MicrófonosIntroducción Un micrófono es el transductor que nos permitirá transformar energía acústica en energía eléctrica. Dicho de otro modo, un micrófono nos permitirá obtener una señal eléctrica proporcional a las variaciones de presión creadas en el aire por una fuente sonora. Podemos generalizar el proceso de transformación energética en dos pasos: Un recinto acústico recibe las ondas sonoras del exterior. Las características de este recinto nos permitirán captar los sonidos de una determinada dirección y discriminar los de las direcciones restantes (directividad). Dentro de este recinto se encuentra una membrana o diafragma. Este dispositivo transformará las variaciones de presión sonora en una vibración mecánica, por lo que podemos considerarlo un transductor acústico-mecánico. Los movimientos oscilatorios de la membrana comunicarán una fuerza al dispositivo mecánicoeléctrico encargado de generar las variaciones de energía eléctrica. Es la relación entre la tensión que entrega el micrófono y la presión eficaz que incide sobre el diafragma. Para determinar la sensibilidad del micrófono se aplica una presión sonora de 1 Pa y se mide la tensión eléctrica que nos entrega. Cuanto mayor sea la tensión de salida, mayor será la eficiencia del micrófono. Para poder grabar sonidos débiles será necesario un micrófono con una sensibilidad alta. En principio, es deseable que los micrófonos tengan una alta sensibilidad. En ambientes muy ruidosos hay que jugar con micrófonos que soporten grandes presiones sonoras sin saturarse y que sean muy directivos para poder discriminar fuentes de sonido. Es cierto que en algunos casos no es necesario que los micrófonos sean muy sensibles, pero eso no impide que puedan serlo. Dado que la sensibilidad es función de la frecuencia, se utiliza como frecuencia normalizada un tono de 1 KHz. Características de los micrófonos. Introducción Antes de entrar a explicar a fondo los diferentes tipos de micrófonos necesitamos conocer algunas de sus características: Sensibilidad Si comparamos el valor de sensibilidad de diferentes micrófonos, nos damos cuenta de que nos dan valores poco manejables porque responden a progresiones exponenciales (se trata de un fenómeno equiparable a la medida de presiones sonoras de diferentes fuentes). Para linealizar los valores de sensibilidad tendremos que expresarlos en dB. 1 que son las siguientes: S( ): es la sensibilidad del micrófono para un ángulo . se ha establecido una clasificación de las directividades más típicas de los micrófonos. la directividad depende de la frecuencia. Realizamos la medida de sensibilidad de un micrófono de bobina y nos entrega una tensión sonora de 2 mV. Para facilitar una descripción rápida y eficaz de la directividad de los micrófonos. la directividad para 0 será 0 dB. Para conseguirlo hay varios métodos: 2 . Muchos modelos de micrófonos profesionales permiten variar su curva de directividad. Al igual que sucede con la sensibilidad.La referencia escogida suele ser 1V/Pascal. Para calcular la sensibilidad realizaremos el siguiente cálculo: Directividad Se define como la variación de sensibilidad en función del ángulo de incidencia de la onda sonora. Con los valores de directividad de los 360º se realiza el diagrama de directividad. el ángulo de sensibilidad máxima coincide con el eje del micrófono. Por tanto. Las diferentes directividades de los micrófonos nos permitirán captar los sonidos procedentes de una determinada dirección y discriminar los sonidos procedentes de otras direcciones. En realidad no existe ningún micrófono que con un pascal de presión sonora nos entregue un voltio. por lo que los fabricantes nos proporcionan las curvas de directividad de sus micrófonos en función de varias frecuencias. El diagrama de directividad nos permite evaluar rápidamente cómo se comportará el micrófono en función del ángulo de incidencia de la onda sonora. Por esta razón las sensibilidades siempre serán valores negativos. S( 0): es la sensibilidad del micrófono en el ángulo de incidencia en el que la sensibilidad es máxima. Normalmente. a grandes rasgos. • Micrófonos de presión: una de las caras del diafragma está expuesta a la presión sonora y la otra a una cavidad cerrada. SPL máxima Una de las características técnicas que nos proporcionan los fabricantes es el nivel de presión sonora máximo que acepta el micrófono sin que produzca distorsión. En este sistema acústico las variaciones de presión sobre la membrana no dependen de la dirección de la onda sonora y. por tanto. La cápsula es un pequeño dispositivo que se acopla a la parte frontal del micrófono y es el recinto acústico que determinará la directividad del micrófono. la directividad será de tipo omnidireccional. Mediante un conmutador. Normalmente es un fenómeno no deseado en una toma de sonido. Mediante una arandela giratoria. será deseable que sea lo más plana posible en todo el rango de frecuencias audibles si queremos obtener una grabación fiel a la fuente sonora. Para compensar este efecto hay micrófonos que incorporan un filtro pasa-altos conmutable a frecuencias que oscilan dependiendo del modelo entre 70 y 150 Hz. 3 . Efecto de proximidad Cuando un micrófono se acerca a la fuente sonora se produce un refuerzo de frecuencias graves. a la variación de la velocidad de las partículas en función de la distancia a la fuente sonora. Este fenómeno se conoce como efecto de proximidad y es debido. Este dato lo tendremos en cuenta cuando tengamos que grabar instrumentos muy sonoros (especialmente bombos. Curva de respuesta en frecuencia Clasificación microfónica en función del transductor acústico-mecánico El transductor acústico-mecánico consiste en el conjunto del diafragma y el recinto acústico en el que está ubicado. Al rotar una arandela giratoria acoplada al chasis del micrófono se abren o cierran unos orificios de la cápsula que permitirán cambiar la directividad del micrófono. La curva de respuesta en frecuencia evalúa la variación de la sensibilidad del micrófono en función de la frecuencia. timbales y cajas de batería). Determinará la directividad del micrófono. Junto con el micrófono el fabricante nos suministra un juego de cápsulas. Algunos fabricantes proporcionan diferentes curvas de respuesta en frecuencia en función de la distancia en las que se evidencia el efecto de proximidad. En principio.• • • Utilizando diferentes cápsulas. la onda llega después de pasar por un circuito acústico. la fuerza será máxima. Cuando el ángulo es de 90º o 270º. El resultado es que cuando la onda sonora llega frontal o posterior. Clasificación microfónica en función del transductor mecánicoeléctrico. dP/dx es la variación de presión respecto al eje x o eje del micrófono.Cuando el ángulo es de 0º o 180º. Se puede demostrar que la fuerza sobre el diafragma responde a la siguiente expresión: Con la combinación de sistemas de presión y de gradiente se consiguen micrófonos con directividades de tipo cardioide. cos será igual a 0 y. Por una cara. • Microfonos de gradiente: el diafragma (o membrana) está expuesto a la onda sonora por las dos caras. Donde f es la fuerza producida sobre el diafragma. por tanto. la presión por ambas caras de la membrana es idéntica y se anula la fuerza sobre ella. cos será igual a 1 y. la directividad es función del ángulo de incidencia de la onda sonora. (0º o 180º) la fuerza sobre la membrana es máxima. Introducción 4 . Cos es el ángulo de incidencia de la onda sonora. la fuerza será nula. la onda llega directamente y por la otra cara. y cuando la onda llega lateral (90º o 270º). En este caso. por tanto. Este sistema acústico nos permitirá obtener directividades de tipo bidireccional. B es la densidad del campo magnético. la respuesta del micrófono en altas frecuencias se verá perjudicada. Aceptan altos niveles de presión sonora sin saturar. timbales).El movimiento de la membrana será necesario para que el dispositivo mecánicoeléctrico transforme estos movimientos en una energía eléctrica proporcional. Esta característica eléctrica permite conectar cables largos sin tener pérdidas importantes en la transmisión. trombones. Un golpe sobre el micrófono produce un movimiento en el conjunto membrana-bobina que se traduce en un ruido no deseado en la toma de sonido. I es la intensidad generada en la bobina. L es la longitud de la bobina. Impedancia de salida baja. La masa considerable del conjunto membrana-bobina produce algunos comportamientos no deseados del micrófono: • Mala respuesta en altas frecuencias. Son muy utilizados para sonorizar instrumentos de percusión de membrana (bombos. El movimiento de la bobina dentro de un campo magnético permanente origina una corriente por la bobina proporcional a la fuerza mecánica ejercida sobre la membrana. En consecuencia. Este tipo de micrófonos son aconsejables para instrumentos muy sonoros y que no requieran una nitidez excesiva en las frecuencias más agudas. Micrófonos electrostáticos o de condensador La transformación mecánico-eléctrica se realiza mediante la variación de la distancia entre dos placas metálicas cargadas que forman un condensador. metales (trompetas. Salidas de tensión aceptables. de acuerdo con la ley • Sensibilidad a las vibraciones y golpes. cajas. Las ventajas indiscutibles que ofrecen este tipo de micrófonos son las siguientes: • • • • • Bajo coste. En función del tipo de dispositivo utilizado tendremos la clasificación microfónica que se verá en los subapartados siguientes: Micrófonos dinámicos o de bobina Una bobina recoge el movimiento de la membrana. Una inercia elevada de la bobina impide efectuar cambios de velocidad rápidos. Donde F es la fuerza sobre la membrana. 5 . Robustos e ideales para usar en exteriores incluso en condiciones ambientales adversas. saxos). Una de estas dos placas está fija y la otra se mueve solidaria a la membrana. Existen micrófonos de tamaño muy reducido pensados para acoplarse mediante una pequeña pinza al instrumento que se quiere sonorizar. Es necesario incorporar un preamplificador cerca del condensador. Tienen una impedancia de salida elevada que impide conectar el micrófono a una distancia razonable. Las tensiones típicas de alimentación de los micrófonos de condensador son 12. y los hay para gran cantidad de aplicaciones: instrumentos de viento.Las placas están cargadas a un potencial DC. Sensibilidad elevada y muy buena relación señal/ruido. La necesidad de un preamplificador implica una complejidad de la circuitería que encarece el micrófono. voces. baterías. Son micrófonos de condensador que no requieren una alimentación de tensión continua en las placas. al igual que los micrófonos de condensador necesitan una alimentación continua para alimentar el preamplificador. la capacidad del condensador varía según la siguiente expresión: Algunos micrófonos llevan un conmutador externo que permite atenuar la señal de entrada al preamplificador para evitar saturarlo cuando sometemos el micrófono a fuertes presiones sonoras. Debido a la poca masa del diafragma. Este tipo de micrófonos son poco fiables en exteriores y especialmente en ambientes húmedos. pero debido a su bajo coste son muy utilizados como micrófonos domésticos. Al variar la distancia entre las placas. 6 . 24 y 48 voltios. lo que provoca una corriente a la salida del micrófono tal como demuestra la siguiente expresión: • • Tienen un coste elevado. • Tienen una respuesta plana a las altas frecuencias. Los micrófonos suministrados con muchas tarjetas de sonido para aplicaciones multimedia son de este tipo. Para poder alimentarlo se utiliza la misma fuente de alimentación usada para alimentar el condensador. A este tipo de micrófonos se les llama mini-mic. Desventajas de los micrófonos de condensador: • Al variar la distancia entre las placas varía la capacidad. La membrana no debe arrastrar ningún elemento pesado. Normalmente en este tipo de micrófonos el preamplificador se encuentra dentro del mismo chasis del micrófono. Estos micrófonos no tienen calidad profesional. Micrófonos Electret Características de los micrófonos de condensador: • • Para mantener la polarización de las dos placas del condensador es necesario suministrar una tensión continua al micrófono. Pueden ser de tamaño muy reducido. Poco robustos y sensibles a la humedad. Ventajas de los micrófonos de condensador: Si hay una variación de la capacidad se producirá una corriente eléctrica: • • • Recordemos que la intensidad eléctrica se define como la variación de carga eléctrica con respecto al tiempo . Las características del material de las placas les permite mantener una polarización efectuada en el proceso de fabricación. Esta tensión se obtiene de baterías o pilas o bien a través del propio cable conectado al micrófono. etc. con lo cual la inercia será mínima y podrá vibrar a frecuencias elevadas. son poco sensibles a las vibraciones. Necesidad de una tensión de alimentación. 7 . Alimentación "fantasma" (phantom) Línea no balanceada o asimétrica: En una línea no balanceada. La pantalla está conectada a la masa.Conectores para micrófonos Líneas balanceadas y no balanceadas La señal eléctrica que produce un micrófono es una señal débil del orden de unos pocos milivoltios. Una línea balanceada hace referencia a cómo se transmite la señal por el cable con respecto al conductor de masa. el micrófono recibe la alimentación positiva en los dos conductores y la masa en la malla. Este tipo de transmisión es susceptible a interferencias debidas a campos electromagnéticos externos. La señal se transmite de modo diferencial entre los dos conductores internos. La señal del micrófono se sigue enviando de modo diferencial entre los dos conductores. por lo tanto. Para evitar posibles interferencias durante la transmisión se utilizan líneas balanceadas o simétricas. Línea balanceada o simétrica: El cable utilizado para la transmisión de una línea balanceada tiene dos conductores internos y la malla que lo envuelve. de manera que no afecta a la señal diferencial. Será necesario transmitir esta señal a través de un cable a distancias a veces superiores a 50 metros. la señal se transmite entre el conductor interno y la pantalla o malla que lo envuelve. el ruido se produce entre los conductores y la pantalla. La tensión continua necesaria para alimentar los micrófonos de condensador puede realizarse a través de la misma línea de transmisión de la siguiente forma: Los conductores de señal están conectados a una misma tensión continua con respecto a la malla y. En caso de una interferencia. En sistemas domésticos estereofónicos. Conector tipo Jack estereofónico. Este conector es típico de los instrumentos electrónicos con una salida de línea. Podrá transmitir una sola señal. Este conector es típico de los reproductores de disco compacto. Es típico de instrumentos electrónicos monofónicos (guitarras eléctricas. 8 .Conectores típicos de audio Para interconectar los equipos de audio existen unos conectores estándar. El conector hembra suele tener un cierre a presión que encaja en una ranura del conector macho para evitar una desconexión accidental. una señal estéreo. con lo cual únicamente nos permitirá conectar señales monofónicas no balanceadas. Conector XLR 3 o Canon. Sólo tiene dos terminales. Sólo tiene dos terminales. DAT y sistemas de grabación domésticos o semiprofesionales. bajos. con lo cual no puede usarse como línea balanceada. por ejemplo. los conectores RCA suelen ir agrupados en pares. Conector RCA. Al tener tres terminales resulta ideal para líneas balanceadas. casete. etc.) y de módulos procesadores de efectos. Un conector de color rojo se suele conectar a las señales del canal derecho y un conector blanco a las señales del canal izquierdo. Es el conector típico de las líneas microfónicas. Al tener tres terminales se puede usar para una transmisión balanceada o para transportar dos señales distintas con una masa común. Conector tipo Jack monofónico.