN 45596

 

Current consumption: <2 mA

 

conector: 3-pin XLR

 

Finish: satin nickel plated

 

Net weight: 125 g / 4.4 oz.

 

Shipping weight: 760 g / 1.7 lbs.

 

Patent(s): Electrode support for condenser transducer (Patent no. AT 392.182, DE 4.021.661)

 

 

Polar pattern:

 

Se refiere a la sensibilidad del micrófono a los sonidos provenientes de distintas direcciones de la esfera cuyo centro es el propio micrófono; en otras palabras, se refiere a la directividad del micrófono, que en este caso es cardioide (si miramos el diagrama de directividad, veremos que el trazo rojo de la curva se asemeja a la forma de un corazón.

 

Frequency range:

 

Es el rango de frecuencias en la que se nos asegura una respuesta plana con una tolerancia de +/- 3dB.

 

Sensitivity:

 

Es la diferencia de tensión que se genera en los terminales de la cápsula microfónica para una presión sonora determinada expresada en Pascales (Pa). En este caso, 9mV para 1 Pa. Así, para comparar dos micrófonos siempre será mas sensible el que entregue mayor tensión para la misma presión acústica.

 

Max. SPL:

 

Máxima presión soportada por el micrófono antes de que se anule la garantía del fabricante. Hay tres valores porque el micrófono posee un atenuador: -0dB, -10dB y -20dB.

 

Equivalent noise level (CCIR 468-3): 29dB

 

La magnitud del ruido generado por un dispositivo electrónico, por ejemplo un amplificador, se puede expresar mediante el denominado factor de ruido (F), que es el resultado de dividir la relación S/R en la entrada por la relación señal/ruido en la salida, cuando los valores de señal y ruido se expresan en números simples:

 

F = (S/R)ent / (S/R)sal

 

Sin embargo, como los valores de relación señal/ruido suelen expresarse en forma logarítmica, normalmente en decibelios, el factor de ruido en decibelios será, por tanto, la diferencia entre las relaciones S/R en la entrada y en la salida del elemento bajo prueba ya que:

 

10LogF = 10Log((S/R)ent – (S/R)sal))

 

La norma americana CCIR 486 impone un protocolo, es decir unas condiciones para la medida del valor absoluto del ruido generado por el propio micro. La medida se llama nivel de ruido equivalente, y se expresa en una escala con valores positivos entre 0dB y 120dB sin emplear ningún tipo de corrección (Ponderación).

 

Cuando se aplica una ponderación para corregir las variaciones de percepción en función de la frecuencia y del volumen propias del oído humano, nos dan un valor de 18dBA, siendo A el tipo de corrección aplicado según las normas CCIR. Estos valores, suelen tener una función comparativa, pero siempre cuanto mas bajos mejor.

 

Signal/Noise ratio (A-weighted)

 

Relación entre el máximo de señal y el ruido de fondo, aplicando la ponderación A que tiene en cuenta las peculiaridades del oído humano. El valor de esta medida es mejor cuanto mas alto

 

Preattenuation pad: 0 dB, 10 dB, 20 dB selectable

 

Conmutador que atenúa la salida del micrófono para los sonidos demasiado fuertes.

 

Bass filter: flat, 12 dB/octave at 75 or 150 Hz, selectable

 

Filtro pasa altos con tres posiciones: Plana cuando esta en “off” y atenúa 12 dB/octava a la frecuencia seleccionada (75 ó 150 Hercios)

 

Impedance: <200 ohms

 

Impedancia de salida del micrófono. Suele ser entre 200 y 300 ohms

 

Recommended load impedance: >1000 ohms

 

Es la impedancia recomendada por el fabricante para la entrada del preamplificador al cual se va a conectar el micrófono.

 

Supply voltaje: 9 to 52 V phantom power to DIN 45596

 

Voltaje de alimentación y polarización del micrófono. (Phantom)

 

Current consumption: <2 mA

 

Corriente consumida por el micrófono cuando está funcionando.

 

conector: 3-pin XLR

Finish: satin nickel plated

Net weight: 125 g / 4.4 oz.

 

Estas tres características son obvias, se refieren al tipo de conector, a la estética y al peso del micrófono.