MICRÓFONOS

CAPITULO IV

Micrófonos

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Micrófonos

Un micrófono es un transductor, un instrumento con el cual se convierte energía acústica a

eléctrica. El uso del micrófono comenzó con la invención del teléfono a finales del siglodiecinueve (XIX). Originalmente la utilidad de estos transductores era procurar la

inteligibilidad o buen entendimiento de la voz. El micrófono de carbón fue desarrolladoinicialmente para este propósito y aun hoy en día es utilizado en estos sistemas.

El micrófono de carbón trabaja como una resistencia variable en donde partículas de carbón

son comprimidas y descomprimidas alternadamente por un diafragma bajo la influencia de lapresión de la onda sonora. Esta alteración de la resistencia induce una corriente proporcional a

los cambios de resistencia. Los micrófonos de carbón son ruidosos, tienen un rango dinámicolimitado, y producen un alto nivel de distorsión a la señal, características estas que no afectan

seriamente para la aplicación telefónica.

Con el desarrollo de la televisión y el sonido, a comienzos del siglo veinte (XX) se hizonecesario elevar los niveles de calidad; la música y la voz demandaban una mejor

transformación del sonido acústico en señales eléctricas para lo cual, los micrófonos debíanmejorar. Se desarrollaron los micrófonos de condensador, y el principio de inducción

magnética fue aplicado también para el desarrollo de micrófonos. El refinamiento de estos,

durante los años subsiguientes, dieron pie al desarrollo de micrófonos hoy en día.

De lo anterior se deduce que no todos los micrófonos son creados de igual forma; cada uno

tiene una característica sonora diferente que lo distingue de otros micrófonos. Hoy en díaexisten tres tipos de micrófonos que son comúnmente utilizados a nivel profesional:

micrófonos dinámicos, micrófonos de condensador y micrófono tipo ribbon.

A continuación se estudiará de forma sencilla el funcionamiento de cada uno de estosmicrófonos y asi ver las características principales que los distinguen entre ellos.

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Micrófono Dinámico

Si se toma un tubo de cartón, sobre él se enrolla varias veces un cable descubierto de cobre, se

conecta a ambos extremos del conductor a un medidor, y luego se pasa un imán por el centrodel tubo, se induce una corriente que genera un voltaje que es medible y es proporcional a la

dirección del movimiento del imán y la velocidad de este. Este proceso es conocido como elprincipio de inducción magnética y demuestra como un micrófono dinámico trabaja.

El micrófono dinámico consiste de un diafragma típicamente de un material plástico, que

posee un fino embobinado de un conductor. Este embobinado está suspendido dentro de ungran campo magnético. Ver la figura IV.1.

Fig. IV.1. Cápsula de un micrófono dinámico.

Cuando una onda sonora impacta el diafragma (Fig.IV.1, A), el embobinado sujeto a este(Fig.IV.1, B) es desplazado proporcionalmente a la amplitud y la frecuencia de la onda,

causando que este se mueva dentro del campo magnético. Por el principio de inducción

magnética se induce una corriente en el conductor, y esta genera un voltaje proporcional a la

magnitud y dirección de la onda sonora. Es así como funciona un micrófono dinámico.

Como la masa del diafragma y el embobinado es un poco grande comparada con la energía dela onda sonora acústica, a el sistema le toma tiempo responder a la señal, es decir el diafragma

tarde en moverse. Debido a esta consideración física, el micrófono dinámico no responde con

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mucha fidelidad ante sonidos con ataques iniciales muy fuertes, respecto de otros tipos de

micrófonos profesionales. Adicionalmente, una vez que esta masa está en movimiento, letoma cierto tiempo en parar de moverse, incluso luego que la onda sonora ya ha terminado.

Ninguna de estas dos consideraciones, sin embargo, deben ser entendidas como malascaracterísticas. Estas son las razones que le dan al micrófono dinámico un sonido duro, rudo y

poco transparente. El micrófono dinámico es utilizado para muchas aplicaciones tales como la

voz e instrumentos amplificados a través de gabinetes principalmente en rock.

Micrófono tipo Ribbon

Este tipo de micrófono funciona bajo el mismo principio que el micrófono dinámico. Sin

embargo, no utiliza un disco como diafragma sino una lámina muy delgada de aluminio

suspendida entre dos polos magnéticos. Cualquier pequeña variación de presión sonora haráque la lámina de aluminio se mueva dentro del campo magnético, induciendo una corriente y

por ende un voltaje proporcional en amplitud y frecuencia a la señal acústica. Ver figura IV.2.

Fig. IV.2. Capsula de un micrófono tipo ribbon.

Algunos diseños de micrófonos de tipo ribbon son igualmente sensitivos al sonido en ambas

direcciones, los sonidos originados en la parte posterior de la lámina inducirán un voltaje que

tendrá 180º de desface respecto del equivalente sonido captado en la parte frontal de la

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misma. Esto resulta en un patrón de recepción bidireccional, conocido como figura de ocho,

el cual será estudiado más adelante en este mismo capítulo. Si la fuente sonora es ubicada aun lado del micrófono, producirá niveles de presión opuestos a ambos lados de la lámina, lo

cual resultará en ninguna generación o inducción de señal.

Los micrófonos tipo ribbon, especialmente modelos antiguos, son generalmente frágiles y

fáciles de dañar. Esto es debido a que la lámina corrugada de aluminio puede ser deformada

si es impactada por una fuerte corriente de aire. Por esta razón muchos de estos micrófonostienen una larga pantalla contra vientos que los protege contra estas fuertes corrientes.

Al igual que cada uno de los modelos, el micrófono tipo ribbon posee su característica sonoraque lo diferencia. Muchos de los modelos clásicos de este micrófono como el RCA 44s, fue

muy utilizado en películas antiguas y tiene un sonido suave, no agresivo, con una atenuación

hacia las altas frecuencias que resulta en una característica sonora cálida.

Micrófono de Condensador

El micrófono de condensador es totalmente diferente a los dos vistos anteriormente ya que no

trabaja bajo el inducción magnética sino bajo un principio electroestático. Es el modelo de

micrófono mecánicamente más sencillo de los utilizados a nivel profesional. El diafragma esuna pequeña lámina usualmente cubierta de níkel u oro, espaciada milésimas de centímetros

de una placa fija. Estas dos superficies actúan como un capacitor. Un capacitor o condensadores un componente eléctrico que consta de dos electrodos, separados una pequeña distancia,

capaz de almacenar carga eléctrica. Esto se muestra en la figura IV.3.

Fig. IV.3. Condensadores y energía.

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De acuerdo a la separación que exista entre los electrodos el valor del capacitor variará y de la

misma forma la carga y energía que en él esté almacenada. En la figura IV.4. se muestra elesquema básico del sistema de un micrófono de condensador. El diafragma de oro o níkel,

actúa conjuntamente con la superficie fija como un capacitor o condensador. Cada ves que eldiafragma es impactado por una onda sonora, se moverá respecto de la superficie fija,

variando la distancia entre ellas, lo que afectará su valor de capacitor y la carga almacenada.

Estos cambios de la carga y energía son detectados por un circuito electrónico y convertidos auna señal eléctrica proporcional a la frecuencia y amplitud de la onda sonora acústica.

Fig. IV.4. Cápsula de micrófono de condensador.

Como el diafragma del micrófono de condensador es extremadamente liviano, las

componentes iniciales de un sonido, conocidas como transientes, son perfectamente captadas

y de igual forma su respuesta en frecuencia se destaca por ser amplia sin atenuaciones. Estoda como resultado un sonido claro y transparente.

El micrófono de condensador, por su diseño, requiere de un voltaje de polarización para loselectrodos del capacitor. Este voltaje es típicamente 48 V, y está estandarizado en las

consolas de audio profesionales. También se le conoce como voltaje de fuente fantasma o

phamton power.

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Micrófono tipo Electret

El electret es un material que posee permanentemente carga eléctrica y es el análogo eléctrico

de un magneto o imán. Estos materiales pueden ser utilizados como elementos de un capacitoro condensador y debido a su polarización permanente no requieren de una fuente externa para

ello. Un micrófono tipo electret es un micrófono de condensador que utiliza la carga eléctricaestática permanente de estos materiales para polarizar y hacer funcionar el capacitor no

necesitando el voltaje de fuente fantasma para tal fin. Sin embargo, una pequeña batería es

necesaria para polarizar un preamplificador, interno al micrófono, que aumenta los niveles dela señal. La sensitividad de un buen micrófono tipo electret solo pudiera disminuir 3 dB en un

periodo de diez a cien años debido a la pérdida de carga eléctrica del material.

Respuesta en Frecuencia

La respuesta en frecuencia de un micrófono determina su escogencia para un propósitoespecífico. Usualmente, los micrófonos dinámicos poseen la respuesta en frecuencia más

errática de todos, mientras que los tipo ribbon muestran una respuesta suave, calida que setraduce en atenuaciones hacia las altas frecuencias, siendo los micrófonos de condensador los

que poseen la respuesta en frecuencia más plana y extendida de todos.

Esto no significa que los micrófonos dinámicos son “malos”; algunos poseen una respuestabastante plana. Sin embargo, dadas sus características pueden ser fantásticos para ciertas

aplicaciones. Por ejemplo, no es común para muchos micrófonos poseer un énfasis en lasfrecuencias medias, tal es el caso de los clásicos Shure SM 57, SM 58. Estos micrófonos

tienden a acentuar las frecuencias medias, utilizándose por esta razón para voz y

amplificadores, principalmente, dándole al sonido un carácter de presencia especial a estasfrecuencias.

Los micrófonos no siempre se comportan igual en todas las circunstancias. La respuesta enfrecuencia de un micrófono puede esconder o acentuar aspectos sonoros del carácter de un

instrumento. La respuesta en frecuencia de un micrófono luce tal y como se muestra en la

figura IV.5.

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Fig. IV.5. Respuesta en frecuencia del micrófono SM 57.

Respuesta en Frecuencia On-axis

Se llama respuesta en frecuencia on-axis a el comportamiento del micrófono con sonidos cuya

fuente se encuentra en el eje de captación principal del micrófono. Generalmente, la respuesta

en frecuencia más plana de un micrófono es on-axis. Una ves que se mueve la fuente sonorafuera del alcance del micrófono, puede variar grandemente su respuesta y se dice que la

ubicación de la misma es off-axis.

Respuesta en Frecuencia Off-axis

Cuando una fuente sonora se encuentra en una posición lateral, posterior o fuera del eje de

captación principal del micrófono se dice que la fuente está en una posición off-axis. Lacurva de la respuesta en frecuencia de un micrófono puede variar de ser sumamente plana a

totalmente errática si la fuente sonora se encuentra en posición off-axis. Cuando esto ocurre sedice que la señal ha sido coloreada (ecualizada). Algunas veces el resultado es un cambio en

el tono del sonido.

En grabación, una mala respuesta off-axis de un micrófono puede degradarconsiderablemente la calidad del sonido y su posterior mezcla. En aplicaciones de refuerzo

acústico, una distribución en frecuencia uniforme (ausente de picos) off-axis es esencial, yaque al poseer picos en ciertas frecuencias dentro de su rango operativo, recibirá mucha más

energía en las mismas causando feedback.

Efecto de Proximidad

Muchos micrófonos direccionales muestran un incremento del sonido en baja frecuencia amedida que la fuente es acercada a la cápsula del mismo. Este fenómeno se conoce como

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efecto de proximidad, y comienza a ser notable cuando la fuente se encuentra a una distancia

aproximada de 30 cm del micrófono, aumentando a medida que la distancia se acorta.

Patrones Polares de Recepción

Los patrones polares de recepción de un micrófono se refiere a los niveles de sensitividad y de

respuesta en frecuencia sobre un circulo de 360º alrededor de él, relativo a comportamientoon-axis. La respuesta on-axis y off-axis de un micrófono es usualmente representada por un

gráfico polar. Este tipo de representación no es más que una serie de círculos concéntricos que

indican los niveles de captación relativos del micrófono. En la figura IV.6, la posición on-axis

se encuentra a 0º grados, mientras que off-axis está a 180º.

Fig.IV.6. Patron polar de recepción.

De acuerdo a su patrón polar de recepción, se destacan cinco tipos de micrófonos:

• Omnidireccional

• Cardioide

• Supercardioide• Hipercardioide

• Figura de ocho

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Omnidireccional

El micrófono ominidireccional capta el sonido uniformemente de todas las direccionesalrededor de él. Generalmete produce un sonido natural y ofrece menos coloración del sonido

en off-axis. Por su característica es una buena opción para ser colocado cerca de losinstrumentos o fuente sonora ya que no tienen mucho efecto de proximidad. Cuando son

utilizados distantes a la fuente, pueden captar las reflexiones que se producen en una sala.

Fig. IV.7. Patrón polar omnidireccional.

Cardioide

Este tipo de micrófono toma su nombre debido a que el patrón polar de recepción luce comoun corazón. Es diseñado para captar sonido principalmente desde el frente (on-axis) y reducir

los niveles, a los lados del mismo (90º y 270º), cerca de 6 dB, mientras que los sonidosproducidos en la parte posterior (180º) son atenuados de 15 a 25 dB. De esta forma se reduce

la captación de ruido y excesiva reverberación o reflexiones en una sala.

Fig. IV.8. Patrón polar cardioide.

Supercardioide

El micrófono supercardioide es menos sensitivo en un punto ubicado a 125º off-axis. Poseemenos sensibilidad a los lados que un micrófono cardiode (tipicamente reduce de 8 a 9 dB) y

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la atenuación del sonido en la parte posterior es de 15 dB. Este tipo de micrófono es utilizado

cuando se requiere más aislamiento de los sonidos laterales al mismo.

Fig.IV.9. Patrón polar supercardioide.

Hipercardioide

El micrófono hipercardiode es utilizado cuando es preciso una máxima atenuación del sonidolateral, como por ejemplo, en una batería donde el hi-hat debe ser aislado del sonido del

redoblante, o simplemente cuando dos músicos se encuentran muy próximos entre sí. El

hipercardioide tiende a disminuir el sonido de reverberación, reflexiones o ruidos, mucho másque los otros modelos de micrófonos, sin embargo mientras que su captación es mínima en

sus laterales, capta más sonido que el cardioide en su parte posterior.

Fig.IV.10. Patrón polar hipercardioide.

Figura de ocho

Es un micrófono direccional que capta sonido de fuentes ubicadas en la parte frontal y

posterior del mismo, mientras que atenúa el sonido en sus partes laterales. Este micrófonoposee efecto de proximidad y es aproximadamente 6 dB mayor que uno de tipo cardioide.

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Fig.IV.11. Patrón polar figura de ocho.

Especificaciones Eléctricas

Las características eléctricas de un micrófono específico se refiere a su sensitividad, señal de

sobrecarga y nivel de ruido.

Sensitividad

La sensitividad es el nivel de salida en voltios que un produce un micrófono, cuando un nivel

de presión sonora estándar (generalmente entre 74 y 94 dB SPL) impacta la cápsula del

mismo. Esta especificación nos dice que tanta amplificación es requerida para llevar lapequeña señal de salida del micrófono a niveles de operación standard. Un micrófono con

mayor sensitividad producirá un nivel de voltaje mayor que uno como menor sensitividad.

Muchos micrófonos modernos tiene mayor sensitividad que los antiguos, por lo tanto poseen

mucho más nivel de salida relativamente. Los micrófonos tipo ribbon generalmente poseen

menor sensitividad que los dinámicos y los de condensador.

Señal de Sobrecarga

Grandes niveles de SPL pueden producir que un micrófono distorsione. La cualidad de unmicrófono para manejar grandes SPL sin distorsión es determinado, principalmente, por su

construcción.

Los micrófonos dinámicos generalmente pueden manejar SPLs de 140 dB o más, mientrasque los de tipo ribbon son los más afectados por grandes niveles pudiendo llegar a dañarse.

Los micrófonos de condensador por lo general no distorsionan la señal, excepto encondiciones extremadamente severas de SPL. En estos casos, la cápsula genera una señal que

sobre carga el preamplificador interno del micrófono, causando esto la distorsión. Esto se

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remedia atenuando la señal de salida de la cápsula por medio de swichtes del propio

micrófono. Sin embargo, al hacer esto se disminuye la calidad del sonido del micrófonopuesto que aumenta el nivel de ruido respecto de la señal.

Nivel de Ruido

Un micrófono, así como todos los circuitos electrónicos, generan ruido. La cantidad de ruido

existente en el circuito de un micrófono es usualmente muy pequeña respecto del ruido del

sistemas de amplificación de sonido. Sin embargo, este ruido puede ser un problema cuandose hacen grabaciones digitales o de fuentes sonoras de bajos SPLs. Es por esto que

actualmente se producen micrófonos con cada vés menos niveles de ruido respecto de laseñal.

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Referencias Bibliográficas del Capitulo IV: Micrófonos

Bruscianelli, Calogero. Electroacústica. Sartenejas, USB, 1992.

Eargle, John. Sound Recording. New York, Litton Educational Publishing, Inc. 1976.

Miles H. David y Philip Williams. Profesional Micrphone Techniques. PRIMEDIA Intertec

Publishing Corp. 1998. Bill Gibson Ed.

Parsons, Mark H.. The Drummer’s Studio Survival Guide. USA Modern Drummer

Publications, Inc. 1996.