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Micrófonos y Principios de Microfoneado
Año 2009
Este apunte fue dividido en Capítulos según el cronograma de clases de la Materia Micrófonos
Capítulo 1: El Micrófono
1. Micrófono - Concepto General1.1 - Introducción1.2 - Transductor1.3 - Concepto de Micrófono
2. Partes de un micrófono2.1 - Cuerpo2.2 - Rejilla de Protección2.3 - Suspensión Interna2.4 - Suspensión Externa/Soporte2.5 - Diafragma2.6 - Transductor2.7 - Conector de salida2.8 - Selección de un micrófono
3. La fuente sonora: Parámetros y Consideraciones3.1 - Ancho de Banda de la Fuente Sonora3.2 - Dinámica de las Señales Involucradas3.3 - Distancias entre la Fuente y los Micrófonos3.4 - Directividad de la Fuente3.5 - Fuentes Indeseadas – Ruidos3.6 - Criterio Artístico para la realización de las tomas
4. El Micrófono: Parámetros y Consideraciones4.1 - Sensibilidad del Micrófono4.2 - Respuesta en Frecuencia del Micrófono4.3 - Máximo SPL Admisible4.4 - Direccionalidad y Patrón Polar del Micrófono4.5 - Efecto Proximidad del Micrófono4.6 - Tipos de Transducciones
i) Micrófonos de Presiónii) Micrófonos de Gradiente de Presióniii) Micrófonos Combinados (de Presión y Gradiente de Presión) iv) Micrófonos Combinados de un Solo Transductor
4.7 - Impedancia4.8 - Conexiones Balanceada y Desbalanceada4.9 - Técnica de Microfoneado Empleada4.10 - Comentarios Finales
1. Micrófono – Concepto General
1.1 - IntroducciónEl micrófono es un dispositivo utilizado por el común de la gente y tiene aplicación en estudios de grabación, sonido en vivo, radio, televisión, telefonía y un sin número de usos, tanto cotidianos como profesionales. Los campos de aplicación y los tipos de micrófonos son muy variados, existiendo cientos de ellos en diferentes formas, tamaños, costos; y hasta diseños para usos especiales. El micrófono constituye la base y el inicio de la música grabada y concebida desde el punto de vista de una señal de audio eléctrica. Así como también forma parte de la cadena de audio básica. Como concepto general puede decirse que dentro del campo del audio, el micrófono es el dispositivo encargado de transformar el sonido a una señal eléctrica.
1.2 - Transductor
Un transductor es un dispositivo capaz de transformar (o transducir) un tipo de energía en otra. En aplicaciones
cotidianas prácticas y otras no tanto siempre hay en juego transductores. Por ejemplo, tal es el caso de un parlante,
el cual transforma la energía eléctrica a su entrada en energía acústica que se emite al aire y se propaga como una
presión sonora. Otro caso de transducción, es el de una celda solar, que convierte energía lumínica en energía
eléctrica. Y así se podrían citar un sin número de casos. El micrófono es un gran ejemplo de esto.
Podemos decir luego, que un transductor es un dispositivo que tiene la propiedad de convertir un tipo de energía en
otro.
1.3 - Concepto de MicrófonoUn micrófono es un “transductor” que convierte energía acústica en energía eléctrica. Por lo cual podemos ver que
realiza la función inversa a un altavoz (que como se dijo antes, estos convierten energía eléctrica en acústica). A
continuación se muestra un esquema explicativo de lo anterior.
FIGURA 1.1
Existen varias formas de lograr la transducción, es decir hay diferentes maneras de llevar a cabo la transformación de
la señal acústica a señal eléctrica; por lo cual hay diferentes tipos de micrófonos.
En el campo del audio profesional básicamente hay dos tipos de transducción importantes, y estas son las únicas que
logran una transducción considerada de “alta fidelidad”. En la actualidad en estudios de grabación y en sonido en
vivo de nivel profesional los micrófonos basados en estos dos principios de transducción son los más utilizados.
Estos dos tipos se conocen como Micrófonos Dinámicos y Micrófonos Capacitivos.
Los micrófonos Dinámicos tienen una forma de funcionamiento y transducción que se basa en un principio
fundamental del electromagnetismo y utilizan un Campo Magnético para llevar a cabo dicha tarea.
Por otro lado los micrófonos Capacitivos basan su transducción y principio de funcionamiento en un Campo Eléctrico.
Más adelante se explican físicamente cada uno de los principios de transducción.
Los micrófonos dinámicos también se conocen en el campo de audio como micrófonos de bobina móvil y los
capacitivos como micrófonos condensers o micrófonos a condensador.
Ambos tipos de transducción tienen sus ventajas y sus desventajas, esto se verá más adelante.
Por último destacamos el hecho de que existen un sin número de aplicaciones y usos de los micrófonos. Nosotros
centraremos el desarrollo de su uso, en el campo profesional.
2. Partes de un MicrófonoTodo micrófono genérico está constituido por varias partes, las cuales se enumeran y explican a continuación.
2.1 - CuerpoEsto lo que vemos por fuera del micrófono, en la mayoría de los casos es metálico. Ya que de esta manera se logra lo
que se denomina una masa a chasis y se consigue una pantalla electrostática que aísla de ruidos electromagnéticos.
Más adelante se comprenderán mejor estos conceptos.
En la siguiente figura se muestra un micrófono clásico de Shure modelo SM 57:
FIGURA 1.2
2.2 - Rejilla de ProtecciónEsta, consta de un filtro interno que está por debajo de la rejilla metálica que vemos, en general es de gomaespuma
de baja densidad. La rejilla reduce el efecto de los movimientos de aire causados por la respiración u origen
atmosférico y a su vez filtra las partículas que están flotando en el aire. Esto se debe a que la mayoría de los
micrófonos de alta calidad son muy sensibles a la contaminación de partículas, sobretodo las de materiales metálicos.
2.3 - Suspensión InternaEsta, vincula la cápsula del micrófono con el cuerpo del mismo. En la cápsula está alojado el transductor en sí.
La función de dicha suspensión es minimizar los ruidos parásitos ocasionados por la manipulación durante su uso,
como ser golpes o maltratos; aunque en determinadas ocasiones dicha suspensión no es suficiente.
Finalmente, podemos decir que la misma, mantiene a la cápsula suspendida dentro del micrófono, como si se tratase
de un amortiguador. Así logra independizar al transductor del cuerpo del micrófono, aunque nunca en su totalidad,
ya que de una u otra forma, siempre estarán ligados.
2.4 - Suspensión Externa/SoporteEl soporte mecánico, se utiliza para evitar que el micrófono se mueva durante su uso y minimiza los ruidos que se
transmiten por vibraciones que no van por el aire. Como es el caso de vibraciones que se propagan por el suelo y
pasan a través del soporte que sostiene al micrófono. Un ejemplo muy común de esto, es cuando un cantante marca
el pulso de la canción con su pie. La vibración por más mínima que sea se propagará por el piso, subiendo por el pie y
soporte del micrófono, produciendo que este se mueva levemente; lo cual hará que la cápsula capte dichas
vibraciones. Aunque una forma de minimizar lo anterior es el uso de alfombras en el piso de los estudios de
grabación, como se dijo, la vibración por más ínfima que sea alcanzará el micrófono.
En la práctica, hay dos tipos de suspensiones externas, las que en la jerga de audio profesional son denominadas
pipas y arañas respectivamente.
Las primeras no aíslan demasiado pero son utilizadas cuando no se requiere tanto de dicha aislación o en
presentaciones en vivo. Y de hecho más que una suspensión son un soporte en sí, el cual está construido de material
plástico y es este, en donde se calza el micrófono. Las pipas a su vez van enroscadas en el trípode que apoya en el
piso.
El segundo tipo de suspensión es más utilizada para micrófonos de alta sensibilidad y en estudios de grabación. La
misma, consiste de un soporte con suspensión incluida, hecha a base de elásticos. Los materiales utilizados para su
construcción son plástico y metal. En las arañas, el micrófono queda prácticamente suspendido, y es por ello que este
tipo de suspensión es la preferida para aislar de vibraciones tales como las mencionadas anteriormente.
En la siguiente figura se muestra el micrófono Rhode K2, en la cual se aprecia su fuente de alimentación y su
suspensión o soporte de tipo araña.
FIGURA 1.3
2.5 - DiafragmaEs una parte del transductor y está destinado a detectar o captar los cambios de presión sonora que produce la
fuente sonora. En general tiene forma circular y es de un material muy delgado.
Las dimensiones y el material del diafragma definen en gran parte la sensibilidad del micrófono, la respuesta en
frecuencia del mismo y las presiones sonoras que soporta. Aunque todos los parámetros mencionados también
dependen de otras variables.
Los materiales utilizados para la construcción de diafragmas son diversos, pero en general, o están hechos de un
material llamado mylar (que es un tipo de aleación plástica) o constituidos por una delgadísima lámina metálica de
forma circular. Algunos son de oro y otros de algún material buen conductor bañado en oro.
El primer caso de diafragma es más utilizado en micrófonos dinámicos y el segundo caso es el que se utiliza en
micrófonos condensers. De todos modos los hay de otros tipos de materiales.
La masa del diafragma también influye en la respuesta en frecuencia del micrófono y en la capacidad del mismo de
soportar mayores o menores presiones sonoras.
En lo que respecta al tamaño cuanto mayor sea el diafragma mejor responderá a bajas frecuencias, ya que en este
caso las longitudes de onda son mayores. Por otro lado, cuanto menor sea dicho diafragma mejor responderá a altas
frecuencias ya que en contrapartida al caso anterior, las longitudes de onda en altas frecuencias son pequeñas.
Debido a que el tamaño del diafragma influye también en la transducción, así como su masa, y su material
constructivo; en el mercado hay micrófonos de todo tipo de diafragmas.
Puede verse entonces, que cualquier tipo de variante en el diafragma influirá sobre la transducción del micrófono, y
es por ello que el mismo, se considera tan importante en la constitución del micrófono, y de hecho es una pieza
fundamental del mismo.
Más adelante se muestran gráficos de los transductores dinámicos y condensers, en donde además se ven y estudian
los diafragmas de los mismos; dando detalles en cada caso particular.
2.6 - TransductorEste componente es el más importante del micrófono y es el que realiza la conversión de las variaciones de presión
sonora emitidas por la fuente en las variaciones de tensión o voltaje que entrega el dispositivo.
La tensión producida en la salida del transductor siempre será proporcional a la presión sonora que ingresa al mismo.
Formas de fabricar o lograr el transductor hay muchas. Como se dijo anteriormente dentro del campo de audio
profesional hay 2 tipos de transductores utilizados. Unos son los transductores basados en el electromagnetismo y
que utilizan un campo magnético para lograr el objetivo. Y otros son los transductores basados en el principio de
capacidad, y que utilizan un campo eléctrico para realizar la transducción.
De todos modos hay muchos otros principios de transducción que se pueden emplear y que de hecho muchos de
ellos siguen siendo utilizados hoy en día para otras aplicaciones.
Entre las otras maneras de poder lograr la transducción mecánico/eléctrica, nos encontramos con: transductores
piezoeléctricos, transductores basados en el principio de resistencia eléctrica, transductores basados en magnetismo
(pero diferentes al de bobina móvil) y algunos otros ya en desuso.
Más adelante en este apunte se ven varios de estos principios de transducción.
2.7 - Conector de salidaEs el lugar de donde sale la señal eléctrica que luego ingresará a la cadena de audio. Todos los micrófonos de nivel
medio a alto en lo que respecta a audio profesional utilizan un conector de salida denominado XLR, que en la jerga
muchas veces suele llamarse Cannon. Aunque su denominación correcta es XLR, se los suele denominar cannon,
porque esta fue la primera marca que fabricó y desarrolló los conectores XLR. EL conector de esta empresa logró
tanta popularidad que la gente lo llamaba por su marca y no por su verdadero nombre.
Este tipo de conector, posee tres terminales y puede llevar tanto señal balanceada como desbalanceada, aunque en
realidad esto depende del micrófono, es decir que la señal sea o no balanceada. Y en parte también depende del
dispositivo que recibe la señal del micrófono.
En el caso de la conexión balanceada los tres terminales del conector llevan diferentes tipos de señales eléctricas. Y
en el caso de la conexión desbalanceada solo hay 2 tipos de señales eléctricas; por lo tanto uno de los tres terminales
queda inutilizado en esta última.
Además de los conectores XLR hay algunos otros tipos de conectores especiales, por ejemplo los conectores Mini
XLR, que poseen algunos micrófonos como ser el Samson Cm11b o el Audio Technica Pro 44.
Otro ejemplo es el conector de 7 pines que posee el micrófono Rhode K2 mostrado anteriormente. El conector a su
salida, el cual posee el tamaño de un XLR, llega por el cable a la fuente de alimentación, y luego de esta, se sale con el
conector XLR común. Dicha fuente posee controles que permiten cambiar parámetros del micrófono y además, le da
alimentación al mismo. También existen conectores XLR estéreo como ser el caso del Rhode NT4.
A continuación se muestran algunos de estos conectores:
FIGURA 1.4
2.8 - Selección de un Micrófono
En la mayoría de los casos prácticos no todos los micrófonos servirán para todas las aplicaciones. Y de hecho, está la
experiencia y el conocimiento del ingeniero en saber elegir qué tipo de micrófonos emplear en cada situación para
poder lograr el mejor resultado posible.
La elección de los micrófonos que se haga dependerá de varios factores como ser: el concepto o criterio artístico que
se desee lograr, el tipo de fuente sonora que tenemos que captar, el ambiente en el cual se desarrolla la toma, la
manera de ejecución o interpretación del músico, el presupuesto, los tipos de micrófonos que tenemos disponibles, y
otros.
Pero en todos los casos es lógico, que estará la capacidad del ingeniero en hacer la mejor y más provechosa elección.
Aunque los micrófonos que tenga a disposición no sean tan buenos, o no sean los más indicados para realizar la tarea
en cuestión.
Los puntos a considerar para la elección del micrófono involucran tanto datos técnicos del micrófono como
parámetros o cuestiones a considerar antes de comenzar a realizar el registro.
Podemos pensar que una parte de la elección dependerá de la fuente que se quiere grabar o registrar y el ambiente
en el cual se encuentra la misma. Y la otra parte de la elección dependerá del micrófono o micrófonos empleados y
su manera de utilizarlos.
De acuerdo a esto, dichos puntos pueden dividirse en 2 grupos. Ellos son:
Consideraciones sobre la Fuente Sonora:- Ancho de Banda de la fuente sonora que se desea captar
- Dinámica las señales involucradas
- Distancias entre la fuente y los micrófonos
- Directividad de la fuente
- Fuentes indeseadas - Ruidos
- Criterio artístico para realizar las tomas
Consideraciones sobre los micrófonos:- Sensibilidad del micrófono
- Respuesta en Frecuencia del micrófono
- Máximo SPL Admisible
- Direccionalidad y Patrón Polar del micrófono
- Efecto Proximidad del micrófono
- Tipo de Transducción empleada
- Impedancia
- Técnica de Microfoneado empleada (si es que las hay)
- Conexión Balanceada y Desbalanceada
Los últimos puntos correspondientes al micrófono son los que se denominan datos técnicos o parámetros del mismo
y uno puede obtenerlos del manual que viene con ellos. En dicho manual se provee al usuario de todas estas
especificaciones técnicas y algunas otras cosas.
Con respecto a los puntos considerados sobre la fuente sonora, no hay en sí, una manera formal de evaluarlos ni de
llevarlos a cabo, pero si hay que darles suma importancia, y en este caso en particular juega mucho la experiencia de
quien desarrolle la tarea.
A continuación en los próximos puntos se ven dichos temas.
3. La Fuente Sonora: Parámetros y ConsideracionesTodos los puntos que se refieren aquí, hacen consideraciones sobre la fuente sonora o instrumento que se desea
registrar y nada tiene que ver el transductor. Cada uno de los parámetros enunciados es de suma importancia para
evaluar la fuente sonora y para lograr el registro que estamos buscando. A continuación se describen cada uno de
ellos.
3.1 - Ancho de Banda de la Fuente Sonora a Captar
Al elegir un micrófono para determinada aplicación, debemos siempre tener en cuenta que tipo de fuente vamos a
grabar o captar. Por ejemplo si uno quisiese grabar un Bombo de batería, debería saber en qué lugar del espectro se
ubica dicho instrumento, cuáles son sus frecuencias o bandas más importantes y a partir de ahí elegir el
correspondiente micrófono.
En el caso del bombo, tenemos que tener en cuenta que las frecuencias en las que trabaja son frecuencias graves por
lo cual el micrófono elegido para registrar dicho instrumento debería ser un micrófono que responda bien en las
bajas frecuencias y además que soporte sin dificultades la presión sonora emitida por dicha fuente.
Por otro lado, si nuestra fuente sonora fuera un Hi Hat tendríamos que considerar que el micrófono debería
responder bien en frecuencias altas y quizás el diafragma debería ser más pequeño.
Y así, en cada caso que se nos presente, hacer siempre la consideración sobre el rango de frecuencias del
instrumento que queremos registrar.
Como conclusión se puede decir que debemos saber el tipo de fuente sonora con la que nos encontramos,
apuntando a cual es el rango de frecuencias que emite y en base a esto elegir un micrófono que responda bien en
ese rango del espectro frecuencial.
3.2 - Dinámica de las señales involucradasComo se mencionó en el punto anterior, a la hora de reproducir o registrar un determinado instrumento es también
importante saber cual es nivel de presión sonora máximo que emitirá el mismo. Lego, en base a esto, elegir un
micrófono que soporte dicha presión sonora. Esto, es básicamente el rango dinámico de la señal a captar, el cual
debe poder atravesar el micrófono sin ninguna dificultad. Si esto no fuera así, es decir que el micrófono no soporte la
presión sonora emitida por la fuente, entonces es muy probable que el diafragma del mismo se deteriore o destruya.
Todos los micrófonos profesionales traen un manual de usuario en el que se puede consultar este parámetro y
muchos otros.
Pero como se dijo al principio, lo importante es saber que presión máxima emitirá la fuente de sonido que
pretendemos microfonear. O de lo contrario, no sabremos cual será el micrófono adecuado para dicha tarea.
3.3 - Distancias entre la Fuente y los Micrófonos
Este punto se verá en detalle en la parte de Técnicas Estéreo, pero destacamos que el tema de consideración de
distancias y ubicación de los micrófonos, es siempre un tema a definir y puede hacer que una toma quede muy
superior a otra.
Con una buena y correcta ubicación de los micrófonos, se logran a veces resultados que de otra manera no serían
posibles, sin importar que tan bueno sea el transductor que se coloque en la aplicación en cuestión.
La distancia del micrófono a la fuente sonora dependerá de la técnica de grabación utilizada. Pero en casos generales
las consideraciones que deben hacerse dependen de las longitudes de onda captadas por el micrófono y las
longitudes de onda emitidas por la fuente en cuestión. Se explicará el caso de las distancias en cada técnica en
particular más adelante.
3.4 - Directividad de la fuenteLa mayoría de las fuentes poseen una manera “direccional” de emitir su sonido; hay muchos ejemplos de esto, tal es
el caso de una trompeta. Sabemos que de frente a ella no se tiene igual percepción de intensidad sonora que si uno
está al costado de la misma. En realidad esto ocurre en todos los casos a la hora de registrar el audio de una fuente.
Por lo cual en el momento de colocar los micrófonos, un punto importante a considerar es en donde tendremos la
mayor emisión sonora del instrumento.
Además, el registro que se logre debe estar bien balanceado, tratando de captar lo mas real y nítido posible el
sonido del instrumento en cuestión. Con lo cual vemos que la directividad de emisión es muy importante y debe ser
sumamente considerada.
En la dirección de máxima emisión de la fuente tendremos un buen volumen para el registro, un sonido más nítido, y
la mejor relación señal/ruido ambiente. Cabe destacar, que estos tres puntos son siempre de suma importancia a la
hora de la grabación.
3.5 - Fuentes Indeseadas – RuidosOtro punto a considerar a la hora de ubicar los micrófonos, es saber si hay fuentes ajenas externas que pueden
arruinar nuestra grabación. Por ejemplo, ruidos de tensión de línea o de transformadores, los cuales son ruidos
eléctricos. En otros casos por ejemplo algún tipo de ruido ambiente, que se filtre al estudio de grabación como ser un
aire acondicionado; o el viento en tomas al aire libre.
Algunos micrófonos poseen filtros para estos casos, refiriéndonos tanto a filtros eléctricos como a filtros acústicos.
De todas maneras, siempre, estará la capacidad del Ingeniero para resolver estas situaciones y en este punto no hay
normas o reglas a seguir, ya que el tema de ruidos es un campo muy amplio.
Lo que si puede decirse, es que hay que tener un ambiente de grabación controlado y silencioso. Por otro lado, si las
tomas son en vivo debemos aislar el micrófono lo mejor posible. En todos los casos prácticos, lidiaremos con ruido
acústico y ruido eléctrico.
Se denomina Ruido Acústico, al ruido que se genera o está en el ambiente en el cual se desarrolla la toma. Y Ruido
Eléctrico al propio ruido interno que poseen los dispositivos debido a sus circuitos electrónicos y también a fuentes
cercanas que emitan ruidos de carácter electromagnético. El primer caso podría ser el cooler de un microprocesador
y el segundo un transformador que este próximo a la sala de grabación.
Ciertos ruidos en la práctica podrán ser minimizados pero nunca eliminados por completo; en el caso de realizar
tomas en exteriores, el viento es un ejemplo de esto.
Por otra parte, en el caso del estudio sucede lo mismo con el ruido propio de los equipos, que en muchas
oportunidades se puede minimizar pero nunca eliminar por completo.
3.6 - Criterio Artístico para realizar las tomasEn lo que respecta a este ítem y tal cual lo dice su enunciado, es de carácter “artístico” por lo tanto, no pueden
hacerse demasiadas apreciaciones al respecto.
Siempre hay una manera de proceder y criterios establecidos de trabajo, pero la elección de todos los puntos que
llevan a la mejor toma dependen de las decisiones que realice el Ingeniero de sonido. Con lo cual, un buen punto de
partida sobre el criterio a utilizar es considerar “a que se quiere apuntar” y “con que calidad de audio se pretende
trabajar”. Como último puede decirse que realmente para desarrollar este punto tendríamos que introducirnos en el
campo de la producción de audio, y de hecho hay muchísimos tipos de criterios a la hora de trabajar, por lo cual no
podemos más que comentar este ítem, ya que escapa al objetivo de esta publicación.
4. El Micrófono: Parámetros y ConsideracionesA continuación se enuncian y explican cada una de las características de los micrófonos, en su totalidad deben
tenerse en cuenta, ya que todas son igualmente importantes a la hora de hacer una buena elección.
4.1 - Sensibilidad del micrófonoLa Sensibilidad es un parámetro que nos da una idea de cuan buena es la transducción que realiza el micrófono en cuestión.La misma se expresa generalmente con la letra S, y es una variable que relaciona la entrada del micrófono con la salida del mismo, es decir nos provee su relación entrada/salida .El parámetro de la sensibilidad viene especificado en las hojas de datos que trae el micrófono, o en el manual de usuario del mismo.
FIGURA 1.5
Si pensamos en un micrófono como el que se muestra en el dibujo, sabemos que la variable de entrada al mismo es
una presión sonora (emitida por la fuente de sonido). Y que la variable de salida es una tensión proporcional a dicha
variación de presión. Esa tensión a la salida del dispositivo es la que nos brinda la señal eléctrica que luego será
amplificada y procesada en la cadena de audio.
Teniendo esto presente podemos decir que la sensibilidad del micrófono se define como:
Sensibilidad del Micrófono S=VP [ vPa ]
En Donde P es la presión a la entrada del micrófono, la cual se mide en pascales y V es la tensión a la salida del
mismo medida en volts.Por lo cual la sensibilidad de un micrófono se expresa en volts por pascal (V/Pa). Otra manera muy difundida de expresar la sensibilidad es en dB referidos a 1 V/Pa. En ese caso, llamando sensibilidad de referencia, Sref = 1 V/Pa, tenemos que la Sensibilidad del Micrófono Expresada en dBs será:
S¿dB=20log10SSRef
[dB ]
Por ejemplo, un micrófono que ante una presión sonora de 0,2 Pa desarrolla una tensión de 1 mV, tendrá una sensibilidad de:
S=0,001 v0,2 Pa
=0,005 [ vp ]La cual expresada en dB será:
S¿dB=20log100,005
1=−46dB
El signo (-) es porque la sensibilidad es menor que la de referencia, es decir debe calcularse el logaritmo de un número menor que 1, lo cual resulta negativo.
A veces, especialmente en especificaciones de micrófonos que llevan muchos años en el mercado, en lugar de utilizar como referencia 1 V/Pa se utiliza 1 V/bar. El bar (microbar) es una unidad de presión igual a 0,1 Pa, por lo
cual la sensibilidad referida a 1 V/bar resulta 20 dB menor (más negativa) que al referirla a 1 V/Pa. Así, en el ejemplo anterior tendríamos que:
S¿dB ref 1v /μbar=−66dB
A continuación se muestran algunos valores de sensibilidad de micrófonos utilizados profesionalmente; notar que no
se expresa exactamente igual en todos los casos:
SHURE SM57: Sensitivity (at 1,000 Hz) Open Circuit Voltage: –54.5 dBV/Pa* (1.9 mV)
*(1 Pa = 94 dB SPL)
AKG D112: Sensitivity: 1.8 mV/Pa; -55 dB (re 1 V)
RODE NT1-A: Sensitivity: -31.9 dB re 1volt/pascal 25 mV @ 94dB SPL +/- 2 dB
Para terminar de cerrar el concepto de Sensibilidad y ver su aplicación en la práctica veamos lo siguiente:
Supongamos efectuar una toma con el micrófono del ejemplo anterior cuya sensibilidad era S = -46 dB. Y por otro lado la fuente que deseamos captar tiene una Presión Sonora de 94 dB.Entonces, cuanto será la tensión que nos proporcionara el micrófono en este caso?Sabemos que la fuente sonora produce un NPS = 94 dB. Y recordamos que:
NPS=20 log 10PPRef
(donde Pref es la presión de referencia, la cual era de 20 Pa). Entonces podríamos saber la presión asociada a dicho NPS. Una vez calculada dicha presión, y valiéndonos de la sensibilidad asociada al micrófono podemos finalmente obtener la tensión a la salida del mismo.Ahora bien, nos interesa obtener P, rescribiendo la fórmula del NPS de manera inversa y despejando la presión llegamos a que:
P=PRef .10NPS20
Con lo cual, resulta que para un NPS = 94 dB tenemos que la presión asociada al mismo es de P = 1 Pa.
Por último como sabemos que la Sensibilidad del micrófono era de S=0,005[ vp ] podemos entonces decir que la
tensión a la salida del mismo será:
V=S x P=0,005[ vp ] x 1 [Pa ]=0,005[ v]
La señal de tensión de los micrófonos es, normalmente, muy pequeña (salvo para niveles de presión sonora muy
altos), lo cual implica que está muy expuesta a los ruidos eléctricos. Por esta razón es preciso utilizar cables y
conexiones de excelente calidad para los micrófonos, así como equipos y preamplificadores de bajo ruido.
Como último se destaca el hecho de que la especificación de Sensibilidad es un Dato Técnico del micrófono y que
todos los micrófonos de uso profesional deberían traerlo. De hecho está dentro de los parámetros más relevantes del
transductor.
4.2 - Respuesta en Frecuencia del micrófonoEste es otro dato técnico del micrófono y de hecho tan importante como la Sensibilidad.
La especificación de respuesta en frecuencia generalmente suele darse en forma gráfica, aunque hay algunos
fabricantes que la especifican con números.
En la mayoría de los casos si el micrófono es bueno, este parámetro será provisto en una curva.
La Respuesta en Frecuencia nos dice como varía la sensibilidad del micrófono en función de la frecuencia. En este
caso la Sensibilidad está expresada en decibeles.
De acuerdo a conocer este parámetro entonces sabremos para qué rango de frecuencias es útil el micrófono que
tenemos. O para elegir un micrófono que funcione bien dentro del rango de frecuencias que nos interesan registrar.
Por ejemplo seria desacertado e incorrecto utilizar un micrófono que responde mal en los graves para grabar un bajo
o un bombo de batería. Y quizás sería acertado utilizarlo para registrar un hi hat.
A continuación se muestran las dos formas de especificar la Respuesta en Frecuencia del micrófono:
Especificación Numérica: Frequency Response: 20 Hz~20 kHz @ ± 3 dB
Especificación Gráfica:
FIGURA 1.6
El aspecto típico de la respuesta en frecuencia de un micrófono es el que se observa en la Figura 1.6, en esta puede observarse que la respuesta no es plana, vale decir que no es constante con la frecuencia. Esto significa que ante dos sonidos de diferente frecuencia, por ejemplo 30 Hz y 10 KHz, pero idéntica amplitud, el micrófono generará tensiones diferentes de salida. En este ejemplo, la sensibilidad para 30 Hz es de -50 dB, mientras que para 10 KHz es de - 40 dB, lo cual hace una diferencia de 10 dB. Esto implica que la tensión generada por el micrófono a 10 KHz será (a cálculo hecho) más de 3 veces mayor que la generada a 30 Hz. Por otro lado en la respuesta se nota cierta irregularidad (fluctuaciones) en alta frecuencia.Esto es una consecuencia directa de que la longitud de onda a esas frecuencias ya es comparable al tamaño del micrófono (por ejemplo a 10 KHz la longitud de onda es de 3,45 cm), lo cual hace que el propio micrófono interfiera en el campo sonoro causando el equivalente de “sombras” acústicas sobre sí mismo, que dependen mucho de la longitud de onda. Finalmente, se aprecia que existe una banda de frecuencias, que en el ejemplo abarca desde alrededor de 50 Hz hasta unos 15.000 Hz, en que la respuesta es bastante plana. Los extremos se denominan respectivamente frecuencia de corte inferior y frecuencia de corte superior, y se definen como aquellas frecuencias por debajo de la cual y por encima de la cual la sensibilidad cae 3 dB por debajo del valor a 1 KHz (en este ejemplo).
Por otro lado, cuando se desea dar una idea rápida de la respuesta en frecuencia de un micrófono, se especifican las frecuencias inferior de corte y superior de corte, lo cual en general es suficiente para decidir si un micrófono es o no adecuado para determinada aplicación.Esta última manera de expresar la respuesta en frecuencia del micrófono es la forma numérica mostrada y enunciada anteriormente. Y no es tan precisa como en el caso de expresarla por medio de una gráfica que muestra la curva de respuesta en su totalidad.
4.3 - Máximo SPL AdmisibleEste es otro parámetro que provee el fabricante del micrófono. Simplemente y como su nombre lo indica este
parámetro nos brinda el máximo nivel de presión sonora admisible por el micrófono.
A continuación se muestran algunos ejemplos de micrófonos tradicionales en el audio profesional:
RODE NT1-A: Maximum SPL: 137 dB (@ 1% THD into 1kΩ)SHURE BETA 52 A: Maximum SPL 174 dB at 1000 Hz (calculated)AKG C 414 EB: Max. Sound Pressure for 0.5 % THD: f=1KHz to 10 KHz = 1600 μb ≡ 160 Pa ≡ 138 dB SPL
Puede notarse que en la mayoría de los casos mostrados, se agrega al lado del valor en decibeles, cuanto es la
distorsión armónica que tiene el micrófono a ese valor de presión y a veces también es común proveer de la
frecuencia a la cual se realizó la medición.
En el caso del Rode NT1 se da además la impedancia de carga para el micrófono, y se ve que el THD es de 1% cuando
el micrófono tiene aplicado un NPS de 137 dB, que es el máximo permitido.
4.4 - Direccionalidad y Patrón Polar del micrófonoEste punto está desarrollado en subitems, ya que merece una explicación un tanto más detallada que lo anterior. La
direccionalidad de un micrófono es expresada por el patrón polar del mismo y en conjunto con la sensibilidad y la
respuesta en frecuencia son los parámetros más relevantes de un micrófono.
A continuación se explican el patrón polar, las variaciones del mismo con la frecuencia, y los tipos de patrones
polares existentes el campo de audio.
i) Patrón Polar:Como se dijo una de las características más importantes de los micrófonos es la direccionalidad que ellos poseen.
Debido a su construcción y a principios acústicos, la Sensibilidad de un micrófono varía según el ángulo de captación
respecto de su eje, es decir dependerá de donde proviene el sonido. La idea aquí, es que el micrófono no tomará con
la misma intensidad, por ejemplo, a una fuente que se encuentra frente a él, a otra que se encuentra detrás de él y
más alejada.
En el siguiente esquema podemos visualizar una situación en la que se incide sobre el micrófono desde diferentes
direcciones:
FIGURA 1.7
Las características direccionales de un micrófono se indican por medio de un diagrama llamado Diagrama Polar,
Diagrama Direccional del micrófono, o simplemente Patrón Polar.
Estos diagramas son provistos por el fabricante del micrófono y brindan información de cómo es la captación del
mismo en diferentes ángulos respecto de un eje central. Se toma como ángulo cero la posición frente al micrófono
situado sobre el eje longitudinal del mismo.
Dos diagramas de diferentes de Patrones polares se muestran en la siguiente figura:
FIGURA 1.8
Como se dijo entonces, el diagrama polar sirve para indicarnos como varía la sensibilidad del micrófono en función
del ángulo entre la fuente sonora y el Eje principal del mismo (es decir la dirección de máxima sensibilidad del
micrófono).
En el 1er diagrama de la figura anterior, puede verse que la sensibilidad del micrófono es de 6 dB menor que en el eje
principal si nos encontramos a 90° de dicho eje. Es decir parados frente al micrófono tendremos una sensibilidad de 6
dB mayor que si nos paramos perpendicular al mismo.
En el 2do diagrama la sensibilidad es la misma para cualquier ángulo de la fuente, siempre y cuando se conserve el
radio al centro del micrófono.
El primer caso se conoce en la jerga de audio como patrón polar cardioide y el segundo caso como patrón polar
omnidireccional.
En base al patrón polar entonces podemos saber si el micrófono en cuestión nos sirve para la aplicación requerida. Y
a su vez cuando necesitamos realizar determinada tarea sabremos cual es el micrófono más adecuado para dicho uso
basándonos en su patrón de captación.
ii) Tipos de Patrones Polares:En la figura anterior mostramos 2 patrones direccionales bastante divulgados en la industria de la música, veremos a
continuación como se clasifican.
Dentro de los patrones de captación de los micrófonos, en el campo de audio profesional hay 3 tipos mayormente
utilizados.
Estos son: Patrones Unidireccionales, Patrones Bidireccionales, y Patrones Omnidireccionales.
La primer familia es un tipo de patrón que tiene la mayor Sensibilidad en solo una dirección de captación.
La segunda familia tiene la mayor sensibilidad de captación en dos posibles direcciones.
Y la tercer familia tiene la particularidad de que el micrófono posee igual sensibilidad en todas las posibles
direcciones de captación. Es decir tomará con la misma intensidad sin importar el ángulo desde el que se lo radie.
Puede verse que cada familia hace referencia a su nombre por la forma de captar que tiene el micrófono en cuestión.
Se han popularizado varios patrones direccionales, cada uno destinado a un tipo dado de aplicaciones. En la jerga
profesional se deja de lado las familias de micrófonos y casi siempre se hace mención solo a tres tipos de micrófonos,
conocidos como micrófonos cardioides, micrófonos de figura de ocho y micrófonos omnidireccionales.
El patrón omnidireccional, y cuyo diagrama polar se ilustro anteriormente en la Figura 1.8 tiene la misma sensibilidad
en todas las direcciones, por lo cual no requiere ser enfocado hacia la fuente. Es decir en cualquier lugar en donde se
ubique la fuente, el micrófono la captará; y si dicha fuente se mueve en un radio contaste la sensibilidad del
micrófono será la misma para todos los casos, con lo cual también la tensión a la salida del mismo.
Este tipo de micrófono se utiliza precisamente cuando se requiere captar sonido ambiental, sin importar su
procedencia. Los micrófonos omnidireccionales, en general tienen menor variación del patrón polar con la
frecuencia, razón por la cual no “colorean” el sonido proveniente de direcciones diferentes del eje principal, es decir
no presentan picos importantes en la respuesta en frecuencia.
Siguiendo con los demás patrones, tenemos el patrón cardioide. Este también fue ilustrado en la Figura 1.8.
Estos micrófonos son bastante direccionales, reduciéndose muchísimo su sensibilidad en la dirección opuesta a la
principal (a 180º). Una de las mayores aplicaciones del patrón cardioide es la de tomar sonido de una fuente
determinada cuya posición es bastante estable, como por ejemplo un instrumento musical, rechazando lo más
posible los sonidos provenientes de otros lugares. Así, la captación del ruido ambiente se reducirá
considerablemente, ya que el ruido es multidireccional, es decir que proviene de todas las direcciones. Un micrófono
omnidireccional, lo captará en su totalidad, mientras que uno cardioide tomará sólo una parte de dicho ruido.
Este tipo de micrófonos es muy utilizado por cantantes en sonido en vivo, ya que del lado del cantante se tiene la
máxima sensibilidad y por ende la máxima captación posible del micrófono, y del lado opuesto al cantante se tiene
sensibilidad nula, por lo cual el público se rechazará, y no llegará a los altavoces.
Otro patrón polar difundido es el figura de ocho, llamado así por tener la forma de un 8, dicho patrón se ilustra en la
siguiente figura:
FIGURA 1.9
Este tipo de micrófono se denomina también bidireccional, como su familia lo indica, y es fuertemente direccional en
las dos direcciones paralelas al eje principal.
En la dirección perpendicular a este eje, por el contrario, la sensibilidad es nula, lo que permite eliminar casi por
completo la captación de ruidos provenientes de dichas direcciones.
Dado que estos micrófonos se caracterizan por rechazar las señales acústicas provenientes de los lados de una
fuente, son útiles para minimizar la captación de señal proveniente de un músico o cantante que se encuentra al
lado del que se pretende registrar con el micrófono.
También se utilizan para grabaciones estereofónicas (cuando se pretende crear la imagen sonora estéreo
directamente desde la grabación y no por mezcla posterior), colocando para ello dos micrófonos a 90º entre sí. De
esta forma, la señal captada por cada micrófono será rechazada por el otro, contribuyendo a crear una mayor
independencia o separación de los canales. Este tipo de usos se verá más adelante en la parte de Técnicas Estéreo de
Grabación.
Además de los patrones más difundidos que hasta acá hemos descripto, existen en el mercado micrófonos con otros
patrones polares.
Uno muy difundido, es por ejemplo el Patrón Subcardioide, su comportamiento es idéntico al cardioide pero menos
direccional que el mismo, la curva del patrón es más ancha.
Dentro de la misma familia también tenemos el Patrón Hipercardioide, es también similar al cardioide pero con su
ángulo de captación aún menor (más direccional que el cardioide), esto se logra a costa de la existencia de un
pequeño lóbulo en la dirección opuesta a la principal o de mayor sensibilidad. Se utiliza en general cuando se quiere
captar una única fuente y se requiere de mucha direccionalidad para conseguirlo.
Dentro de esta misma línea tenemos el Patrón Supercardioide, este es un poco menos direccional que el
hipercardioide pero más direccional que el cardioide y también presenta un pequeño lóbulo trasero.
Otro patrón utilizado dentro de los direccionales es el Patrón Lobular, el cual es altamente direccional, con un lóbulo
que abarca ángulos de captación tan cerrados como 90º. La aplicación de estos micrófonos es bastante específica, y
conviene en cada caso aplicarlos según las indicaciones del fabricante. Más adelante se verán micrófonos y
aplicaciones que hacen uso de estas características.
A continuación se muestran los patrones polares Supercardioide, Hypercardioide y Subcardioide. El patrón lobular se
deja para más adelante cuando se trate el micrófono de Cañón (dentro de micrófonos altamente direccionales).
Notar también que el supercardioide y el hipercardioide tienen la característica de tener puntos ciegos en los 120
grados, y que por otro lado el Subcardioide no posee puntos ciegos.
Se denomina puntos ciegos, a aquellos en los que el transductor tiene sensibilidad nula, y por ende si la fuente
sonora arriba desde dicha dirección, entonces el micrófono no verá (o estará ciego) a dicha fuente.
FIGURA 1.10
iii) Variación del Patrón Polar con la Frecuencia:Hay otra cuestión muy importante con respecto al patrón de captación del micrófono y es el hecho de que este varía
notablemente con la frecuencia. Es decir es dependiente de la misma.
En base a esto, se puede decir que el micrófono modifica su patrón de captación de acuerdo a la frecuencia de la
fuente sonora.
El patrón polar cambia , debido a que para altas frecuencias, la longitud de onda es pequeña, comparable al tamaño
del propio micrófono, que proyecta sobre sí mismo “sombras” acústicas que dependen de la orientación y de la
longitud de onda (y por lo tanto de la frecuencia). Esto ya había sido comentado anteriormente.
En la siguiente figura se repite el diagrama polar cardioide mostrado en la Figura 1.8 pero incluyendo ahora otras dos
frecuencias.
FIGURA 1.11
Puede verse que el patrón polar cambia bastante con la variación de frecuencia de la fuente sonora. Si captásemos
sonidos laterales, estos resultarán “filtrados”, acentuándose algunas frecuencias por sobre otras, lo cual implicará
que dichos sonidos laterales estarán bastante distorsionados, o “coloreados”. Los micrófonos cardioides de mejor
calidad están diseñados para evitar lo más posible estas fluctuaciones con la frecuencia de sus patrones polares.
Notar que el micrófono se vuelve “más direccional” en altas frecuencias. Y a su vez pierde su característica de
rechazo en la posición opuesta a la de máxima sensibilidad, esto se nota en la curva de los 8 KHz. Para frecuencias
presentes en la fuente sonora mayores a los 8 KHz, se acentuará más aun este efecto.
Cabe destacar que en general, los micrófonos direccionales (cardioides, figura de ocho, hipercardioides, etc.) tienen
peor respuesta en frecuencia que los omnidireccionales. Esto se debe a que según se mostraba en la Figura 1.11, el
patrón polar de los direccionales varía mucho con la frecuencia, y por lo tanto para direcciones diferentes de la
principal la respuesta en frecuencia tiene fluctuaciones más importantes que para la dirección a la de mayor
sensibilidad. El resultado de esto es que el sonido proveniente de los costados no sólo estará más atenuado que el
que proviene del frente (precisamente por la direccionalidad) sino que como se dijo, se verá más afectado en
frecuencia, y por ende decimos que dicho sonido estará “coloreado”, lo cual se traduce en un cambio tímbrico del
audio registrado. Puede ser que, por ejemplo, tendrá tendencia a enfatizar los graves, u otras frecuencias específicas,
produciendo respectivamente un sonido más sordo o algo metálico, a continuación se muestra en la siguiente Figura
un ejemplo de esto
FIGURA 1.12
En la Figura se muestra la Respuesta en Frecuencia de un micrófono direccional típico para diferentes ángulos de
captación respecto a la dirección principal: 0º, 45º y 90º. Según se puede apreciar, las irregularidades en alta
frecuencia se hacen mayores, a medida que se incrementa la frecuencia tal cual se explico anteriormente,
introduciendo esto una gran distorsión en la señal captada.
En los mejores micrófonos, este detalle es tenido en cuenta, de modo que el patrón polar resulte más uniforme con
la frecuencia, con lo cual el sonido proveniente de los costados sólo sonará más débil, y no además distorsionado.
4.5 - Efecto Proximidad del micrófonoEste efecto ocurre solamente en los micrófonos que poseen patrón polar de captación direccional y se produce
debido a la proximidad entre el micrófono y la fuente sonora.
Los micrófonos cardioides, debido a su característica direccional, tienen la particularidad de que cuando la fuente se
aproxima mucho a ellos (en general aprox. a partir de los 5 cm), la respuesta en frecuencia cambia, aumentando la
sensibilidad en las bajas frecuencias del transductor.
De esta manera cuando el micrófono esta cercano a la fuente sonora la respuesta en frecuencia tiene una nueva
curva, la cual viene indicada por el fabricante del micrófono.
Este fenómeno en el que se modifica la respuesta en frecuencia de acuerdo a la proximidad entre la fuente y el
micrófono se llama justamente, Efecto Proximidad. Este efecto, es, por ejemplo utilizado por los cantantes para
engrosar el tono de su voz.
Así como los cardioides, los de patrón figura de ocho exhiben también el efecto de proximidad (por ser
direccionales), aumentando la sensibilidad a los graves cuando la fuente se acerca mucho al micrófono.
A continuación se muestran algunas curvas de respuesta en frecuencia de diferentes micrófonos exhibiendo el efecto
proximidad:
FIGURA 1.13 a: SHURE BETA 52A
FIGURA 1.13 b: BEYERDYNAMIC M 422
4.6 - Tipos de TransduccionesCon la excepción de unos pocos modelos, todos los micrófonos prácticos hacen la conversión de energía acústica a
energía eléctrica a través de vibraciones mecánicas como respuestas a ondas sonoras de un fino y ligero diafragma.
En general, este diafragma tendrá forma circular como se dijo, y estará sujeto a su periferia, aunque pueden
presentarse otras formas, como ser los micrófonos de cinta que se verán oportunamente.
Aparece por lo tanto que la conversión de energía tiene lugar en dos etapas, aunque, por supuesto, ocurren
simultáneamente, esto es: de acústica a mecánica y de mecánica a eléctrica.
La segunda etapa puede utilizar cualquiera de las formas del principio de generador eléctrico, y los micrófonos
tienden a ser clasificados en la práctica, por ejemplo como: de bobina móvil, de condensador, piezoeléctrico, etc. Sin
embargo, antes de describir cada una de esas categorías de transductores mecánico/eléctricos en detalle será lógico
distinguir entre las tres maneras principales por la que los micrófonos de cualquier tipo de transductor obtienen
energía de la onda sonora. Es decir aquí nos centramos en la conversión acústica a mecánica. Y veremos las
diferentes formas en que se realiza dicha transducción.
Las tres maneras posibles para esta transducción se denominan respectivamente de Efecto de Presión, de Efecto de Gradiente (o velocidad) de Presión y de Efecto Combinado.A continuación se describen cada uno de los tres principios:
i) Micrófonos de PresiónLa característica que diferencia a los micrófonos de presión del resto es que la superficie posterior del diafragma está
sellada de tal manera que la fuerza que actúa, es simplemente la de la presión momentánea del aire en la parte
frontal. Esto se ilustra en la siguiente figura:
FIGURA 1.14
Un pequeño agujero de ventilación atraviesa la carcasa para igualar las presiones de aire exterior e interior.
Entonces, las oscilaciones de presión externa, de la onda incidente, que están por encima y debajo de la presión
atmosférica normal, provocarán al diafragma un movimiento hacia dentro y hacia afuera. La fuerza ejercida en el
diafragma es igual al producto de la presión del sonido (por unidad de superficie) y la superficie del diafragma, y es
fundamentalmente independiente de la frecuencia.
Al menos en bajas frecuencias (donde la longitud de onda es grande) la fuerza ejercida será la misma para todos los
ángulos de incidencia. Por lo tanto, un gráfico de la respuesta polar del micrófono que mide el voltaje de salida para
un SPL (nivel de presión sonora) dado, con llegada a todos los ángulos de captación en un plano establecido, formará
un círculo perfecto, como se vio al explicar el patrón polar omnidireccional. Por simetría, con la típica construcción
circular de la carcasa, se aplicará el mismo gráfico circular en todos los planos sobre los ejes del micrófono, y así su
modelo de directividad tridimensional es una esfera, como se muestra en la figura a continuación. Un micrófono que
funcione puramente a presión es, por lo tanto, no-direccional y se conoce como omnidireccional.
FIGURA 1.15
Esta sencilla explicación comienza a fallar en altas frecuencias a medida que la longitud de onda se aproxima a las
dimensiones de la caja del micrófono. El micrófono actúa entonces como obstáculo para la onda de sonido y entran
en juego dos factores de interferencia, ambos tienden a reducir la salida eléctrica para los sonidos que llegan en
ángulos oblicuos, en comparación con aquellos que llegan en el eje. Esto se aprecia en el siguiente esquema:
FIGURA 1.16
En la figura anterior puede verse que para frecuencias graves cuyas longitudes de onda son grandes en comparación
con el diafragma del micrófono, la incidencia de dicha presión sonora hace que todo el frente de onda trate de mover
al diafragma en única dirección. En el caso de frecuencias altas cuyas longitudes de onda son cortas y comparables al
tamaño de la cápsula puede verse que el frente de onda de la presión sonora produce una incidencia que trata de
mover al diafragma de diferentes maneras. Es decir, la onda de frecuencia aguda al incidir en diagonal sobre el
diafragma produce en el mismo momento, presión y contrapresión sobre él. Eso no ocurre en el caso de frecuencias
graves ya que aunque la incidencia de la señal sea en diagonal, el efecto sobre el diafragma siempre será de una
presión.
Además, cabe destacar que la incidencia oblicua de las ondas de alta frecuencia produce que la fase ya no sea
uniforme a través de toda la superficie del diafragma. Esto lleva a una cancelación parcial en dichas frecuencias y
reduce la salida eléctrica del micrófono. Estos efectos son progresivamente más acusados en longitudes de onda más
cortas y por ello los micrófonos que funcionan bajo el principio de presión generalmente se convierten más
estrechamente unidireccionales con el incremento de la frecuencia. Ver para esto el punto 4.4 del apunte.
Por último debemos notar que el efecto de la direccionalidad del micrófono en función de la frecuencia es puramente
físico, sin tener en cuenta el tipo de transductor, y está relacionado estrictamente a la proporción D/λ, en donde D es
el diámetro del diafragma del micrófono y λ es la longitud de onda de la señal incidente.
Así, este aumento de directividad en altas frecuencias tiene diversas consecuencias prácticas, por ejemplo cuando se
busca un balance tonal menos vivo del sonido directo. En este caso el usuario puede inclinar o girar el ángulo del
micrófono para proporcionar una cantidad controlada de atenuación de agudos. Por otro lado en el caso de
captación de otras voces o instrumentos fuera del eje del micrófono puede haber un mayor énfasis en bajos o graves
puesto que estos llegan en ángulos para los que están atenuadas las frecuencias agudas.
ii) Micrófonos de Gradiente de Presión Ciertos micrófonos, como ser por ejemplo el micrófono de cinta que veremos más adelante, están construidos con
ambas superficies del diafragma igualmente abiertas al aire. Por lo tanto, la fuerza efectiva en el diafragma en todo
momento no se debe simplemente a la presión de sonido en la parte frontal sino a la diferencia de presión o
Gradiente de Presión entre la parte frontal y la posterior. Esto tiene una importante relación con la directividad del
micrófono como puede observarse en la siguiente figura:
FIGURA 1.17
En la figura se muestra que el diafragma del micrófono en este caso queda expuesto a la presión sonora en ambas
caras, con lo cual la señal eléctrica resultante depende de la diferencia entre las presiones que se ejercen sobre
ambas caras del diafragma; aunque dichas presiones sean la descomposición de la señal de arribo.
A su vez, notar que al igual que en el transductor de presión también aquí, la presión atmosférica queda balanceada
a ambos lados del diafragma por lo cual, el transductor de gradiente de presión solo registrará presión sonora.
Este tipo de transducción da origen al patrón polar conocido como figura de ocho, en el cual el micrófono tiene la
máxima sensibilidad en la dirección perpendicular al diafragma y sensibilidad nula en las direcciones paralelas al
mismo.
Nuevamente por simetría y con la típica construcción circular de la carcasa podrá aplicarse el mismo gráfico del figura
de ocho en todos los planos sobre los ejes del micrófono y así su modelo de directividad tridimensional son dos
esferas situadas en la parte frontal y trasera del diafragma.
Por último, al igual que en los transductores de presión, los de gradiente de presión se verán afectados con el
incremento de la frecuencia, produciendo esto una modificación en el patrón polar del micrófono tal como se
comentó en el punto 4.4 del apunte. Y dicho fenómeno está dado por el mismo principio físico explicado en los
transductores de presión, por lo cual no será repetido aquí. A continuación se muestra el patrón figura de ocho en
tres dimensiones el cual es generado por medio de un transductor de gradiente de presión.
FIGURA 1.18
iii) Micrófonos Combinados (de Presión y Gradiente de Presión) A partir de los años ’40 del siglo pasado, comenzó a desarrollarse una completa variedad de micrófonos
direccionales, cuando se presentaron modelos que combinaban las características de funcionamiento de presión y de
gradiente de presión. Los primeros simplemente incorporaban, dentro de una misma caja, cápsulas de micrófonos de
presión (omnidireccionales) y de gradiente de presión (figura de ocho) independientes. Se ubicaban de tal manera
que combinados generaban varios tipos de patrones direccionales.
A continuación daremos una explicación de cómo era este principio de combinación basándonos en la figura 1.18
mostrada aquí debajo. En la misma, se representa la suma de un patrón figura de ocho con un omnidireccional la cual
da como resultado el patrón cardioide, veamos cómo es esto:
Haciendo las sensibilidades axiales de las dos unidades iguales, digamos un valor de sensibilidad “A”, y sumando sus
salidas eléctricas juntas se obtenía un diagrama polar combinado.
FIGURA 1.19
En la parte frontal (a la izquierda del dibujo) las salidas de los dos elementos OA y OB están en fase y se sumarán para
dar una salida combinada OC, que alcanza un valor máximo de 2A a 0°.
Luego si nos movemos del eje axial del micrófono, a 90° la salida del elemento de gradiente de presión OB ha caído
hasta cero, y la salida combinada se reduce a un valor de A (-6 dBs que en la dirección de máxima sensibilidad).
Como último caso tenemos que si nos situamos en 180° (parte trasera del micrófono) la señal del transductor de
gradiente de presión está en fase invertida y cancelará la contribución del elemento de presión para reducir la
combinación de salida a cero.
Esto puede entenderse mejor valiéndose de la siguiente figura:
FIGURA 1.20
El resultado es el modelo en forma de corazón mostrado en la anterior figura y da origen al patrón polar cardioide
tan difundido.
Nuevamente por simetría y con la típica construcción circular de la carcasa podrá aplicarse el mismo gráfico del
patrón cardioide en todos los planos sobre los ejes del micrófono y así su modelo de directividad tridimensional es el
que se muestra a continuación. Este, tiene la forma de un corazón o manzana, y el punto de rechazo o punto ciego
del micrófono se encuentra en la parte trasera del mismo, es decir a 180 grados del frente del micrófono. En donde
estaría ubicado el cabo o tallo en una manzana.
FIGURA 1.21
Por otro lado, sí se introducen algunos recursos para adaptar las sensibilidades axiales relativas de ambos tipos de
transductores (presión y gradiente de presión) pueden obtenerse varios diagramas polares intermedios del tipo de
los ya mostrados y comentados arriba, como ser el hipercardioide.
La combinación de ambos patrones puede expresarse por una fórmula matemática general para el cambio de
respuesta con los ángulos de cualquier micrófono que combine el funcionamiento por presión y gradiente de presión,
y esta es:x=A+B cosθ
En base a dicha ecuación y considerando los diferentes casos de combinación tenemos:
1.- Haciendo B = 0 sale el modelo omnidireccional, y queda un circulo de radio A.
2.- Haciendo A = 0 sale el modelo de figura de ocho, con un valor máximo de B en 0° y 180°.
3.- Haciendo A = B se obtiene el modelo cardioide mostrado en la figura anterior.
4.- Haciendo B progresivamente mayor que A se cambia el diagrama polar variando entre cardioides y figuras de
ocho.
Por ejemplo, cuando B = 2A aproximadamente, aparece un pequeño lóbulo en la parte trasera y el diagrama en este
caso es el de un Supercardioide. Cuando B = 3A el lóbulo trasero es mayor y el diagrama es el Hipercardioide.
Todos estos modelos de directividad básicos tienen características que los hacen idóneos para diferentes aplicaciones
en la microfónia. Algunas de estas características están enumeradas en la tabla que se muestra a continuación:
TABLA 1.1
Traducimos y explicamos aquí algunos de los parámetros más relevantes de la tabla anterior, y además, para
destacar la importancia de la misma:
Salida a 90° rel 0° (dB) - Relative output at 90°: Muestra que el supercardioide tiene una mejor fuente lateral de
rechazo que el cardioide y el subcardioide, el Hipercardioide es mejor todavía y el de figura de ocho es el mejor de
todos.
Salida a 180° rel 0° (dB) - Relative output at 180°: muestra que el supercardioide tiene mejor rechazo al sonido
procedente de la parte de atrás que el hipercardioide pero el cardioide es el mejor de todos en el rechazo a 180°
Angulo en el que la salida es cero - Angle at which output = zero: muestra para que ángulos se tiene un mejor
rechazo de las fuentes de sonido no deseadas que toman partido.
Eficacia para energía aleatorias (REE) - Random efficiency: muestra la fracción de todo sonido reproducido en
comparación con el omnidireccional para el que REE = 1. El de figura de ocho y el cardioide responden solo a un
tercio del total de los sonidos aleatorios, el Hipercardioide solo a un cuarto y el Supercardioide a ligeramente más de
un cuarto.
Factor distancia (DF) – Distance factor: esto es un corolario de lo anterior y muestra el incremento de distancia
desde la fuente a la que se pueden colocar los diferentes micrófonos direccionales para una relación axial (directo) a
aleatorio de sonido captado en comparación con el omnidireccional para el que DF = 1.
Se observa que el de figura de ocho y el de cardioide pueden colocarse 1,7 veces, el Subcardioide a 1,3, el
Hipercardioide 2 veces y el Supercardioide 1,9 veces más lejos que un omnidireccional para la misma cantidad de
sonido ambiente percibido. Este efecto se ilustra en la siguiente figura.
FIGURA 1.22
iv) Micrófonos Combinados de un Solo TransductorEn lugar de combinar físicamente diferentes elementos microfónicos en una sola caja, lo que supuso que los
primeros cardioides fueran muy voluminosos y pocos fiables, los diseños posteriores utilizaron diafragma duales o
técnicas de retardo acústico (cambio de fase) en una sola cápsula.
El principio del diafragma doble o dual fue presentado por Braunmühl y Weber de Neumann y consta de diafragmas
idénticos a cada lado de un bloque central que tiene unos agujeros abiertos a lo largo de todo el recorrido para
proporcionar el funcionamiento de gradiente de presión. También, posee unos cortes sólo en parte de su recorrido
para actuar como cámaras de “rigidez acústica”.
Actualmente son muy comunes los micrófonos cardioides con un solo diafragma, en los que un sistema de redes de
retardo acústico produce la relación de fase requerida. El siguiente esquema muestra el mecanismo de estos tipos de
transductores:
FIGURA 1.23
El principio de este mecanismo es equivalente a combinar un transductor de gradiente de presión con uno de
presión, solo que en este caso, ambas transducciones se realizan simultáneamente sobre un único diafragma.
Puede verse que el diafragma está expuesto de ambos lados a la presión sonora. De un lado se deja totalmente
abierto al aire y del otro lado le llega la energía acústica por medio de unos orificios. Estos van guiando la onda
sonora de presión hasta llegar a la otra cara del diafragma funcionando como retardadores acústicos. En el dibujo se
muestra de una manera sencilla pero algunos micrófonos poseen laberintos acústicos mucho más complejos.
Aquí, explicaremos solamente este método, el cual posee sólo un diafragma y un retardador acústico muy sencillo.
De todos modos son muchas las maneras de hacer combinaciones y conseguir el patrón buscado, pero todas se
basan en los mismos principios eléctricos y acústicos.
Para un mejor entendimiento de cómo funcionan este tipo de transductores nos remitiremos a la siguiente figura, la
cual muestra diferentes maneras de incidencia de la onda sonora sobre el diafragma, y además analizamos su
funcionamiento en lo que sigue:
FIGURA 1.24
Puede verse en el “Caso A” que si el sonido incide desde el ángulo cero del micrófono, es decir la dirección de
máxima sensibilidad. La onda sonora recorrerá una distancia D1 hasta alcanzar el diafragma en el frente del
micrófono. Y a su vez recorrerá una distancia de 3D1 + D2 para lograr alcanzar el diafragma en su parte trasera. Por lo
cual llegará más tarde al lado opuesto del diafragma y además con un poco menos de energía. En este caso entonces
el micrófono sumará los aportes de ambas incidencias de presión.
Incluso, puede hacerse que la distancia recorrida por el sonido que incide del lado trasero del transductor sea tal que
refuerce la onda de contrapresión que se genera en el frente del micrófono cuando el diafragma empieza a retornar
a su posición. Tenemos entonces que en el “Caso A”, es decir radiando al micrófono desde el ángulo cero,
obtendremos la mayor salida del transductor. Y es en esta posición en la que tenemos el punto de máxima
sensibilidad del micrófono.
Por otro lado, en el “Caso B” se irradia al micrófono desde los 90 y 270 grados respecto al eje del mismo. La idea es
que parado en cualquiera de los dos puntos la incidencia del sonido es perpendicular al diafragma del micrófono.
En este caso de incidencia, puede verse que habrá una cancelación total de la señal sonora emitida por la fuente, ya
que el trayecto recorrido por la onda del sonido es exactamente el mismo. Esto es debido a que, el diafragma del
micrófono es alcanzado por la onda sonora en sus ambas caras simultáneamente, ejerciéndose así la misma presión
de ambos lados del diafragma, lo cual produce una cancelación total sobre el mismo. La señal acústica recorre una
distancia de D1 + D2 desde que alcanza la cápsula del micrófono y llega a las caras del diafragma.
Por lo cual vemos que, sobre el diafragma se incidirán en el mismo momento dos presiones una a cada uno de sus
lados, las cuales cancelarán sus efectos entre sí debido a que poseen la misma intensidad.
Por último en el “Caso C” sucede algo similar a lo que ocurría en el Caso A. A diferencia que ahora el diafragma no
está totalmente expuesto a la onda de sonido. Esta incide desde los 180 grados.
Dicha señal alcanza al diafragma a través del retardador acústico, y a su vez un tiempo después incide en los cero
grados del transductor. Esto hace que la señal de salida tenga un valor un tanto menor al que tenía para el Caso A, ya
que el diafragma capta menos en esta situación, esto se debe a que no está expuesto frontalmente a la onda de
presión del sonido. Por otro lado y al igual que en el Caso A, la señal acústica llegará retardada a la parte de atrás del
micrófono (es decir a cero grados del eje) por lo cual las señales incidentes a ambas caras del diafragma no se
cancelarán.
Luego de haber analizado lo anterior, vemos que, combinando los tres casos de incidencia de la señal sobre el
transductor podemos obtener el patrón polar del mismo. Si pensamos y analizamos la suma de los tres efectos
tenemos un patrón como el mostrado en la siguiente figura. El cual responde a un patrón polar hipercardioide.
FIGURA 1.25
4.7 - ImpedanciaEl micrófono por ser un transductor, posee un tipo de variable a su entrada y otro tipo de variable a su salida como se
vio anteriormente. La variable a su entrada es una presión y la variable a su salida es una tensión. Dicha tensión
aparece sobre los terminales a la salida del micrófono, por lo cual podría pensarse un esquema en el cual, el
transductor funciona como adaptación entre dos medios. Uno de estos medios es el medio acústico por el cual el
sonido se transporta como una presión, y el otro medio, un medio eléctrico en el cual la tensión producida se
comporta como un dispositivo que entrega un voltaje en sus bornes, es decir una fuente de alimentación de tensión.
Podemos concluir, si lo pensamos desde el punto de vista de un modelo eléctrico que el micrófono funciona como
una fuente de tensión.
Por otro lado, la tensión a la salida del micrófono será un tanto menor que la tensión producida en la cápsula dentro
del micrófono. Esto se debe a conexiones, soldaduras y cables en el trayecto que recorre la señal de tensión
generada en la cápsula del micrófono hasta llegar al preamplificador del dispositivo que recibe la señal.
Todas esas pérdidas de señal eléctrica desde el transductor hasta el preamplificador, pueden representarse como un
dispositivo que pierde energía en forma de calor y se opone al paso de dicha señal. De modo que todas esas pérdidas
eléctricas las representamos con una Resistencia Eléctrica. Dicha resistencia además será dependiente de la
frecuencia debido a la construcción propia del micrófono por lo cual se considera a dichas pérdidas como a una
Impedancia Eléctrica en vez de una resistencia.
Así podemos decir desde un punto de vista eléctrico que el modelo circuital del micrófono está constituido por una
fuente de tensión y una impedancia, como se muestra en la siguiente figura:
FIGURA 1.26
La Impedancia se provee al usuario con un valor de resistencia en ohms (Ω) y viene dentro de los parámetros que el
fabricante nos brinda. Existen micrófonos de alta impedancia (superior a los 10.000 Ω, es decir 10 KΩ) y de baja
impedancia (menor de 500 Ω).
En sonido profesional se utilizan casi exclusivamente los micrófonos de baja impedancia, porque son menos ruidosos,
y ofrecen menos dificultades para el cableado, en especial cuando están involucradas grandes distancias (algunas
decenas de metros), como suele suceder en el sonido en vivo. El nivel de la tensión de salida es, en general, muy
pequeño, (del orden de algunos μV hasta unos 100 mV), especialmente en los micrófonos de baja impedancia, razón
por la cual se requiere utilizar preamplificadores para elevar la tensión hasta el nivel normalmente requerido por las
consolas de audio. Dichos preamplificadores, comúnmente están incorporados en las consolas de mezcla, y aparecen
en las entradas de micrófono de cada canal.
La impedancia de entrada de los preamplificadores debe ser mucho mayor que la del micrófono, para no ocasionar
un efecto de divisor de tensión, lo cual produciría una disminución de la tensión efectiva en la entrada del
preamplificador. El efecto de divisor de tensión se da siempre en conexiones como la indicada en el siguiente
circuito:
FIGURA 1.27
En el diagrama se muestra el micrófono cuya impedancia Z de salida está conectada con la Zentrada del preamplificador formando esto una configuración circuital conocida como divisor de tensión. La expresión para la tensión a la entrada del preamplificador estará dada como:
V amp=ZentradaZ+Zentrada
.V
Puede verse que cuanto más grande sea Zentrada menor será la disminución de la tensión que recibe el preamplificador.
En la práctica la impedancia de los micrófonos suele ser de unos 200 Ω y la de las entradas de micrófono en los
preamplificadores, de alrededor de 1000 Ω (1 K Ω).
Debido a lo recién expuesto, debemos destacar que no debe perderse de vista nunca el valor de la impedancia de
salida del micrófono ya que de ella dependerá cuan buena será nuestra adaptación eléctrica y por ende la calidad de
la señal en cuestión, con lo cual es un parámetro importante a la hora de elegir el micrófono.
4.8 – Conexiones Balanceada y DesbalanceadaA las especificaciones relativas a la performance del micrófono, se agregan otras de carácter más administrativo que
operativo. Una de ellas es el tipo de conexión y cableado del transductor. Existen dos tipos de conexión clásicas. La
más básica es la conexión simple o no balanceada, que consiste en dos conductores que unen la cápsula del
micrófono al amplificador. Por regla general uno de los conductores rodea al otro formando un mallado o blindaje
electrostático cuya finalidad es minimizar la captación de ruido eléctrico por efecto antena, es decir ruido
electromagnético. Dicho conductor se conecta normalmente a la masa de la alimentación del amplificador.
La otra conexión es la de tipo balanceado. En este caso se utilizan tres conductores. Uno de ellos forma también un
mallado y actúa como blindaje para los otros, que van por dentro. La característica más importante es que estos
conductores llevan señales de signo opuesto con respecto a la malla. Es decir que si en determinado momento uno
tiene una tensión de 1 mV, el otro tendrá una tensión de -1 mV. La finalidad de esto es reducir mucho más la
captación de ruido eléctrico por los cables, particularmente el ruido inducido por acoplamiento electromagnético,
que no es fácil de controlar debido a las dificultades para implementar un adecuado blindaje magnético.
Esta inmunidad se logra utilizando como preamplificador un amplificador diferencial, es decir un amplificador que
amplifica la diferencia entre las tensiones de sus dos entradas. A continuación se muestra el circuito de la conexión
balanceada incluyendo el amplificador diferencial y la disposición del conector XLR para este uso.
FIGURA 1.28
Veamos un pequeño ejemplo para comprender mejor el funcionamiento de la conexión balanceada y para resaltar
que la misma sólo elimina ruidos a modo común, llamados así, ya que inciden sobre los 3 cables de la conexión en la
misma forma.
Ahora bien, basándonos en la figura anterior, supongamos que V = 1 mV, y que a causa del efecto antena se genera
en cada cable de conexión una tensión de ruido de 10 mV. Entonces la tensión que llega al terminal no inversor (+) es
de 11 mV, mientras que la que llega al terminal inversor (-) es de 9 mV. El amplificador diferencial amplifica la
diferencia, esto es:
11 mV - 9 mV = 2 mV
que es la misma tensión que se obtendría si los cables no captaran ruido, es decir :
1 mV - (-1 mV) = 2 mV.
Debe observarse que el hecho de que se genere en los dos terminales la misma tensión (en el ejemplo, 10 mV) se
debe a que los dos conductores se encuentran físicamente muy próximos entre sí, y por lo tanto están prácticamente
a la misma distancia del elemento que ocasiona el campo electrostático (una antena próxima, un cable de
distribución domiciliaria de 220 V, un tubo fluorescente, un motor, etc.). Esta tensión idéntica en ambos conductores
balanceados se denomina tensión de modo común, llamada así, ya que incide o es común a los 3 cables, como fue
mencionado al inicio de este ejemplo.
Por último, uno podría preguntarse por qué no sucede lo mismo en el cable de masa (la malla). La respuesta es que
en dicho caso el cable de masa está siempre conectado a circuitos de muy baja impedancia, lo cual atenúa mucho la
captación de ruido. Es decir este cable está conectado a la masa o tierra circuital, por lo cual deriva las corrientes
parásitas y de ruido electromagnético directamente a tierra, evitando casi en su totalidad que estas alcancen el
amplificador de entrada.
Por otro lado, como se mencionó antes la conexión no balanceada utiliza sólo dos cables, uno de señal y uno de
malla, que funciona como masa. En esta conexión, dos de los terminales del micrófono son puenteados, quedando
conectados entre sí, estos dos son: el que funciona como masa y el que funciona como negativo. Cabe destacar que,
en este caso, se puede llegar a la entrada de la etapa de amplificación no sólo por medio de un conector XLR sino
también por medio de un conector mono TS, ya que se necesita únicamente de dos cables para transportar la señal
eléctrica.
4.9 - Técnica de Microfoneado EmpleadaDentro de lo que es encarar la difícil tarea de microfonear una fuente sonora hay muchísimas maneras de hacerlo y
en todos los casos usaremos alguna técnica. Esta puede ser: utilizar uno, dos o más micrófonos y ubicarlos de una u
otra manera para tratar de conseguir lo que se busca en la toma a realizar.
Existen ciertas técnicas de microfonía que tratan de emular la manera con la que percibimos los sonidos, ellas,
consisten en captar la señal a través de varios micrófonos que registran las pequeñas diferencias de tiempo,
intensidad, reflexiones y ecualización del sonido que llega a nuestros oídos. Posibilitando esto, una posterior
reproducción de la fuente con un resultado que guarda una coherencia estéreo acorde con la escucha binaural que
caracteriza al ser humano, junto a la mayoría de los animales.
En cada caso particular y de acuerdo al resultado que se quiera obtener, habrá que decidir si se utiliza o no alguna
técnica estéreo, para lograr el mejor registro.
En la parte que trata las técnicas estéreo se verán bien todos los casos de las mismas, como utilizarlas y sus
principales características, aquí solo hacemos mención de esto.
4.10 – Comentarios FinalesEn el capítulo que sigue se explican los tipos de transductores comprendidos dentro del campo de audio profesional.
Es decir transductores dinámicos y capacitivos. También se ven algunos otros tipos de transducciones y varios
micrófonos especiales.
Como dijimos a lo largo de esta sección, la transducción en sí de un micrófono puede pensarse en dos partes,
aunque, por supuesto ambas ocurren simultáneamente. Dichas partes son la transducción acústico/mecánica, y la
transducción mecánico/eléctrica. La primera de ellas fue la que se desarrolló durante todo este capítulo, en conjunto
con los tipos de transductores más populares. Por otro lado, en el siguiente capítulo desarrollaremos las diferentes
maneras de llevar a cabo la de transducción mecánico/eléctrica y además, se verán los principios físicos básicos
involucrados en cada caso.
A continuación se muestra la imagen de una cápsula completa de un micrófono direccional, en la que se aprecia todo
su esquema interno, también se provee de su vista frontal.
Agregamos dicho esquema, a modo de completar: las ideas expuestas durante este capítulo, los conceptos
transmitidos y para mostrar verdaderamente al lector de que se trata la construcción y constitución de un micrófono.
FIGURA 1.29
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Capitulo 2: Tipos de Micrófonos y Transductores
1. Transducción Electrodinámica – Micrófonos Dinámicos1.1 – Principios Físicos
i) Campo Magnético y Líneas de Fuerzaii) Inducción Magnética – Fuerza sobre cargas móvilesiii) Inducción Eléctrica – Fuerza sobre cargas móviles
1.2 - Transducción por Bobina Móvil – Motor Electromagnético1.3 - Micrófono Dinámico - Características y aplicaciones1.4 – Micrófono de Cinta
2. Transducción Capacitiva – Micrófonos a Condensador2.1 – Principios Físicos
i) Capacitor eléctrico/condensador - Capacitanciaii) Ecuación de Capacidad – Relación Matemáticaiii) Inducción Eléctrica – Fuerza sobre cargas móviles
2.2 – Transducción Capacitiva 2.3 – Micrófono Capacitivo – Características y aplicaciones 2.3 – Micrófonos Electret
3. Transducción Piezoeléctrica – Micrófonos Piezoeléctricos
4. Transducción por Resistividad – Micrófono de Carbón
5. Micrófonos Especiales 5.1 - Micrófono de Placa o Zona de Presión5.2 - Micrófonos Altamente Direccionales
i) Reflector Parabólicoii) Micrófono de Cañóniii) Micrófono Zoom
5.3 - Micrófonos Canceladores de Ruido5.4 - Micrófonos Inalámbricos 5.5 - Micrófono de Condensador RF5.6 - Micrófonos de Dos Vías 5.7 - Micrófonos Activados Por Voz 5.8 - Micrófonos de Contacto 5.9 - Micrófonos Estéreo
1. Transducción por Bobina Móvil – Micrófonos Dinámicos
1. 1 Principios FísicosAntes de explicar el funcionamiento de un micrófono dinámico debemos introducir y comprender algunos conceptos
de magnetismo, electricidad y electromagnetismo. A continuación se describen en orden cada uno de ellos y luego se
explica el funcionamiento del micrófono dinámico.
i) Campo Magnético y Líneas de Fuerza:La mayoría de las personas está familiarizada con los fenómenos magnéticos básicos. Por ejemplo, todos son
conscientes de la atracción que producen los imanes sobre el hierro, o de la atracción y repulsión entre dos pedazos
de imanes según sea la orientación relativa de sus polos. Sin embargo, no todos conocen la importante interacción
que existe entre los fenómenos eléctricos y los magnéticos. En breve se verá que justamente esta relación es la que
nos permite la transducción mecánico/eléctrica en los micrófonos dinámicos y que de hecho, es por medio de
principios electromagnéticos que se realiza dicha transducción.
Los imanes entre sí poseen un campo magnético que es justamente la fuerza que los repele o los atrae.
Una forma útil para visualizar un campo magnético son las llamadas líneas de fuerza (líneas de campo o líneas de
flujo), estas, son siempre curvas cerradas, que salen de un polo magnético y entran en el otro, además en las zonas
donde el campo magnético es más intenso tienden a estar más próximas unas de otras.
Esto permite, de un simple golpe de vista, tener idea de cómo es el campo magnético. En la figura a continuación se
muestra como se distribuye el campo magnético sobre un imán y se representan las líneas de fuerza de un polo hacia
el otro.
En la práctica es posible poner de manifiesto a las líneas de fuerza por medio de limaduras de hierro.
El ejemplo más conocido consiste en colocar un imán debajo de una cartulina o papel y espolvorear limaduras de
hierro sobre el mismo. Las limaduras se acomodan creando un diseño similar a las líneas de campo, y dejando a la
vista su distribución; lo anterior se muestra en la figura que sigue.
FIGURA 2.1
ii) Inducción Magnética – Fuerza sobre cargas móviles:El campo magnético en sí, puede pensarse como cargas en movimiento, al igual que en el caso de una corriente
eléctrica. Por otro lado la circulación de cargas eléctricas se debe a un campo eléctrico.
Debido a que ambos campos están producidos por cargas en movimiento, el campo magnético tiene influencia sobre
el campo eléctrico y viceversa. Y por lo tanto cuando están cerca uno del otro ejercen fuerzas de interacción entre sí.
Ya estamos en condiciones de poder definir al campo magnético, y decimos que en un determinado punto hay
presente un campo magnético cuando una carga eléctrica móvil que pasa por ese punto experimenta una fuerza que
tiende a desviar su movimiento. El ejemplo más conocido de cargas en movimiento es la corriente eléctrica, tal como
fue mencionado. De manera que un cable que transporta corriente eléctrica experimenta una fuerza cuando se
encuentra inmerso en un campo magnético, ya que el cable estará generando un campo magnético y a su vez estará
inmerso en otro campo magnético.
Los imanes son objetos capaces de provocar espontáneamente un campo magnético a su alrededor, de modo que si
acercamos un imán a un cable por el que circula corriente eléctrica, se producirá una fuerza sobre el cable.
De hecho este es el principio de operación del motor eléctrico usado en ventiladores, secadores, heladeras, trenes,
etc. También se ha utilizado este principio en instrumentos de medición analógicos (por ejemplo el téster o
multímetro y los vúmetros de algunos amplificadores, consolas, etc.).
En estos casos, dado que la fuerza sobre un solo conductor es relativamente pequeña, se utilizan varios conductores
transportando la misma corriente, y para ello simplemente se arrolla el conductor en forma de bobina. Así, si la
bobina tiene 50 espiras, a pesar de que se trata de la misma corriente que pasa por todas las espiras, desde el punto
de vista de la interacción electromagnética es como si hubiera 50 cables independientes, o un solo cable con una
corriente 50 veces mayor. Cualquiera sea la interpretación, el resultado concreto es que la fuerza es 50 veces más
alta.
iii) Inducción Eléctrica – Fuerza sobre cargas móviles:Como se mencionó antes el campo eléctrico también interactúa sobre el campo magnético. Luego, decimos que el
segundo fenómeno importante de interacción eléctrica y magnética es el hecho de que una carga móvil crea a su
alrededor un campo magnético.
Dado que una corriente eléctrica son cargas en movimiento, resulta que una corriente genera un campo magnético.
Igual que en el caso anterior, cuanto mayor sea la corriente circulando en un mismo sentido, mayor será el campo
magnético generado, y por lo tanto también es válido el recurso de arrollar un mismo cable formando una bobina
con varias espiras.
iv) Fuerza electromotriz inducida – Fem:El tercer fenómeno de interacción electromagnética es el más sorprendente e importante de todos
Cuando se tiene un circuito eléctrico cerrado atravesado por un campo magnético variable aparece una fuerza
electromotriz inducida en el circuito, que equivale a insertar una fuente de tensión en el circuito. Dicha tensión
inducida es tanto mayor cuanto más rápido esté cambiando el campo magnético.
Por otro lado, si el circuito (o parte de él) se arrolla en forma de bobina, el campo magnético induce en cada espira la
misma tensión, con lo cual la tensión total inducida se multiplica por el número de espiras.
Hay dos formas sencillas en que se puede obtener un campo variable en el tiempo.
La primera es moviendo el circuito cerca de un imán, alejándolo y acercándolo (el campo magnético es mayor cerca
de los polos). Esto es lo que sucede en el micrófono dinámico. La bobina se desplaza impulsada por las variaciones de
presión sonora, luego veremos bien este principio. También sucede en las dínamos. En este caso la bobina gira a
causa de un movimiento impuesto externamente, pasando alternativamente frente a un imán. El campo magnético
que atraviesa la bobina varía, y ésta genera tensión.
La otra forma de obtener un campo magnético variable es la que se usa en los transformadores: el campo magnético
es generado por otra bobina (denominada arrollamiento primario) por la cual circula una corriente variable en el
tiempo, es decir alterna. Que induce por ser alterna, un campo magnético variable. La tensión en la salida del
transformador, es decir en su secundario, es inducida por la suma de todas las fuerzas inducidas en cada una de las
espiras del arrollamiento secundario.
Una vez desarrollados estos conceptos podemos pasar a explicar el micrófono dinámico.
1. 2 Transducción por Bobina Móvil – Motor ElectromagnéticoExisten varios mecanismos de conversión de energía sonora en energía eléctrica utilizados en los micrófonos. Los más habituales corresponden a los micrófonos dinámicos y los micrófonos capacitivos tal cual fue mencionado anteriormente.Hay varios tipos de micrófonos que funcionan por principios físicos electromagnéticos, estos micrófonos están dentro de la familia de los transductores electrodinámicos, el que explicamos a continuación es de este tipo y de hecho el más importante dentro de esta gama.
Los micrófonos de bobina móvil comúnmente denominados micrófonos dinámicos, aunque en realidad no es
exactamente lo mismo, están constituidos por una bobina con varias espiras de alambre de cobre, la cual se desplaza
en forma oscilante a lo largo de un núcleo cilíndrico de imán. Dicha bobina es impulsada por un diafragma que vibra
en concordancia con las variaciones de presión de una onda sonora. Los micrófonos que usan estos principios físicos
se denominan transductores electrodinámicos, y de allí su denominación común de “dinámicos”. En la figura a
continuación puede verse un esquema de cómo está constituido el micrófono dinámico de bobina móvil.
FIGURA 2.2
Anteriormente en la parte de principios físicos vimos que cuando una bobina se mueve dentro de un campo
magnético (en este caso el del imán) se genera en sus terminales una tensión eléctrica denominada fuerza
electromotriz, y éste es precisamente el principio de operación de los micrófonos.
Las líneas de campo magnético son radiales y atraviesan la bobina yendo desde un polo magnético al otro. Uno de los
polos magnéticos es el cilindro central y el otro polo magnético es el anillo que rodea todo. Para un mejor
entendimiento, todo el imán ha sido dibujado en gris, la bobina ha sido dibujada con un color parecido al del cobre,
de un tono amarillento y el resto de los componentes en negro.
También se han dibujado los signos más y menos para indicar los terminales de salida de la bobina.
El principio de transducción se basa en que cuando el diafragma sea alcanzado por una presión sonora, el mismo
tenderá a moverse hacia adentro y cuando sea alcanzado por una descompresión, entonces tenderá a desplazarse
hacia afuera. A su vez por estar el diafragma sujeto a la bobina, esta última se desplazará hacia adelante y hacia atrás
forzada por el movimiento de dicho diafragma. Por ende, la bobina cortará a las líneas de campo, en mayor o menor
medida dependiendo de su movimiento. Esto último dará como resultado que el flujo de campo magnético que
atraviesa cada una de las espiras de la bobina sea variable, con lo cual, y como se explicó en la parte de principios
físicos aparecerá una tensión en bornes de la bobina proporcional a dichas variaciones. Y es así que la presión sonora
que arriba al transductor proveniente de la fuente sonora se transforma en una señal eléctrica a la salida del
micrófono.
El conjunto transductor recién descripto se conoce además como motor electromagnético, y este mismo principio es
utilizado en muchísimas aplicaciones dentro y fuera del campo del audio.
Si bien a lo largo de los capítulos llamaremos micrófono dinámico al micrófono de bobina móvil, aclaramos de que no
es exactamente lo mismo, ya que la transducción por bobina móvil, es una de las tantas posibles dentro de la familia
de transducción electrodinámica. Y como se dijo la transducción electrodinámica así como cualquier transductor
electromagnético tienen principios físicos equivalentes. El de bobina móvil responde a estos principios. Más adelante
se verá otro tipo de transductor de la familia de los electrodinámicos, este es el micrófono de cinta y si bien funciona
en base a un campo magnético permanente, no utiliza una bobina.
1.3 Micrófono Dinámico – Características y aplicacionesLos micrófonos electrodinámicos generan tensiones bastante pequeñas, del orden de 1 a 4 mV/Pa (milivolt por
pascal). Para lograr mayores sensibilidades sería necesario que la bobina tuviera muchas espiras, lo cual implicaría
aumentar su masa. Esto repercutiría negativamente en la respuesta en alta frecuencia, dado que a mayor masa,
mayor inercia, es decir mayor dificultad para que una onda de alta frecuencia ponga en movimiento al conjunto
diafragma - bobina. De todas maneras, aún con pocas espiras (y por lo tanto baja sensibilidad) el comportamiento en
alta frecuencia está limitado en general a unos 16 KHz. Actualmente, el uso de potentes imanes de neodimio permite
reducir la cantidad de espiras, permitiendo en algunos modelos extender la frecuencia a la banda completa de audio.
Otra desventaja de los micrófonos dinámicos es que el denominado ruido de manipulación (es decir el ruido
ocasionado al mover o tocar el micrófono) es grande en ellos, lo que se debe a dos factores: primero, la gran inercia
del conjunto diafragma - bobina y segundo el agregado de resonancias artificiales para mejorar la respuesta en las
altas y bajas frecuencias. El primer factor, es decir, la inercia de la bobina implica que al mover el micrófono la bobina
tiende a permanecer inmóvil, creándose un movimiento relativo entre la bobina y el imán (ya que éste se ha
desplazado junto con el cuerpo del micrófono) equivalente a que el diafragma se moviera y el imán estuviera fijo. Se
genera así una tensión similar a la que produciría un ruido acústico. Esta tensión indeseada se denomina ruido
eléctrico. El segundo factor, denominado agregado de resonancias, implica que el ruido que se produce al tocar el
micrófono se vea amplificado, especialmente en baja frecuencia, generando también ruido eléctrico.
Como último podemos decir que la ventaja principal de los micrófonos dinámicos es su robustez y tolerancia a
condiciones adversas de operación, como variaciones de temperatura o humedad, grandes niveles de presión
sonora, golpes, sacudidas, etc., por lo cual son especialmente aptos para el sonido en vivo. Otra gran ventaja es que
no requieren fuentes de alimentación externa para generar la señal eléctrica en sus terminales.
Un ejemplo de micrófonos que requieren fuente de alimentación externa es el de los micrófonos capacitivos que
necesitan del phantom power para poder efectuar la transducción, estos se tratan a continuación.
Luego de describir las ventajas y desventajas de los micrófonos dinámicos resumimos sus principales características a
continuación:
a) Limitaciones de respuesta en alta frecuencia.
b) Poseen efecto proximidad.
c) No requiere de fuentes adicionales ni de conectores especiales.
d) Pierde cuerpo y sonoridad cuando la fuente esta a mas de 30/40 cm, es decir tiene un alcance limitado.
e) Gran tolerancia a presiones sonoras elevadas, posee baja distorsión para altos NPS.
f) Sencillez constructiva, robustez, bajo costo y durabilidad.
g) Coloración del sonido en el rango de los 5 KHz a los 10 KHz.
h) De gran uso en sonido en vivo.
Como último sobre los micrófonos dinámicos podemos decir que existen varios modelos utilizados para aplicaciones
especiales. Como ser por ejemplo micrófonos dinámicos de gran diafragma utilizados para grabación de bombos de
batería o instrumentos percusivos de gran presión. Dos ejemplos de esto son el AKG D112 y el Beta 52 de shure.
Por otro lado los patrones más comunes y utilizados en micrófonos dinámicos de uso profesional son: cardioide,
hipercardioide, supercardioide y omnidireccional; en el orden enumerados. Dos micrófonos muy populares dentro de
esta familia son el SM57 y el SM58 de Shure, los cuales son un clásico en sonido en vivo.
1. 4 Micrófono de Cinta
Este tipo de micrófonos, como fue mencionado anteriormente se encuentra dentro de la familia de los transductores
electrodinámicos.
Su principio de funcionamiento es similar al de bobina móvil, solo que en este caso, la transformación de energía
acústica a mecánica se realiza de otra manera. Mientras que la transformación de energía mecánica a eléctrica se
realiza en forma similar. En estos, se utiliza una cinta de material conductor, la cual está inmersa en un campo
magnético permanente, tal como lo estaba la bobina en el caso de los dinámicos y dicha cinta es precisamente el
diafragma del micrófono.
Los micrófonos de cinta han logrado una gran aceptación dentro del campo de audio profesional y de hecho, muchos
de estos modelos están considerados de muy alta calidad.
Los micrófonos de Cinta son la versión “del transductor de gradiente de presión” dentro de la familia de los
electrodinámicos. Vale esta aclaración, ya que hasta el momento solo habíamos visto “un único tipo de transductor”
que implementaba la configuración de gradiente de presión, el cual pertenecía a la familia de los micrófonos
capacitivos y fue presentado en el Capitulo 1 como un transductor genérico dentro de los condensadores
(justamente al explicar el funcionamiento de micrófonos de gradiente de presión).
Antes de comenzar con la descripción física y constructiva, se destaca nuevamente que el micrófono de cinta utiliza
una adaptación del principio electromagnético ya explicado en los micrófonos dinámicos, por lo cual estos
transductores responden a las mismas leyes físicas.
En este caso, también hay un imán permanente, pero aquí sus polos magnéticos están dispuestos en forma de “U”.
Se les da esta forma especial para poder producir un campo magnético concentrado a lo largo de un hueco, y en este
último es en donde se aloja la cinta.
Dicha cinta, es de un material metálico muy delgado y está suspendida dentro del imán permanente en forma de “U”
por medio de dos sócalos o soportes de material no conductor.
Notar que, el diafragma del transductor es la cinta propiamente dicha (que comúnmente se denomina “cinta del
micrófono”) y por lo cual es una pieza fundamental en este tipo de micrófonos. Por último, en los extremos del
diafragma, se colocan los terminales de conexión. La forma constructiva de un transductor de cinta se muestra a
continuación:
FIGURA 2.3
Se han señalado en el dibujo los terminales 1 y 2 de conexión, de allí se toma la tensión de salida Vout.
En lo que respecta a la transducción en sí, la cinta en estos micrófonos, cumple dos funciones en simultaneo, primero
actúa como diafragma y segundo como conductor eléctrico generador de tensión. Es decir la cinta debe pensarse
como un equivalente al conjunto diafragma/bobina móvil de los micrófonos dinámicos convencionales.
Luego, la transformación de energía acústica a eléctrica, se logra del mismo modo, ya que estamos en presencia de
un conductor moviéndose dentro de un campo magnético y dicho conductor es el diafragma en sí. Este, es el que
queda expuesto a la presión sonora de la fuente y se mueve por ende en función de la misma.
De nuevo, como ocurría en el micrófono de bobina móvil, se producirá una tensión inducida sobre la cinta cuando
esta se mueva por acción de la presión sonora aplicada en ella.
Finalmente puede resumirse el principio de funcionamiento como:
La presión sonora emitida por la fuente pondrá en movimiento a la cinta metálica, la cual se desplazará, y por estar
inmersa en el campo magnético se generará en sus terminales una tensión inducida que será proporcional a la
presión sonora. Esto es equivalente a la transducción por motor electromagnético.
Normalmente, el diafragma, está construido con una laminilla de aluminio de un grosor aproximado de 0,1 mm y una
anchura de 2 a 4 mm. Además, como se ve en el dibujo, la cinta, está ligeramente ondulada para impedir que se rice
por los bordes y también permitir un tensado preciso, tal que establezca un diseño de frecuencia de resonancia del
orden de los 2 a 4 Hz, fuera del rango audible.
Por otro lado, debido a la construcción de estos tipos de transductores, la resistencia de tensión continua de la cinta
es muy baja, ya que es simplemente un conductor eléctrico. Por lo cual es esencial un transformador elevador de
tensión para proporcionar una impedancia normal de funcionamiento. Todos los micrófonos de cinta necesitan de un
adaptador de impedancia a sus salidas, ya que la propia de ellos es pobre para ser conectados directamente.
A continuación se muestra un esquema mas simplificado del micrófono de cinta, en el cual hemos colocado como
seria el circuito adaptador de impedancias. Debe notarse en el dibujo que la cinta es corrugada, como se señaló
anteriormente.
FIGURA 2.4
En lo que respecta a la respuesta en frecuencia podemos decir que el micrófono de cinta puede llegar a ofrecer
buenos resultados. La flexibilidad y la suspensión de la cinta proporcionan una resonancia en baja frecuencia,
alrededor de 40 Hz, por debajo de la cual su respuesta en frecuencia cae rápidamente. En el extremo superior de la
banda la respuesta permanece plana. Sin embargo, la propia inercia de la cinta indica que tie ne dificultad en
responder a frecuencias muy altas, presentando una fuerte atenuación por encima de los 14 KHz, aproximadamente.
Si se disminuye su tamaño (y por tanto la masa) la cinta ofrece menos superficie expuesta a las ondas sonoras y la
salida se hace inaceptablemente baja. Algún fabricante ha adoptado el principio de la «doble cinta», que, de alguna
manera, trata de resolver esta cuestión. Utilizando dos cintas de la mitad de longitud que una cinta convencional se
montan una sobre la otra y se conectan en serie. Son, por tanto, análogas a una cinta convencional con su parte
central fija. Cada cinta tiene de esta forma la mitad de inercia y mejor respuesta en frecuencias altas. Al trabajar las
dos simultáneamente se mantiene el nivel de salida necesario.
El micrófono de cinta es más delicado que el de bobina y está mejor dotado para aplicaciones en las que interese una
respuesta plana, como es el caso de los instrumentos acústicos o de las orquestas clásicas. Existen, no obstante,
modelos robustos que tienen aspecto de micrófonos vocales de bobina y que pueden intercambiarse con ellos. Tal
vez no sea una buena idea utilizar un micrófono de cinta para hacer una toma de sonido del bombo de un con junto
rock, debido a los niveles de presión sonora tan altos que debería soportar.
Finalmente destacamos el hecho de que la mayoría de los transductores a cinta poseen un patrón polar de figura de
ocho, ya que su composición constructiva es de gradiente de presión como fue explicado más arriba.
A continuación se hacen algunos comentarios de los puntos más relevantes de este tipo de transductores:
La principal ventaja constructiva de un micrófono de cinta es que la masa que interviene en el transductor
acústico/mecánico es muy baja, ya que se reduce solamente a la masa de una fina cinta de aluminio. Esto último
proporciona al transductor características comparables a las de un micrófono de condensador, por lo que se usa en
estudios para grabaciones de alta calidad. Notar que esto es debido al peso que posee, solo alrededor de 0,2 mg, el
cual le brinda a la cinta una respuesta transitoria excelente.
El primitivo micrófono de cinta BBC tipo A apareció en 1936 y fue un éxito inmediato, por ejemplo, para los
productores de films dramáticos. Los actores podían dirigirse unos a otros desde lados opuestos del micrófono y
hacer entradas o salidas con cambios predecibles de perspectiva aparente, simplemente dando unos pasos laterales
hacia los ángulos de menos sensibilidad (es decir los puntos ciegos del figura de ocho). Esto resulto tan útil que la BBC
tenía alfombras redondas especiales hechas con segmentos marcados señalando los ángulos de captación de los
micrófonos, e indicando las zonas de tomas como: sonidos “Vivo y muerto” respectivamente.
En lo que respecta a los patrones de este tipo de transductores la mayoría son bidireccionales, tal cual se dijo
anteriormente. Aunque han sido diseñados unos pocos micrófonos que funcionan “A Presión”, los cuales son
cerrados por la parte posterior, la construcción más normal tiene las dos superficies de cinta igualmente expuestas al
aire para proporcionar el funcionamiento de Gradiente de Presión y un patrón directivo de figura de ocho.
De todos modos han salido algunos modelos con otros tipos de patrones. Para lograr estos, se cierra total o
parcialmente la superficie trasera de la cinta con un absorbente acústico o un sistema de cambio de fase, con lo cual
se hace posible producir un micrófono omnidireccional de funcionamiento puramente de Presión o también un
cardioide combinado.
Como desventaja tenemos que estos transductores poseen alta sensibilidad al ruido del viento y a los golpes
mecánicos. Por lo tanto los micrófonos de cinta no son adecuados para la mayoría de las aplicaciones en exteriores ni
para su instalación en jirafas para televisión o cine.
La mayoría de los inconvenientes que presentan estos micrófonos es en sí, el diseño exquisito necesario para obtener
características aceptables en los mismos.
Como puntos en contra más importantes, podemos citar los siguientes:
En estos transductores electrodinámicos debe mantenerse un campo magnético unidireccional muy elevado.
Para este fin se utilizan grandes imanes a cada lado de la cinta, tal como se explicó, los cuales, representan
obstáculos que afectan a la respuesta polar del micrófono. Recientemente se han utilizado aleaciones magnéticas
que reducen drásticamente el tamaño, como por ejemplo el alnico, aleación de aluminio, níquel, cobalto y cobre. O
materiales especiales más costosos como el neodimio.
Otra desventaja fundamental es que las cintas exhiben resonancias y armónicos muy acusados que deben ser
amortiguados o controlados. Idealmente, si la cinta es suficientemente ligera y bien proporcionada, las resonancias
se controlan por la carga que presenta el aire a la misma o bien a partir de otros elementos resistivos a tal efecto. No
explicaremos esto por tratarse de resonancia en micrófonos y este tema escapa al contenido de esta publicación.
Como conductor sencillo que es, la cinta presenta una resistencia muy baja, tal fue explicado anteriormente, la cual
se encuentra en el orden de 0,2 ohms y además tiene una salida de tensión extremadamente pequeña.
Para que se entienda la idea, consideremos que una bobina puede tener del orden de 50 vueltas, y en estos
micrófonos solo hay una única vuelta, por lo que se deberá utilizar un buen transformador de salida obligatoriamente
en todos los casos, si se quiere lograr una salida aceptable.
En la siguiente figura se presenta el esquema de conexionado eléctrico de un micrófono de cinta en el que se
muestra un transformador típico de salida.
FIGURA 2.5
El factor de transformación que poseen en general los transformadores colocados en la salida de los micrófonos de
cinta es del orden 1:30, por lo que puede verse que el voltaje de salida es de 30 veces mayor que el inducido en el
primario, aunque su capacidad de corriente (claro está) será menor. Es decir si por ejemplo la cinta en terminales nos
da 1 mV, en la salida del secundario del transformador, este valor será de 30 mV.
En cuanto a la impedancia, la salida queda elevada a un factor de 30 2 = 900 veces, es decir que en el secundario del
transformador, tendremos una resistencia de 180 ohms aproximadamente, la cual es un valor de impedancia
estándar en micrófonos dinámicos. Este valor sale de hacer la cuenta 0,2 ohms x 900 veces (recordar que 0,2 ohms es
la impedancia de salida de la cinta, es decir la que se ve a la entrada del transformador).
Resaltamos como último el hecho de que, en todos los casos los micrófonos de cinta poseen un transformador
adaptador de impedancia.
En lo que respecta a aplicaciones prácticas sobre el uso de los micrófonos de cinta puede decirse que se los suele
utilizar cuando se quiere registrar sonidos de tipo impulsivo, o de gran contenido espectral; o aquellos que
contengan armónicos fuertes. Ejemplos de estos casos son: eses en la voz (seseos), instrumentos metálicos (como ser
vientos del tipo “bronces”), pianos o reproducciones tonales muy complejas.
Notar que en estas aplicaciones se da el hecho de que, por un lado existe suficiente presión sonora como para que el
micrófono produzca un voltaje adecuado en su salida y por otro lado, la grabación obtenida sea de altísima calidad.
Lo cual hace que los transductores de cinta sean los preferidos cuando deben registrarse ese tipo de fuentes sonoras.
Por último y al igual que como lo hicimos con los micrófonos dinámicos tradicionales, resumimos a continuación las
principales características de los micrófonos de cinta:
a) Muy alta calidad sonora y buena respuesta en frecuencia (plana).
b) Gran sensibilidad en bajas frecuencia.
c) Colorean el sonido en baja frecuencia de tal manera en que son aprovechados para engordar y suavizar las
tomas de instrumentos de viento.
d) Limitaciones en alta frecuencia.
e) Requieren preamplificadores de muy alta calidad.
f) Muy costoso diseño y construcción.
g) Su patrón polar direccional típico es el de figura de ocho.
h) Fragilidad mecánica de la cinta que redunda en ser aplicados casi exclusivamente a tomas de estudio o en
condiciones ambientales muy controladas.
i) No requieren fuente de alimentación externa pero si de un circuito compuesto por un transformador para
adaptar su impedancia de salida.
j) No requieren de conectores especiales.
2. Transducción Capacitiva – Micrófonos a Condensador
2. 1 Principios FísicosAl igual que en el caso del micrófono dinámico, antes de explicar el funcionamiento de un micrófono capacitivo
debemos introducir y comprender algunos conceptos de electricidad. A continuación se describen en orden cada uno
de ellos y luego se explica el funcionamiento del micrófono a condensador.
i) Capacitor eléctrico/condensador - CapacitanciaUn capacitor eléctrico o condensador es un dispositivo electrónico constituido por dos placas de material conductor
enfrentadas y un aislante en el medio. Los capacitores son componentes electrónicos utilizados en la mayoría de los
circuitos y de hecho son una pieza fundamental en el funcionamiento da casi todo circuito. Se utilizan en filtros,
rectificadores, osciladores, adaptadores de impedancia, amplificadores, radios, televisores, etc.
Más abajo se muestra el esquema de un capacitor básico. En este se representan cada una de las variables que
tienen lugar en el principio de capacitancia eléctrica o simplemente también denominada capacidad.
La capacidad eléctrica es una manera de especificar cuanta carga eléctrica puede almacenar un dispositivo en
cuestión. El capacitor justamente es un componente electrónico pensado para almacenar carga en una manera
controlada y en grandes cantidades.
Luego de comprender cada una de las variables que dan sentido a la capacidad eléctrica podremos comprender
como el micrófono a condensador logra la transducción de energía acústica en energía eléctrica.
El esquema del capacitor se representa así:
FIGURA 2.3
Como se dijo anteriormente, el capacitor posee dos placas de material conductor separadas entre sí por una
distancia “d” esquematizada en la figura. Las placas tienen un área de enfrentamiento dada, dicha área la
representamos con la letra “A”.
Como las placas no se tocan entre sí en el medio de ambas siempre existe un material aislante que puede ser aire o
cualquier otro material no conductor de corriente eléctrica. La resistividad de dicho material se representa en el
esquema por medio de la letra Épsilon “ε”. En el caso de los micrófonos el aislante entre medio de las placas es el
aire.
Si a este dispositivo se le aplica una tensión V en sus terminales como se ve en la figura, cada una de las placas se
carga con una cantidad de carga “q” de igual valor eléctrico pero de signo opuesto. Es decir una placa se polariza con
una cantidad de carga “+q” y la otra placa se polariza con la cantidad opuesta es decir “-q”.
Esto se debe a que al aparecer la tensión en bornes del capacitor las cargas se reacomodan tratando de ir de un
terminal de la fuente de tensión hacia el otro, pero al haber un aislante no pueden lograrlo. Por lo cual, en una placa
del capacitor, se ioniza toda la carga negativa de la fuente y en la otra placa se ioniza toda la carga positiva ligada a
dicha fuente de alimentación.
Ambas placas así conectadas a una fuente de tensión siempre se cargarán con una cantidad de carga “Q”, y dicha
carga, quedará almacenada en el condensador. Debbido a esto podemos decir que todo el conjunto o dispositivo
posee “una capacidad de carga eléctrica”, o simplemente una capacidad o capacitancia. Y es justamente como se
conoce este fenómeno.
El fenómeno de capacidad de un condensador puede ser expresado matemáticamente en base a las variables
mencionadas anteriormente.
Por otro lado, físicamente hablando, hay dos maneras de expresar la capacidad eléctrica. Esto se trata en lo que
sigue.
ii) Ecuación de Capacidad – Relación MatemáticaPodemos decir que la capacidad C expresada en base a las “variables eléctricas” puede escribirse como:
C=QV
En donde Q es la cantidad de carga atrapada en el capacitor cuando el mismo posee en sus terminales una tensión de
valor V. La cantidad de carga Q se mide en Culombios (Cb), la tensión V en volts (v) y la capacidad en faradios (F). La
unidad faradios es de gran dimensión, valores típicos de capacidad están en el orden de los microfaradios (1 μF =
0,000001 Faradios). Por lo cual generalmente se utiliza este submúltiplo en la jerga profesional.
Por otro lado la capacidad eléctrica C puede expresarse en base a las “variables constructivas y físicas del dispositivo”
de la siguiente manera:
C=ℇ . Ad
En donde “ℇ ” es un valor numérico que representa la constante dieléctrica del material aislante entre las placas y se
mide en F/m (faradios sobre metros). Que en nuestro caso es el aire.
“A” es el área de enfrentamiento efectivo entre las placas y se mide en m2; y “d” es la distancia entre las mismas y se
mide en metros, tal como se mencionó anteriormente.
Debe destacarse que ambas ecuaciones están relacionadas ya que ambas describen la capacidad del dispositivo, y es
justamente en base a esto que se puede lograr la transducción mecánico/eléctrica en un micrófono capacitivo; tal
como se ve en el punto siguiente referido a la transducción..
Por lo cual podemos decir que: QV
=ℇ . Ad
Esta ecuación sale de igualar ambas expresiones de la capacidad y de ella puede deducirse una expresión para el
voltaje eléctrico en terminales del capacitor. La ecuación del voltaje se enuncia a continuación y pone de manifiesto
la relación existente entre el voltaje en bornes del capacitor y las demás variables.
Cabe destacar que la ecuación enunciada aquí es la base de la transducción del micrófono capacitivo.
V=Q .dA .ℇ
Puede verse entonces que el voltaje en bornes de un capacitor depende proporcionalmente de la carga almacenada
en el mismo y de la distancia entre las placas, y por el contrario, es inverso al área de enfrentamiento de las mismas y
al Épsilon del material aislante.
Antes de pasar a la parte de transducción capacitiva en sí; debe notarse que:
En la ecuación de la tensión en bornes del capacitor podríamos modificar una de las variables a la derecha de la
ecuación, por ejemplo la distancia entre las placas y la tensión variará proporcionalmente con esta. Lógicamente
considerando que todas las otras variables involucradas en la ecuación sean constantes.
En lo que sigue veremos en base a esta ecuación el funcionamiento del micrófono capacitivo.
2. 2 Transducción Capacitiva
Los micrófonos capacitivos o formalmente hablando “Micrófonos Electrostáticos”, basan su principio de transducción
acústica/eléctrica en un campo eléctrico y justamente es este campo el que crea la atracción entre cargas positivas y
negativas almacenadas en las placas del capacitor.
Dentro de la cápsula del micrófono capacitivo están las dos placas del condensador, una de dichas placas es el
diafragma del micrófono propiamente dicho, el cual es muy delgado (típicamente, 5 micrones de espesor) y
generalmente está bañado en oro. La otra placa del capacitor, se encuentra en la parte posterior de la cápsula, es
también metálica y normalmente está perforada o ranurada. Un esquema genérico de la cápsula del micrófono
capacitivo se muestra a continuación.
FIGURA 2.4
Se ve en el dibujo que hay terminales conectados a las placas del capacitor. El par de terminales marcado con los
signos más y menos, está para proveer al capacitor una tensión continua (de 48 volts en general), conocida como
phantom power.
Esta tensión se coloca en el capacitor para fijar una “carga eléctrica constante en sus placas”, de manera que siempre
ambas placas tengan un valor igual, llamémoslo: “q” pero de polaridad opuesta. Esto último, se muestra en la figura
anterior.
La idea básica de un micrófono de condensador es que al ejercerse una presión sonora sobre su diafragma esta hará
que el mismo vibre, produciendo que la distancia entre las placas del capacitor varíe.
Es decir la distancia entre placas variará en concordancia con la presión sonora; y a su vez dicha distancia producirá
una variación también proporcional en la tensión de salida del capacitor. De este modo, la tensión a la salida del
capacitor (denotada en la figura como: Vout) será proporcional a las variaciones de presión sonora aplicadas sobre el
diafragma.
Si recordamos la ecuación de capacidad, que se repite aquí abajo por comodidad, veremos aun más claramente esta
situación:
V=Q .dA .ℇ
Antes de analizar la ecuación, debemos resaltar que las variables “A” y “ℇ ” son “siempre constantes”.
Recordar que “A” es el área que poseen las placas del condensador y Épsilon “ℇ ” la constante dieléctrica del material
aislante entre las mismas, y por ende siempre tendrán un valor fijo.
Por otro lado si de alguna manera también logramos que la carga “Q” en la ecuación tenga un valor siempre
constante, entonces, la única variable que podrá modificar su valor del lado derecho de la ecuación será “d”, es decir
la distancia entre las placas del capacitor.
En esta situación entonces vemos que la tensión “V” variará en forma proporcional a la distancia “d” entre las placas,
ya que todas las otras variables en juego son números fijos.
De esta manera se logra hacer que la tensión en bornes a la salida del micrófono sea proporcional a la variación de
presión sonora ejercida sobre el diafragma del mismo. Y esto se debe a que dicha presión se ve directamente
reflejada en las variaciones de la distancia “d” cuando la placa móvil es alcanzada por la onda de sonido.
Un esquema circuital interno de un micrófono de condensador se ve debajo, en el cual se muestra como se aplica la
tensión fantasma que provee de una carga eléctrica constante al capacitor. Esta tensión también suele denominarse
tensión de polarización, o simplemente polarización del micrófono, aunque en general en la jerga profesional se lo
llama por su nombre en inglés: “phantom power”.
FIGURA 2.5
En el esquema se ve como a ambas placas del condensador se les aplica la tensión de polarización provista por la
fuente fantasma y a través de la resistencia “R”. Esto produce una carga constante “Q” sobre el capacitor tal cual se
mencionó anteriormente.
Por otro lado cuando el diafragma vibre en respuesta de la onda incidente de sonido, el voltaje de polarización
continuo (los 48 volts de la fuente fantasma) será modulado por una componente de tensión alterna relacionado
linealmente con las variaciones de presión sonora. Dicha componente de alterna es justamente la señal eléctrica que
luego ingresará en la cadena de audio.
Como último cabe destacar que el capacitor “C” en el circuito está colocado para poder lograr un filtrado de la
tensión continua de polarización y así en la salida “Vout” solo tener la componente de tensión alterna. Esto último
significa que sólo pasará la señal eléctrica con la información de audio.
2.3 Micrófono Capacitivo – Características y aplicaciones
Para comenzar diremos que el micrófono condenser, a condensador, capacitivo o electrostático es el preferido a la
hora de trabajos en estudios de grabación. Debido a su mecanismo generador de la tensión de salida y al uso de aire
como dieléctrico entre las placas, el micrófono capacitivo es un transductor potencialmente silencioso y lineal.
Sin embargo, el estrechísimo espacio necesario para conseguir la sensibilidad adecuada y la alta impedancia reflejada
en la baja capacidad eléctrica del dispositivo (entre unos 25 a 50 picofaradios) exige una muy alta precisión en la
fabricación y requiere de un cabezal preamplificador de alta impedancia; que debe ser colocado lo más cercano
posible a los electrodos del condensador, es decir sus placas. Ambos factores incrementan el costo y la complejidad
del diseño. De hecho muchos micrófonos a condensador traen incorporados circuitos preamplificadores propios.
Los preamplificadores pensados para micrófonos capacitivos se han ido perfeccionando con el avance de la
tecnología de los semiconductores y circuitos de estado sólido, aunque irónicamente existen en el mercado muchos
preamplificadores en base a válvulas, las cuales colorean el sonido agregando una distorsión armónica que hace que
el sonido tenga un carácter mas cálido. De hecho la empresa AKG hace ya muchos años ha retomado y recomendado
la fabricación de una antigua válvula diseñada para preamplificación de micrófonos capacitivos, que rebautizó con el
nombre de “The Tube”.
Otro factor importante en este tipo de micrófonos es su diafragma, ya que la respuesta en alta frecuencia del
micrófono está relacionada en gran medida con la delgadez o finura del diafragma. Esto se debe a que cuanto más
delgado es, menor masa posee y por lo tanto menor inercia, lo cual mejora la respuesta en alta frecuencia y a
transitorios bruscos de la señal sonora aplicada.
Los primeros micrófonos a condensador tenían el diafragma de metales ligeros como el níquel y con la evolución
tecnológica se llegó al empleo de diafragmas construidos de mylar recubierto por una delgada lámina de oro. En los
que se logra un espesor que está aproximadamente entre los 3 a 12 micrones.
Por otro lado, los diafragmas de este tipo de transductores también son muy sensibles a cambios de humedad y
temperatura, por lo cual estos micrófonos no suelen ser los preferidos para actuaciones en vivo. Sin dejar de
mencionar que son frágiles y poco robustos.
A esto último debemos sumar el hecho de que requieren de una fuente externa de alimentación y también de un
circuito preamplificador colocado a su salida debido a la baja señal que entregan.
Dentro de la fabricación de micrófonos a condensador, y como se dijo, han salido líneas con preamplificadores
valvulares incorporados que le dan un sonido único al micrófono en cuestión. También además de preamplificadores
existen otros modelos con fuente propia de alimentación y preamplificador incluidos todo en un mismo módulo para
garantizar bajo ruido y coloraciones únicas en el sonido, tal es el caso del micrófono Røde K2. De hecho en lo que a
coloración respecta, también existen líneas de transductores capacitivos con un sonido denominado Vintage debido
a la válvula que tienen en el circuito de preamplificación que traen incorporado.
Para finalizar, agregamos que, por ser los diafragmas muy finos en estos tipos de micrófonos las presiones sonoras
que soportan no son tan elevadas como en el caso de los micrófonos dinámicos.
Luego de lo anteriormente desarrollado y como hicimos con los micrófonos dinámicos, resumimos aquí, las
principales características de los micrófonos condensers:
a) Amplia respuesta en frecuencia y máxima sensibilidad a transitorios de la señal.
b) Mínima coloración del sonido captado (salvo con pre valvulares o modelos vintage).
c) Requiere de fuentes adicionales y de conectores especiales en muchos casos.
d) Máxima sensibilidad, permite realizar tomas a gran distancia de la fuente sonora.
e) Sensibles a presiones sonoras elevadas, distorsiona para altos NPS.
f) Es costoso su diseño y fabricación, poseen poca robustez y son sensibles a los golpes.
g) Sensibles a ruidos de manipulación, deben utilizarse con soportes antishock y antipops.
h) De gran uso en estudios.
e) Captan el sonido ambiente y elementos acústicos con gran realismo.
Como último y al igual que en el caso de los micrófonos dinámicos podemos decir que existen varios modelos
utilizados para muchísimas aplicaciones y también para situaciones especiales de los transductores a condensador.
Además, estos micrófonos implementan todos los tipos de patrones, de hecho hay micrófonos a condensador que
son del tipo multipatrón, en los cuales por medio de una llave de conmutación se pueden utilizar diferentes
diagramas polares. Un ejemplo de esto es el Røde K2 ya mencionado anteriormente, el cual posee como base los
patrones omnidireccional, figura de ocho y cardioide. Ademas, trae la posibilidad de realizar combinaciones de estos
simplemente moviendo una perilla. En la Figura 1.3 del Capítulo 1 puede verse dicha perilla y sobre la misma los
dibujos de los 3 patrones.
NOTA: Debe destacarse el hecho que hasta acá hemos explicado dos tipos de transducción la de bobina móvil y la
transducción por capacitancia.
Recordamos al lector que el primero de los casos pertenece a la familia de los Electrodinámicos. Ya que por medio de
la dinámica de movimiento de la bobina dentro del campo magnético se genera electricidad en bornes de la misma,
lo cual da lugar a la transducción.
Y por otro lado tenemos a los micrófonos de condensador, que pertenecen a la familia de los Electrostáticos.
Los micrófonos capacitivos tienen una carga aplicada en sus placas, lo cual sumado a la modificación de la distancia
entre las mismas produce la tensión eléctrica de salida.
De allí que la denominación de micrófonos electrostáticos, se deba a que los mismos recurren a la energía estática
almacenada en sus placas para poder entregar la energía eléctrica en sus terminales de salida.
En la jerga profesional por simplicidad y en apología a su principio de funcionamiento, los micrófonos electrostáticos
son denominados Condensers.
A continuación se ve otro tipo de micrófono capacitivo.
2.4 Micrófonos ElectretEl término “Electret” se refiere a materiales que muestran una polarización permanente después de ser sometidos a
un campo eléctrico, un ejemplo de este tipo de material es el teflón.
Para comprender esta situación podemos hacer una analogía con el campo magnético. Cualquier persona sabe que si
dejamos una aguja o un clavo pegado en un imán permanente, transcurrido un tiempo dicho clavo poseerá
propiedades magnéticas y podrá atraer a otros materiales ferromagnéticos más pequeños.
Lo que sucede en dicho caso es que parte del magnetismo del imán queda “grabado” o “impreso” en el clavo. El cual
luego de haber sido inmerso en el campo magnético quedará cargado con parte del mismo.
En el caso de un campo eléctrico sucede lo mismo, solo que no es tan pragmático para comprenderse, por lo cual nos
valemos de la analogía con el campo magnético.
La idea es básicamente la misma, los materiales que son del tipo “electret” pueden pensarse como equivalentes a los
materiales con propiedades ferromagnéticas, tal como sucedía con el ejemplo del clavo que poseía dichas
propiedades.
Al estar en presencia de un material electret, podemos decir que, si el mismo es inmerso en un campo eléctrico parte
de dicho campo quedará “grabado” o “impreso” en el material. Dando como resultado que quede cargado con parte
de dicho campo eléctrico, y esto es equivalente a lo que sucede con el magnetismo sobre un clavo.
Con materiales de tipo “electret” es posible diseñar transductores capacitivos autopolarizados o prepolarizados que
evitan tener que usar una fuente de tensión externa como el phantom power.
El funcionamiento del micrófono electret es equivalente al del micrófono capacitivo, de hecho responde a los mismos
principios físicos y por ende esta dentro de la familia de los micrófonos Electrostáticos. Sólo que en este caso el
campo eléctrico necesario para poder fijar la carga Q sobre las placas del capacitor, está autoprovisto de fábrica.
Es decir, el capacitor interno del micrófono ha sido polarizado con una cantidad de carga electrostática permanente
“Q”, ya que una de sus placas se fabrica con material electret. Dicha carga se mantendrá fija debido a las propiedades
del material y nos permitirá por lo tanto lograr la transducción tal como lo hacíamos con los micrófonos a
condensador tradicionales.
De lo anterior, podemos decir que el principio de funcionamiento, las ecuaciones y las explicaciones pertinentes son
las mismas que para el transductor capacitivo, con la salvedad que en este caso, no hace falta una fuente fantasma
externa para que el micrófono funcione. Dicho problema queda resuelto con la prepolarización que trae el micrófono
desde su fabricación inicial, gracias al material electret. Por esto último, es que no expondremos nuevamente aquí las
ecuaciones que se desprenden de la transducción capacitiva, ni volveremos a explicar los fenómenos físicos que
tienen lugar en la transducción.
La construcción del micrófono electret, si es un tanto diferente a la del capacitivo convencional, de hecho puede
hacerse de dos maneras. Una es fijando el material electret sobre la placa rígida del capacitor y otra es fijando el
material en la placa móvil del capacitor, es decir sobre el diafragma.
La mayoría de los micrófonos prepolarizados poseen menor Sensibilidad que los micrófonos polarizados
externamente, esto se debe a que la polarización electret no resulta tan potente como la polarización externa. La
cantidad de carga “Q” puesta en juego para la transducción en el caso de los electret es menor reflejándose esto en
una sensibilidad inferior que en el caso de los condensadores habituales.
A continuación se muestran ambos esquemas físicos de fabricación del micrófono electret.
FIGURA 2.6
En la figura A se muestra como el material electret está depositado sobre la placa rígida del condensador. En este
caso el diafragma sigue siendo solo una lámina conductora mientras que la paca rígida es de una material conductor
sobre el cual se deposita una delgada lámina de material electret.
A su vez, en la Figura B, la placa rígida es de material conductor solamente, mientras que el diafragma está
compuesto por dos finas láminas, una exterior que es de material conductor, señalada en la figura como “superficie
metalizada” y una muy delgada lamina interior compuesta de material electret.
En general se prefiere que el material esté colocado en la palca rígida. Ya que si está en el diafragma este se torna de
mayor grosor y esto no es conveniente debido a que se empeora la sensibilidad y la respuesta en frecuencia del
transductor. Por lo cual dicha forma constructiva no es la más indicada ni elegida en los diseños, de hecho, la
desmejora, es notable en altas frecuencias.
El material electret que comúnmente se utiliza para la fabricación de este tipo de transductores es el
politetrafluoretileno (polytetrafluoroethylene).
A la lámina se la carga permanentemente ya sea positiva o negativamente por medio de aplicarle un campo eléctrico
muy fuerte, resistente y caliente. Esto puede hacerse por medio de una descarga eléctrica de corona (símil a un
destello eléctrico) o bien por medio de un bombardeo de electrones. En ambos casos el campo eléctrico generado
levanta temperatura y logra un valor considerable.
Como se comento antes, dado a que la mayoría de los micrófonos prepolarizados poseen menor sensibilidad que los
micrófonos polarizados externamente, el uso de los mismos se encuentra en calidades inferiores, como ser
micrófonos de corbata, de sobremesa, y de oradores, estos últimos son denominados micrófonos de contacto, y se
ven más adelante. También, son difundidos en micrófonos de instrumentación (se llama así a micrófonos destinados
a mediciones de campo).
La respuesta en frecuencia de los micrófonos prepolarizados es como se dijo, un poco más pobre que la de los
capacitivos comunes. Acentuándose aún mas este hecho en el caso de que el material electret se encuentre sobre el
diafragma del micrófono. Podríamos concluir que la respuesta en frecuencia de los micrófonos de este tipo esta en
un intermedio entre los micrófonos de bobina móvil y los capacitivos.
Los primeros diseños de micrófonos electret eran con el material depositado sobre el diafragma, por lo cual no
tuvieron buena fama al inicio y su aceptación se logró en realidad cuando empezaron a construirse con el material
sobre la placa fija.
Si bien la característica más destacada es que no necesitan fuente de alimentación externa, también se resalta el
hecho de que pueden ser de construcción muy pequeña y resistente. Así como también de poco peso, por lo cual son
los preferidos y más difundidos en micrófonos que brindan independencia al orador, como los tipo “solapa” . Debido
a esto, es que hoy en día son utilizados en estudios de televisión y radio, ayudados por la masividad de las
telecomunicaciones.
También gracias a su peso, tamaño y ahorro energético son empleados en los pequeños grabadores de casete
portátiles (todos los casos de micrófonos que llevan dichos grabadores son actualmente de tipo electret)
Han salido además diseños denominados “electret de vaivén”, capaces de reproducir señales de alto SPL con una
baja distorsión. Estas últimas ventajas los posicionan en mejor lugar todavía, sumándole el hecho de que son más
baratos que los condensers convencionales.
Como desventaja marcamos el hecho de que es dificultosa la fabricación multipatrón o de patrón variable en este
tipo de micrófonos, ya que por tener una prepolarización, no pueden utilizarse sobre los mismos conmutadores de
voltaje de polarización como suele hacerse en el caso de los micrófonos de patrón variable de condensador. Ya que
dichos conmutadores, son los que permiten el cambio de patrón como era el caso del Røde K2)
Por último puede decirse que el micrófono electret es una versión económica del micrófono a condensador y su
sonido puede llegar a ser muy bueno.
A continuación se muestra una fotografía de un micrófono electret bastante difundido, es el CK 77 de la compañía
AKG.
FIGURA 2.7
3. Transducción Piezoeléctrica - Micrófonos Piezoeléctricos
Durante los años 1930 a 1960, los micrófonos piezoeléctricos o de cristal tuvieron un gran auge en el marco de las
grabaciones caseras y de pequeñas producciones. También en sonido de eventos sociales y conferencias.
Hoy en día el bajo costo conseguido en micrófonos dinámicos y condensadores de tipo electret ha producido en el
campo de audio profesional que los micrófonos piezoeléctricos estén fuera de uso. Pero se los fabrica aun en
aplicaciones de tipo “home” como se dijo. De hecho los micrófonos que vienen en los combos de audio de
computadoras o los micrófonos de teléfonos celulares son en su mayoría del tipo “piezoeléctricos”.
De todos modos no haremos demasiada extensa la presentación sobre los transductores de este tipo, ya que su uso
en el campo de audio profesional es casi nulo. Por lo cual abordaremos a este tipo de micrófono en una forma más
global.
Primero como es costumbre se explican los principios de transducción, luego el funcionamiento del micrófono
basado en este principio de transducción y por último se enumeran aplicaciones que hacen uso de ellos. Con la
salvedad de que en este capítulo no separaremos el temario en subitems sino que se expone de corrido y en forma
más general.
Para comenzar diremos que el término piezoeléctrico hace referencia a dos palabras, “piezo” que viene del griego
“piezen” y significa “presión”. Y “eléctrico” porque justamente como su nombre lo indica, estos materiales poseen
propiedades físicas de tipo eléctricas.
La propiedad de un material piezoeléctrico en sí, es que al aplicarle una presión, y deformarlos, estos producen una
tensión alterna proporcional a dicha torsión. Estos materiales se encuentran en la naturaleza en forma de cristales.
Los más comunes y utilizados en la industria son:
- las sales de Rochelle o tartrato de sodio y potasio (Rochelle salts - potassium sodium tartrate)
- el ADP o dihidrógeno fosfato de amonio (ADP - ammonium dihydrogen phosphate),
- el sulfito de litio ( lithium sulfite)
- el cuarzo (utilizado mayormente en displays)
- Algunos cerámicos como el titanio de bario
Primeramente para comprender el funcionamiento de un micrófono piezoeléctrico, debemos comprender como se
produce el fenómeno de piezoelectricidad. Para esto, imaginemos un pedazo de cristal de forma rectangular en tres
dimensiones, es decir un prisma, tal como se muestra en la siguiente figura:
FIGURA 2.8
Lo que se desea mostrar es que si a un trozo de material piezoeléctrico se le aplica una presión sobre dos caras
paralelas, en este ejemplo las horizontales. Entonces, la fuerza sobre dichas caras deformará el trozo de cristal y esto
generará sobre las dos caras paralelas verticales una tensión proporcional a la fuerza ejercida.
De esta manera se consigue hacer la transducción de energía mecánica a energía eléctrica.
Además, el fenómeno de piezoelectricidad es del tipo bilateral.
Es decir, estos materiales, también poseen el comportamiento inverso, en el cual si se les aplica un voltaje, entonces
estos se deforman proporcionalmente a dicho voltaje.
Destacando además que dependiendo de la polaridad de la tensión aplicada a dos de sus caras, entonces el material
sufrirá una deformación mecánica, expandiéndose o contrayéndose en el sentido del eje de polarización eléctrica.
Por lo cual y en sentido recíproco:
Las deformaciones que provoquen una contracción del material producirán una tensión alterna de polaridad dada
(supongamos positiva) y las deformaciones que provoquen una expansión del material producirán una tensión
alterna de polaridad opuesta a la anterior (negativa, teniendo en cuenta la suposición).
Puede verse de este hecho que los cristales piezoeléctricos pueden ser usados también, para fabricar altavoces. No
abordaremos este caso, aunque vale destacar que hay una extensa variedad de parlantes construidos en base a este
principio en el campo del audio, y en su mayoría se trata de transductores de alta frecuencia.
Para la fabricación estándar de un transductor piezoeléctrico que será utilizado en un micrófono se utilizan en
realidad dos cristales, los cuales son colocados uno sobre el otro, a esta estructura se la denomina estructura o
elemento bimórfico (o simplemente bimórfico) y se esquematiza a continuación.
FIGURA 2.9
Por otro lado, en la estructura bimórfica, las capas cerámicas superpuestas poseen comportamiento contrario de
modo que al aplicarles una tensión eléctrica dada, una capa se dilata y la otra se contrae.
A continuación en la siguiente figura se muestra como se deforman los cristales, en la figura de la izquierda se ve la
contracción del cristal superior y la expansión del cristal inferior y en el esquema de la derecha se muestra la
expansión del cristal superior y al contracción del cristal inferior.
A su vez debe notarse la polaridad de la tensión en bornes del arreglo bimórfico. Vemos que en el primer caso tiene
un valor dado “V” con una polaridad dada y en el segundo caso posee el mismo valor de tensión “V” pero con
polaridad invertida.
FIGURA 2.10
Para la fabricación de la estructura cristalina bimórfica, las láminas de cristal se deben cortar en un arreglo
longitudinal perfecto para producir el voltaje deseado a la salida. Y luego ser montadas de manera tal que los dos
elementos de cristal adyacentes queden colocados con polarizaciones invertidas entre sí. Es decir las dos laminas de
cristal son colocadas de manera opuesta respecto una de otra, haciendo esto se logra producir tensiones opuestas y
así generar una salida de tipo push-pull.
Esto significa que sobre cada una de las capas de cristal se producirá una tensión de igual valor pero con sentido
opuesto, y gracias a esto, se fijará entre medio de las láminas la masa de tensión.
En la Figura 2.9 de más arriba, se mostraba una estructura bimórfica estándar, en la cual se esquematizan las dos
laminas de cristal unidas con sus respectivos terminales de conexión eléctrica, los cuales están conectados a las
superficies de cada una de las láminas. De estos conductores es desde donde se toma la salida de tensión del
elemento bimórfico y por ende estos son los que entregan la señal a la salida del transductor.
El conjunto completo es sujetado desde tres de sus esquinas por medio de topes de enganches, como si fueran una
suerte de remaches que sostienen a ambas láminas, como se mostraba en la figura 2.9.
La cuarta esquina se deja libre, esto es para luego poder ligarla al diafragma a través de un elemento conector.
Para comprender mejor como se utiliza el arreglo bimórfico dentro del micrófono nos valemos de la siguiente figura,
que muestra en forma de corte a la estructura interna de un micrófono piezoeléctrico estándar.
FIGURA 2.11
Puede apreciarse aquí que el diafragma tal como se comentó mas arriba, tiene un elemento conector que va hacia el
material piezoeléctrico, además se ve que, dicho conector está ligado a la esquina libre del material piezoeléctrico
bimórfico.
Es decir la esquina libre de la estructura bimórfica está vinculada mecánicamente con el diafragma por medio del
conector, con lo cual los movimientos producidos sobre el diafragma debidos a la presión sonora de la fuente que se
desea captar, serán copiados por la estructura bimórfica. Debido a esto, a la salida del arreglo de cristales se
producirá una tensión proporcional a la presión ejercida sobre el diafragma.
Por último la salida de voltaje de las láminas de cristal es transportada por conductores eléctricos a los terminales de
salida del micrófono. En la figura estos conductores están dibujados de un color cobrizo y conectados a los cristales
de la estructura piezoeléctrica.
Como último acerca de este tipo de transductores, diremos que los típicos micrófonos de cristal muestran
sensibilidades de salida en la banda media de hasta 10mV/Pa, por lo cual pueden ser usados para conectarse
directamente a preamplificadores de alta impedancia.
El largo del cable entre el micrófono y el preamplificador está limitado en estos transductores, debido a que la
capacidad del cable cambia, y a partir de cierta longitud se originan pérdidas de alta frecuencia que degradan la señal
a un punto inoperable.
Una aplicación muy común de los micrófonos piezoeléctricos es en el campo de la hidrofonía. En esta, se trata de
micrófonos y dispositivos de audio que puedan ser operados bajo el agua.
Esto último se debe a que en dichas condiciones el micrófono debe soportar altas fuerzas mecánicas y elevados
niveles de presión en lo que respecta a mediciones acústicas, y en esto, los micrófonos piezoeléctricos son muy
útiles. Pueden encontrarse estos tipos de transductores en submarinos y otros tipos de embarcaciones.
4. Transducción por Resistividad – Micrófono de Carbón El micrófono de carbón es uno de los primeros micrófonos utilizados a nivel masivo. De hecho, hoy día, es venerado
por tener una existencia más que centenaria y todavía puede encontrarse en uso en millones de teléfonos de todo el
mundo. Der todas maneras, el micrófono de carbón en la actualidad, no alcanza los estándares de respuesta en
frecuencia y de bajo ruido que son necesarios y se exigen en estudios profesionales de audio.
Como ya se dijo el micrófono de carbón ha tenido su mayor auge en telefonía y hasta logró un “nuevo estilo” en la
escucha de la voz humana. Incluso, en algunos estudios de grabación de altos recursos, suelen tener micrófonos de
este tipo para sonidos artísticos “buscados”, o para emulación de efectos en bandas sonoras de películas.
Por otro lado, en este capítulo y tal como se hizo con los transductores piezoeléctricos, expondremos al micrófono de
carbón de manera concisa y sin dividir en subitems; es decir, seguiremos una línea de desarrollo similar:
Primero como es costumbre se explica el principio de transducción, luego el funcionamiento del micrófono basado
en dicho principio y por último se enumeran ciertas aplicaciones que hacen uso de ellos.
Para comenzar diremos que el término “micrófono de carbón” hace referencia a que estos tienen en su interior
gránulos de carbón mineral. La cápsula, en este tipo de transductores, está compuesta básicamente por dos placas
de metal conductor enfrentadas entre sí, y entre las cuales hay alojados gránulos de carbón. Estos últimos están
distribuidos dentro de todo el espacio formado entre las placas y además apretados entre las mismas con una cierta
fuerza. De este modo lo que se obtiene físicamente hablando, es una resistencia eléctrica.
De hecho, las resistencias eléctricas que se utilizan en los circuitos de estado sólido y que se comercializan en el
mercado mundial de electrónica están fabricadas de una manera similar.
Por lo anterior es que este principio de transducción también se conoce o denomina con el nombre de “transducción
por resistividad o resistencia eléctrica”.
De todas formas, esto no es lo único necesario para poder transformar la energía acústica que arriba al micrófono en
energía eléctrica en sus terminales de salida.
Debido a su construcción, el principio de transducción de estos micrófonos está basado en la variación de la
resistencia eléctrica con corriente continua.
Es decir al conjunto formado por el carbón contenido entre las dos placas se lo puede ver como una resistencia
eléctrica en la cual sus conectores de salidas son las placas. Y la resistencia que tiene este conjunto en su totalidad
recae en los gránulos de carbón contenidos entre dichas placas (ya que todo el resto del conjunto son conductores).
Valiéndose de esto y teniendo presente que cada uno de los gránulos tendrá una superficie de contacto con el
adyacente a él y a su vez con las placas laterales. Entonces, podemos pensar que si compactamos o descompactamos
los gránulos atrapados entre las placas, la resistencia eléctrica cambiará de valor. Ya que las superficies de contacto
varían. Teniendo así, el conjunto, una menor resistencia cuando mas apretados estén los gránulos (esto es además
que las placas están más próximas), y una mayor resistencia cuando los gránulos estén descompactados (esto es las
placas están más alejadas entre sí).
En las versiones modernas de estos tipos de transductores, se utilizan gránulos de carbón mineral duro carbonizados.
Estos gránulos son fabricados con una serie compleja de operaciones, que garantizan que los mismos no tengan
forma plana ni contengan partículas de hierro, factores que afectan drásticamente la resistencia eléctrica y
estabilidad del dispositivo transductor.
Para comprender como realiza la transducción este tipo de micrófonos y explicar su funcionamiento, veamos la figura
a continuación.
FIGURA 2.12
Puede observarse del esquema que estos micrófonos requieren de una fuente de alimentación externa, de la misma
manera que lo hacen los micrófonos capacitivos, aunque no tienen las prestaciones de estos últimos; y por lo cual es
otro punto que les juega en contra a los micrófonos de carbón.
La tensión de la fuente externa es aplicada por medio de dos conductores a las placas de la resistencia eléctrica. Esto
hace que se produzca una circulación de corriente continua a través de los gránulos de carbón (notar que estos
poseen cierta conductividad y que además la misma puede conocerse midiendo la resistencia eléctrica del conjunto).
En estado de reposo, es decir con las placas quietas, esta corriente será solo continua, y la tensión a la salida del
micrófono, tomada en el transformador, será nula. Ya que no existe inducción magnética sobre el secundario, si al
primario del transformador se lo excita con corriente continua.
Ahora bien, ante la presencia de una presión sonora actuando sobre el diafragma del transductor, que como se
muestra en la figura está constituido por la placa móvil, entonces esta última se moverá hacia la placa posterior si se
trata de una compresión y en contra de la misma, si se trata de una descompresión.
Tendremos así, que la presión ejercida sobre los gránulos de carbón, ya no será la misma y por ende la superficie de
contacto entre los gránulos cambiará (habrá mayor contacto frente a una compresión y menor frente a una
descompresión en la onda de sonido).
Hasta aquí puede resumirse la idea de que:
Las variaciones de presión sonora incidiendo sobre el diafragma producen una variación en la compresión de los
gránulos de carbón. Esto hace que los mismos se deformen y así alterar el área efectiva de contacto entre cada par
de gránulos adyacentes. Luego, debido a lo anterior, la resistencia eléctrica del dispositivo irá modificando su valor en
proporción a la onda sonora.
Por último, dicho cambio en la resistencia, producirá que la corriente circulante por el circuito también varíe y por
ende esta corriente tendrá una variación proporcional a la presión sonora ejercida.
Notar que la corriente además de variar en forma proporcional a la resistencia, está relacionada con la misma por
medio de la ley de ohm.
Y ahora si, hmos llegado a ver la variación de la presión sonora, transformada a variación de corrienbte eléctrica, y
por lo cual hemos logrado la transducción.
Estamos en condiciones de resumir la transducción resistiva de la cual, podemos decir que:
Las variaciones de presión o contrapresión, incidentes sobre el diafragma harán que el mismo se mueva “ hacia o en
contra” de la placa posterior. Lo que conllevará a variaciones en incremento o decremento de la corriente que circula
en el circuito y dichas variaciones se verán reflejadas en la salida del transformador.
Resta entender la función del transformador en el circuito. Simplemente debemos pensar que el mismo funciona
como un filtro de corriente continua, el cual deja pasar al secundario solo la componente de corriente alterna
circulante en el circuito primario. Y obstruye hacia el secundario el paso de la componente de continua originada en
la fuente de tensión externa.
Recordar que el bobinado primario ante la presencia de corriente continua se comportará como un cable y no
inducirá ninguna tensión en el secundario del transformador. Pero ante la presencia de tensión alterna en los bornes
del primario, este se comporta como una bobina, y entonces debido a principios electromagnéticos, dicha tensión
alterna es inducida en el secundario. Esta tensión tendrá mayor o menor valor que la del primario dependiendo de la
relación entre la cantidad de vueltas que poseen los arrollamientos.
Los transformadores en esta aplicación están utilizados como elevadores de tensión. Por lo cual, la cantidad de
vueltas de alambre del primario es menor que la cantidad de vueltas en el secundario.
Por último, puede verse que al existir una onda de presión sonora arribando al diafragma, esta se verá transformada
en una tensión alterna en la salida del circuito, proporcional a dicha onda.
Así logramos efectuar una transducción mecánica/eléctrica por medio de una simple resistencia de carbón y es por
ello que este principio es comúnmente denominado “transducción por resistividad”.
En la práctica la construcción de la cápsula de un micrófono de carbón es como la que se ilustra en la siguiente figura,
aunque sus partes mecánicas son un tanto más complejas.
FIGURA 2.13
Las placas que constituyen la resistencia tienen la forma de una taza, las cuales están recubiertas en oro y encierran
la cavidad en donde se alojan los gránulos de carbón. La placa delantera está ligada al diafragma del micrófono para
copiar los movimientos de este. Y la placa trasera está sujeta al armazón de manera de permanecer inmóvil.
Por medio de dos conductores se interconectan ambas placas con el exterior. De más está decir, que debe agregarse
al conjunto de la figura anterior el transformador de tensión y la fuente de alimentación externa de corriente
continua.
En general la ganancia en decibeles que se logra con el agregado del transformador (además de que, este último filtra
la corriente continua) está en el orden de 40-60 dBs. Aunque todos estos agregados traen aparejadas varias
desventajas para estos micrófonos.
Destacamos aquí el hecho de que no toda la transducción mecánico/eléctrica se realiza dentro de la cápsula lo cual
es otro inconveniente más.
Por otro lado y en lo que respecta al uso de estos transductores, ya hemos comentado que en general no son
preferidos en audio profesional, lo cual se debe a varias razones, algunas ya mencionadas anteriormente en este
capítulo.
La mayor desventaja que poseen es que la cápsula genera un alto ruido eléctrico y además presenta una distorsión
no lineal sobre la señal de salida. Sumado a lo anterior, estos micrófonos poseen baja sensibilidad a la requerida hoy
en día en estudios profesionales, y de hecho la misma, presenta cierta inestabilidad (es decir, no es constante con el
paso del tiempo).
Esto se hace más evidente cuando los gránulos de carbón se aconglomeran o aplastan entre sí, quedando
empaquetados y funcionando como si fueran un nuevo gránulo de mayor tamaño. Aunque, este problema en
muchos casos solía solucionarse con un fuerte golpe del micrófono, por medio del cual se lograba liberar a los
gránulos entre sí. Y dicho problema ayuda mucho a la inestabilidad de la sensibilidad.
En las primeras emisiones radiales que utilizaban micrófonos de carbón, se logró linealizar la salida de los mismos por
medio de utilizar un transductor de carbón de doble botón (vaivén). Sin embargo esto fue dejando de lado muy
pronto, allá por los años 30 en los que se encontró una mejor manera de solucionar esto. Se debió a la aparición de
preamplificadores electrónicos. Los micrófonos se conectaban a estos y se tomaba la salida desde allí.
De hecho el uso e preamplificadores se abarato tanto que cuando se inicio la telefonía y las redes telefónicas masivas
se prefería los micrófonos de carbón más el preamplificador a otros tipo de transducciones, ya que era más
económico hacer esto. Y el sistema también era más robusto en su funcionamiento (sobretodo a la hora de las
reparaciones) en comparación con otras tecnologías de la época.
Por lo cual estos micrófonos han sido un verdadero punto de quiebre en la historia del audio, y sobretodo en las
telecomunicaciones. Y al hablar de micrófonos en general no se puede dejar de hacer una mención y explicación de
los mismos.
5. Micrófonos Especiales
Para completar el material referido a los micrófonos existentes en el mercado no podía dejarse de lado a micrófonos
pensados para aplicaciones especiales.
En general se trata de micrófonos que poseen otro tipo de construcciones y diferentes filosofías de diseño en lo que
respecta al transductor; o también al montaje de la cápsula.
Veremos los más relevantes ya que hay variadísimas líneas y tipos de micrófonos, sobretodo, centraremos la
atención a micrófonos especiales que puedan toparse alguna vez en el camino del lector y algunos que quizás se
utilizan a nivel profesional.
También, se mencionan otros tipos de micrófonos que son muy utilizados, aunque quizás, no tanto en el ampo de
audio, sino en la televisión, radio y/o cinematografía.
Por otro lado no se darán demasiados detalles específicos de los micrófonos mencionados en esta sección y solo se
describirán a modo informativo. Destacando sus principales y más relevantes características así como también
especificando sus usos y aplicaciones.
5. 1 Micrófono de Placa o Zona de PresiónPosicionar micrófonos muy cerca de una pared o en el piso, ha sido siempre una práctica muy común de los
ingenieros y técnicos de grabación. De hecho, se han acumulado muchas experiencias en cómo utilizar los
micrófonos. Tal es así, que mas adelante veremos varias de dichas técnicas de grabación. Pero fue Crown
International en la década de 1970, que introduce una nueva línea de micrófonos optimizados y pensados para tales
propósitos de uso.
Ellos para denominar a esta nueva especie de micrófonos utilizaron la sigla PZM (pressure zone microphone) la cual
hacía referencia a que dichos transductores respondían solamente a las componentes de la señal de presión que se
hacían presentes en los bordes o límites de un recinto. Es decir, estaban pensados para ser colocados sobre algún
tipo de superficie, como ser el piso, una pared, una mesa, u otras.
Estos transductores también se conocen como micrófonos de placa límite (boundary layer microphones) o
simplemente “micrófonos de placa”. Aunque algunos también los denominan como micrófono límite o micrófono de
borde (o contorno). Hoy día están disponibles en varias marcas y modelos.
Los primeros modelos fueron del tipo omnidireccionales, y en versiones más modernas se lanzaron con patrones
polar cardioide e hipercardioide. Cuando se utiliza uno de estos transductores con patrón polar direccional, el eje de
éste es paralelo a la superficie y el micrófono sensa componentes de gradiente de presión que son paralelos a la
superficie en donde se ubicó el transductor.
Por otro lado, si el patrón polar del micrófono de placa es omnidireccional entonces el micrófono posee un patrón
polar semiesférico. Ambas situaciones se muestran en el siguiente esquema:
FIGURA 2.14
Los micrófonos de placa o BL (boundary layer) son a menudo, ubicados a lo largo de las paredes en una habitación, o
en el centro de un bafle grande, y cuando son montados de esta forma, estos micrófonos captan el sonido con un
mínimo de reflexiones.
En el campo de audio profesional son utilizados en varias aplicaciones, y en ciertos casos son preferidos por algunos
ingenieros para determinadas tomas y técnicas de grabación en estudio.
Dos de estos transductores se muestran en la siguiente figura:
FIGURA 2.15
Este tipo de micrófonos, no es un tipo de transductor en sí, desde el punto de vista físico o constructivo.
En realidad es un diseño que consta de un micrófono de cápsula pequeña tipo condenser, en general Electret, que se
encuentra alojado en un recipiente plano y orientado hacia una placa rígida. Es decir, el diafragma está colocado a no
más de aproximadamente 1 mm (milímetro) de una superficie plana (notar, que se refiere a la placa). A su vez todo el
conjunto así montado, tiene una superficie de contacto o “placa” que se apoya en la superficie adonde arribará el
sonido emitido por la fuente.
El objetivo de realizar este tipo de montaje es poder eliminar las depresiones irregulares en la respuesta en
frecuencia que pueden presentarse en la colocación habitual del micrófono, debido a interferencias entre la onda
directa que llega desde la fuente de sonido y la onda reflejada desde una superficie aledaña, veamos esto con el
ejemplo a continuación:
FIGURA 2.16
En la figura se muestran dos situaciones, en la primera de ellas, el micrófono recibe dos ondas sonoras, una onda
directa emitida por la fuente y una onda reflejada, producida por un rebote del sonido en el suelo.
Debido a esto, se producirán adiciones y sustracciones en determinadas frecuencias del espectro de la señal emitida.
Ya que habrá frecuencias que se enfatizarán y frecuencias que se atenuarán.
Esto, se producirá para los casos en los cuales, la señal directa esté en fase con la señal reflejada (0 º) y en los que
dichas ondas estén en contrafase (180º). Así, las frecuencias que tengan sus fases en 0º se incrementarán y las
frecuencias que tengan su fase en 180º se restarán.
De todos modos lo anterior es un fenómeno acústico en sí, y se denomina Efecto Peine, el cual se verá en detalle más
adelante.
Por otro lado en la figura, tenemos la situación B, en la cual se utiliza un micrófono de placa.
En dicha situación, la proximidad al suelo (por ser tan pequeña) no producirá una interferencia significativa con la
señal directa. Y por ende la respuesta en frecuencia será mucho más uniforme. Tendiendo a ser mucho más lineal.
Está claro que en el dibujo se dibuja una recta, pero que no existe tal linealidad en la realidad. Aunque, se logra
“achatar” mucho la respuesta con estos transductores.
Para resumir un poco la explicación de estos dispositivos, citamos algunas características a continuación:
1) Poseen un patrón polar semiesférico, pudiendo ser omnidireccional o algún tipo de cardioide.
2) No poseen efecto proximidad, pero su respuesta en baja frecuencia depende del tamaño de la superficie rígida
sobre la que han sido colocados.
3) Son poco sensibles a las vibraciones mecánicas y estas pueden además, reducirse con soportes de goma.
4) Son muy sensibles al ruido ambiente y al aire en movimiento. (Debido a la cercanía siempre de una superficie y al
propio encierro de la cápsula)
5) En estos micrófonos se produce un aumento de 6 dBs en la sensibilidad debido a la doble presión ejercida sobre el
diafragma. Lo cual le da una respuesta grave, y consistente en todos los ángulos dentro del diagrama polar
semiesférico que poseen.
6) Por ser cerrados y el aislado de su cápsula, estos micrófonos son capaces de evitar el típico impulso en la respuesta
en altas frecuencias sobre el eje del transductor.
Ya hemos dicho que estos micrófonos son utilizados a menudo en el campo de audio profesional, y de hecho son
preferidos para ciertas tomas en estudio. Un uso común, es por ejemplo la realización de tomas ambiente de batería
o pianos. Incluso a veces se los utiliza en la tapa del piano de cola o dentro del piano vertical para lograr tomas con
un carácter especial.
También suelen ser empleados en el cine, la televisión y la radio, como ser en mesas de entrevistas televisivas o para
captar sonidos de interiores en aplicaciones de efectos sonoros en películas. Pueden aplicarse a muros, techos,
pisos, según se requiera. Inclusive, es posible controlar en cierto grado su directividad utilizando trozos de paneles
acústicos o alfombras para modificar el patrón de captación, aplicándolo sobre algunas zonas de la placa o de la
superficie de apoyo.
Dentro de los micrófonos de placa hay ciertos modelos que ofrecen dos respuestas en frecuencia, incluso los hay con
un patrón polar controlado para aplicaciones especiales. Tal es el caso de los micrófonos colocados en la boca de los
escenarios. Los cuales se utilizan para captar el sonido de los actores minimizando los ruidos del público y de la sala
teatral.
Estos micrófonos, denominados: de placa de fase controlada, tienen una cápsula muy pequeña de patrón polar
hipercardioide. En este caso por su aplicación particular (aplicado sobre el piso de un escenario) el ángulo de
incidencia más importante es a los 30º y así se evalúa su respuesta en frecuencia.
Además suelen tener la opción de distintos cortes de baja frecuencia. En dicho ángulo el micrófono trata de ser lo
más sensible posible y allí es el punto máximo de captación del patrón hipercardioide.
Un modelo muy difundido de estos transductores en estudios de medio a alto nivel es el Audio Technica Pro 44.
5. 2 Micrófonos Altamente DireccionalesLos micrófonos altamente direccionales son requeridos para aplicaciones tales como captar el sonido de la pelota en
un partido de fútbol, o el de un pájaro o un instrumento a distancia. Pueden también ser adoptados para
conversaciones cercanas en ambientes ruidosos, para cubrir el público de un recital desde el escenario, o captar
sonidos de pasos de baile para películas o documentales musicales y otras aplicaciones.
En todos los casos, el objetivo es recoger sonidos axiales eficientemente, pero discriminar los sonidos que llegan
desde todas las demás direcciones, en otras palabras, lo que se trata es de asegurar una mejor “Eficacia para energías
aleatorias”. Por si el lector no recuerda este parámetro del transductor, se trata de una especificación para el patrón
polar del micrófono y hace referencia a la direccionalidad del mismo.
Por ejemplo un micrófono cardioide tiene mayor eficacia para energías aleatorias que un omnidireccional, pero
menor que un hipercardioide.
Esto fue explicado en el subitem iii) Micrófonos Combinados del punto: 4.6 Tipos de transducciones. De hecho allí
está la Tabla 1.1 que compara la Eficacia Para Energías Aleatorias de los patrones polares convencionales.
En general, si se quiere alta direccionalidad, deben lograrse Eficacias para energías aleatorias mejores que 0,25 que
es el valor para un micrófono hipercardioide. Ya que este último tiene la más alta directividad que se puede obtener
de un micrófono de gradiente de presión de primer orden convencional.
Para conseguir elevar la direccionalidad se han desarrollado y utilizado dos tipos de micrófonos especiales que
cumplen con estas características, estos son: “el reflector parabólico” y “el micrófono de cañón (de línea)”.
Luego, también mencionamos al “micrófono zoom” que se encuentra dentro de esta familia.
i) Reflector Parabólico:Este micrófono como su nombre lo indica, utiliza para lograr una alta directividad un reflector paraboloide, como se
representa en la figura de más abajo. El reflector tiene un diámetro aproximado entre 0,5 y 1 m, y es en su foco
donde se coloca un micrófono direccional. Con este sistema se crea una gran “área de captación” de la onda sonora,
que luego se concentra en la cabeza del micrófono. La idea, como puede verse, es que con la forma de parábola se
asegura que todos los sonidos que llegan en línea o paralelos al eje central de la parábola son rebotados hacia el
diafragma del micrófono. Esto produce una considerable ganancia de nivel de la señal sobre el eje del micrófono en
comparación con los micrófonos no asistidos por la parábola. Al mismo tiempo, las ondas que llegan fuera de eje son
aisladas (o rechazadas) y no contribuyen en la salida del micrófono. La situación descripta se muestra en la siguiente
figura:
FIGURA 2.17
Inevitablemente la acción de reflexión y la acción de discriminación de los sonidos indeseados fuera del eje, están
limitadas. Esto es apreciable en medias y altas frecuencias, en donde el diámetro del reflector es mayor que la
longitud de onda de dichas frecuencias.
El último gráfico de la figura anterior, muestra cómo crece la directividad de estos transductores a medida que
aumenta la frecuencia de la señal de entrada. Por otro lado eso también puede observarse en el patrón polar
mostrado en la misma figura. Por ejemplo en 8 Khz se ve que el patrón se vuelve altamente direccional. En
contrapartida, el micrófono no puede ser direccional para frecuencias graves, notar en el diagrama que por debajo
de 200 Hz el transductor se comporta casi como un omnidireccional.
Debido a estos problemas, los micrófonos parabólicos traen incorporado un filtro de corte de graves, que evita dicho
inconveniente. A su vez por su alta directividad en agudos estos micrófonos vienen acompañados de un sostén que
incorpora una “mira de pistola”, para poder conseguir colocar el micrófono ligeramente descentrado del punto focal
que se desea captar. Y así poder apuntar correctamente, pero a su vez tener la suficiente precisión como para desviar
un poco el eje de toma.
Este recaudo debe tomarse en la mayoría de los casos. El mismo se realiza como se dijo, para evitar una captación
demasiado alta de frecuencias agudas, ya que sino el sonido se vuelve muy “filoso” y seseante.
El micrófono reflector parabólico obtiene ganancias típicas de alrededor de 15 dB, pero la curva de respuesta cae
para las frecuencias más bajas, donde la longitud de onda de la señal resulta comparable con el diámetro de la
parábola. En general se consiguen niveles de salida altos para fuentes sonoras distantes. Y tienden a colorear un poco
el sonido proveniente de los laterales del eje.
Finalmente, se quiere destacar el hecho de que el micrófono parabólico no rechaza ni amplifica el sonido. Sino que
en realidad concentra las ondas sonoras que están sobre el eje principal del diafragma y deja pasar de largo las que
caen fuera del reflector paraboloide. Además tampoco capta sonidos que arriban en forma perpendicular al eje del
transductor.
Como último diremos que puede mejorarse aun más la directividad de estos micrófonos. Sin embargo hay ciertas
limitaciones prácticas y físicas que afectan al ancho de banda útil del transductor. Y debido a ello generalmente es
más viable utilizar para estos fines el micrófono de cañón o de línea.
ii) Micrófono de Cañón:Este micrófono que como dijimos también se denomina “de Línea” sencillamente consta de una línea acústica o tubo
con agujeros igualmente espaciados, al final del cual, se encuentra generalmente un transductor cardioide.
El micrófono de cañón recibe este nombre por estar construido en forma de un largo tubo de, aproximadamente, 1,9
cm de diámetro y alrededor de 60 cm de longitud, lo cual lo asemeja a un cañón de escopeta.
Está diseñado en realidad como un micrófono cardioide normal al que se han practicado una serie de ranuras, de
manera que el sonido que llega fuera del eje principal atraviesa estas ranuras a lo largo de todo el tubo. Esto hace
que a la parte posterior del diafragma lleguen distintas “versiones” del sonido captado, con fases relativas que
consiguen anularlo. De esta forma los sonidos captados fuera del eje principal se ven fuertemente ate nuados con
respecto a los situados en dicho eje. La siguiente figura muestra la característica en “forma de trébol” de su
respuesta polar y un esquema de su montaje
FIGURA 2.18
Puede verse que es un dispositivo extremadamente direccional. El micrófono de cañón tiene un uso muy extendido
entre los reporteros de noticias, ya que permite apuntar directamente al orador que interesa, sin captar el ruido
ambiente. Como se dijo, otras aplicaciones típicas son la grabación de sonidos en la naturaleza, transmisiones
deportivas, toma de sonido en escenarios teatrales, etc. Cuando se lo utiliza en exteriores, al micrófono de cañón se
le aloja dentro de un forro anti viento alargado, de paredes gruesas, con aspecto de un gran cigarro puro. Quizás esto
le resulte familiar al lector.
Existen versiones de estos transductores con la mitad de longitud, y cuya respuesta polar está a medio camino entre
la de “forma de trébol” y el hipercardioide. Todas las versiones suelen tener, no obstante, una buena captación a
frecuencias bajas. El micrófono de cañón y en similitud al parabólico, tiene una atenuación de 15 dBs fuera del eje
para frecuencias por debajo de los 120 Hz.
Por último diremos que el patrón polar de estos micrófonos se conoce en la jerga como patrón lobular y fue
mencionado en la sección anterior.
Una interesante versión de estos transductores es el micrófono Zoom que se describe a continuación.
iii) Micrófono Zoom:Es una conocida variante del micrófono de cañón. Están pensados para ser utilizados y montados en cámaras de TV.
Son capaces de proporcionar un diagrama polar variable que va desde el omnidireccional hasta el altamente
direccional; tal y como se exige en el escenario de televisión.
Estos transductores están compuestos de tres elementos cardioides cuyas salidas son combinadas de diferentes
maneras. Constructivamente, utilizan dos de los elementos cardioides dirigidos hacia a delante y espaciados para
proporcionar un rendimiento de gradiente de presión de segundo orden.
Y al tercer elemento cardioide se lo dirige hacia la parte trasera, a su vez, a este último puede añadírsele distintas
posiciones de niveles y ecualizaciones relativas dentro y fuera de fase. El micrófono Zoom puede ser controlado
automáticamente mediante la conexión de atenuadores variables al mecanismo de lentes móviles de la cámara, y de
esta manera funcionar en Sincro con los mismos. Logrando que al aproximar la toma se vuelva más direccional y
capte lo que hay dentro de ese plano y al alejar la toma agrandar su patrón y por ende, captar mayor cantidad de
sonidos laterales.
No haremos ningún otro comentario de este micrófono, ya que básicamente su aplicación esta fuera del campo del
audio, así y todo valía la pena hacer mención de los mismos.
5. 3 Micrófonos Canceladores de RuidoLos Micrófonos Canceladores de ruido se han desarrollado para aplicaciones en conversaciones cercanas en
ambientes ruidosos tales como: cabinas de avión, en la plataforma exterior de un barco, habitaciones de maquinaria
pesada, crónicas deportivas, llamadas por megafonía y tipos especiales de teléfonos, como ser los utilizados en
comunicaciones de guerra en campo abierto.
Estos transductores, a veces, se utilizan en conjunto con diademas (vincha dotada de auriculares y micrófono) o
manos libres.
Un diseño clásico “de cinta de labio” que data de los años treinta y aún utilizado por reporteros de radio y
comentaristas deportivos, utiliza un transductor de cinta con una barra de protección, la cual asegura que la boca del
usuario se mantenga a una distancia fija de funcionamiento de aproximadamente 63 milímetros.
Este clásico micrófono se muestra a continuación, auqnue solo un esquema del mismo, ya que se carece de
fotografías. También fue muy utilizado en telefonía sobretodo en las centrales viejas, y quizás al lector le resulte más
familiar por dicha aplicación.
FIGURA 2.19
El Micrófono Cancelador de ruido usa un modelo de gradiente diseñado para una respuesta plana a distancias
bastante cortas. El efecto de proximidad a esta distancia es lógicamente fuerte y tiene que ecualizarse por medio de
un filtro de graves de cortes bruscos. Este filtro, en general puede cambiarse a través de un interruptor de tres
posiciones y ser ajustado de diferentes maneras según se requiera. Esta ecualización se realiza para evitar el realce
de graves que produce el efecto proximidad y por ende, lograr un respuesta plana relativa a las frecuencias altas y
medias. Notar que esta ecualización de la señal, hace que el micrófono tenga una mala toma de bajas frecuencias a
grandes distancias. Aunque esto no es preocupante ya que se usa justamente, a cortas distancias.
La respuesta de la voz, así filtrada, se aproxima al nivel de la curva mostrada en la figura de más abajo.
Las fuentes sonoras cercanas al micrófono entran primero por la apertura frontal, mientras que las fuentes sonoras
distantes entran tanto por la apertura frontal como la por la apertura trasera y están reducidas en 6 dBs por debajo
de 1kHz.
En la figura, la parte sombreada indica el rango efectivo de la cancelación de ruido. Para poder ganar ese grado de
efectividad es esencial que el micrófono este posicionado virtualmente al lado de la persona que habla.
Además, cabe destacar que estos micrófonos están cuidadosamente diseñados con suficiente malla y pantallas para
atenuar los sonidos de la respiración cerca del micrófono.
FIGURA 2.20
Como último diremos que hay otros diseños de estos tipos de transductores, muy empleados, que utilizan un par de
cápsulas cardiodes o hipercardioides en contrafase. Las palabras alcanzan las cápsulas a diferentes intervalos de
tiempo, y así, la cancelación es incompleta. Sin embargo, los sonidos aleatorios no deseados están casi cancelados en
su totalidad, mientras que el mensaje se mantiene con la suficiente amplitud como para ser interpretado y limpio de
ruidos.
5. 4 Micrófonos Inalámbricos Los micrófonos inalámbricos, radiomicrófonos o simplemente micrófonos de radio, se utilizan muy a menudo en
producciones de cine, radio, televisión, teatro y cualquier otra aplicación en la que resulte útil la libertad que supone
el no emplear cables en la unión del micrófono con el resto del equipo.
Estos dispositivos, utilizan una transmisión de radio de FM (frecuencia modulada) en lugar de un cable tradicional.
En la actualidad, están siendo cada vez más empleados, sobretodo en estudios de televisión y cinematografía.
Normalmente, el radio micrófono por sí mismo es pequeño, se sujeta y oculta en la ropa o en la parte de arriba de la
cabeza, aunque también son habituales los micrófonos de mano con el transmisor incluido en la empuñadura a la
que va unida una antena pequeña.
El sistema de micrófono inalámbrico consta de: un micrófono normal, un transmisor (que como se dijo es de FM),
una antena corta, a través de la cual se transmite la señal, y un receptor diseñado para recibir la señal emitida por el
transmisor. Cabe resaltar que el transmisor de FM puede o bien, estar incluido dentro de la propia carcasa del
micrófono o ser una unidad independiente que se conecta aparte.
Mediante una pequeña pila incluida en la propia caja del transmisor se suministra la energía necesaria para el
funcionamiento del mismo, e incluso para el de una cápsula de condensador que pueda trabajar con 9 Volts.
En muchos casos prácticos son necesarios dos o más micrófonos inalámbricos. Cada transmisor debe utilizar una
frecuencia diferente y la separación entre cada una de ellas debe ser suficiente como para que no se produzcan
interferencias (crosstalk). En la práctica se utilizan canales con una separación mínima de 0,2 MHz. Aunque debe
haber un único transmisor por cada frecuencia, pueden utilizarse cualquier número de receptores, como en el caso
de una recepción de radio normal.
Luego, cada receptor es capaz de recibir una sola frecuencia y la salida de audio del mismo se envía a un mezclador o
magnetófono, de la misma manera en que se haría con cualquier otra fuente a nivel de línea o de micrófono. El
principio de funcionamiento se representa en el siguiente esquema:
FIGURA 2.21
En versiones más reducidas, el transmisor está conectado al micrófono por aproximadamente un metro de cable que
puede también actuar como antena. Como la comodidad especial del micrófono inalámbrico ha sido muy apreciada,
su uso se ha multiplicado y hoy en día, la mayoría de los fabricantes ofrecen sistemas completos con adaptadores
que permiten utilizar el transmisor y el receptor con cualquier tipo de micrófono.
Los transmisores disponen a menudo de prestaciones que el operador puede ajustar para obtener un correcto
funcionamiento del equipo. Algunos incorporan un tono de 1 KHz que permite alinear niveles y comprobar la
continuidad de toda la cadena de audio. Los controles de ganancia de entrada también son muy útiles, por cuanto
que hacen posible que el trasmisor trabaje con fuentes de micrófono y de línea de muy distintos niveles. Un
indicador del nivel de pico de entrada ayuda en este ajuste, en general, el receptor siempre viene provisto de un
indicador del nivel de la señal recibida. Esto es interesante cuando se quieren localizar “puntos muertos”, en los que
no es posible un buen enlace transmisor-receptor. Deben evitarse posiciones del transmisor que no ofrezcan buenas
lecturas en este indicador; para ello se actuará variando la situación del transmisor o trasladando la antena receptora
a un lugar que ofrezca mejores resultados.
Otra prestación interesante es el indicador del estado de la batería en el transmisor. Cuando el voltaje de la batería
cae por debajo de un cierto nivel el transmisor envía una señal inaudible al receptor que, a su vez, avisará de esta
situación. El operador estará así advertido de que la batería fallará pronto y dispondrá de unos 15 minutos de
funcionamiento adicional.
Un cuestión muy importante en estos micrófonos, es lo que se denomina “Concesión de frecuencias”.
Los equipos de transmisión precisan normalmente de una licencia para poder operar, y los gobiernos ejercen un
rígido control sobre las bandas de frecuencias con las que puede trabajar un determinado usuario. Esto garantiza
que, por ejemplo, las emisiones de radio locales o nacionales no interfieran las comunicaciones de la policía,
bomberos o ambulancias. En Reino Unido está prohibido que los micrófonos inalámbricos operen en la banda de
frecuencias de 173,8 MHz a 175 MHz (estos valores, pueden variar de un país a otro). En lo que respecta al uso de las
bandas, cada “inalámbrico” como fue mencionado, necesita una separación mínima entre frecuencias de 0,2 MHz.
Otra condición en lo que respecta a la fabricación de estos equipos es que, las frecuencias deben estar controladas
mediante osciladores de cristal de cuarzo, lo cual asegura que no se desplacen más allá de unos ciertos límites
establecidos.
Por último, un requisito adicional acerca de normativas de regulación, es que, la potencia máxima de los transmisores
está limitada a 10 mW (milivatios), lo que significa una potencia radiada por la antena de unos 2 mW. Este es un valor
muy bajo, pero suficiente para las distancias que suelen cubrir con los micrófonos inalámbricos.
En muchos espectáculos musicales son necesarios más canales para micrófonos inalámbricos de los que están
disponibles por leyes jurídicas. Las empresas televisivas pueden hacer uso a veces de una banda de frecuencias
adicional para sus micrófonos inalámbricos, puesto que algunas tienen concedidos canales de TV dentro de las
bandas de transmisión nacionales y que a su vez ocupan con bandas de micrófonos inalámbricos.
La localización de bandas de frecuencia y las regularizaciones de licencias varían de unos países a otros, con usos de
bandas tales como VHF y UHF.
Por otro lado, los circuitos y elementos involucrados en este tipo de micrófonos, poseen diseños laboriosos que
deben superar problemas prácticos. Por ejemplo, mantener un cierto nivel de señal y una calidad de sonido
constante, independientemente de que el artista que hace uso de estos dispositivos, se mueva por cualquier parte
del escenario o del estudio de televisión.
La antena transmisora es fundamentalmente omnidireccional, es decir, la señal decae con el cuadrado de la
distancia, pero el diagrama omnidireccional resulta gravemente alterado por varias razones. Esto quiere decir que el
sistema sufre ciertas perdidas de señal según sea el lugar en el que se utilice y ubique.
Por lo cual, además de las dificultades obvias que suponen las estructuras metálicas entre transmisor y receptor,
existen dos fenómenos que hacen que la recepción de la señal de radio no sea del todo perfecta.
El primero de ellos se conoce con el nombre de “efecto multicamino o multirrecorrido”.
Cuando la antena transmite, la señal llega al receptor por varios caminos. El primer camino, es la vía directa, de
antena a antena. Pero además, hay muchos otros caminos, debido a que las ondas rebotan en paredes y techos del
recinto y llegan al receptor haciendo recorridos mayores y diferentes. Así pues, la antena receptora se encuentra con
un buen número de señales de distintas fases y niveles que podrán cancelar parte de la onda principal y empobrecer
su recepción. El movimiento del transmisor por la persona que lo transporta alterará la relación entre todas estas
señales y en algún momento pueden producirse pérdidas de señal (“drop-out”). Eso, es causado por la transmisión
desde “zonas muertas” (o “zonas de sombras acústicas”); lugares del recinto en los cuales se pierde por completo el
enlace transmisor/receptor.
La solución a esto, consiste en localizar dichas zonas de sombra mediante sucesivas pruebas y reubicar la antena
receptora hasta que desaparezcan o se reduzcan al mínimo. Por lo general, es una buena práctica colocar la ante na
próxima al transmisor para que la señal directa sea proporcionalmente mucho más fuerte que la mayoría de las
ondas reflejadas. Conviene alejarse de las estructuras metálicas, debido a la facilidad de éstas para reflejar y servir de
pantalla para las señales de RF. Las antenas pueden anclarse en barras que sean de metal, pero siempre formando
ángulos rectos con ellas; nunca en paralelo.
Como último a este primer problema diremos que por las reflexiones y las sombras acústicas que producen el propio
cuerpo del actor, las paredes y otros obstáculos, se pueden encontrar en estos sistemas grandes caídas en la señal,
puntos muertos y hasta zumbidos, debido a una recepción multirrecorrido o multicamino de la onda.
Las bandas de VHF de 8 y 2 metros, con longitudes de onda relativamente largas, se ven menos afectadas por el
efecto de los obstáculos, pero necesitan una antena proporcionalmente mayor (de más de 75 centímetros). La banda
UHF necesita solo una pequeña antena (10-20 cm) pero fácilmente se ve bloqueada por obstáculos en el camino. La
elección final de la banda de frecuencia puede verse influenciada por las regulaciones locales y de la distancia que se
necesite de recepción.
El segundo de los fenómenos mencionados que se produce en estos dispositivos, es la cancelación de señales
procedentes de otros transmisores cuando se utilizan varios canales simultáneamente. Si las frecuencias de
transmisión están muy próximas entre sí tienen lugar cancelaciones parciales de algunas seña les, que serán más
débiles que las que producirían cada uno de los transmisores por separado. De nuevo, conviene situar la antena
receptora lo más cerca posible del transmisor. La selectividad, o “Q”, de los sintonizadores juega un papel importante
a la hora de obtener una buena recepción en presencia de un gran número de señales. Un receptor puede tener un
buen comportamiento cuando hay un único transmisor en uso, pero si tiene mal seteado su “Q” mermará su calidad
de recepción cuando se utilizan varios transmisores. Este punto debe tenerse en cuenta cuando se está probando un
sistema; desde luego, verificar uno solo de los canales no mostrará este tipo de problemas.
Sistema “Diversity”:Una técnica conocida como “Diversidad Espacial” resulta muy útil a la hora de combatir los problemas mencionados
anteriormente. En este sistema se dispone para cada canal, de dos antenas conectadas a dos receptores idénticos.
Un circuito se encarga de controlar continuamente la potencia de la señal recibida por cada receptor y de seleccionar
automáticamente aquel que reciba con más calidad y potencia.
Dicha situación se ilustra en el siguiente diagrama:
FIGURA 2.22
Cuando ambos están recibiendo buena señal, la salida del receptor es la suma de las dos. Para suavizar los cambios
de una señal de RF fuerte seguida por una débil, o viceversa, se dispone de un fundido entre ambas señales
(crossfade).
Las dos antenas están separadas entre sí una determinada distancia, que depende de la fre cuencia con la que se esté
operando. De esta forma se logra que las relaciones entre las distintas ondas recibidas (directa y reflejadas) sean
diferentes para cada antena. Es poco probable que una zona de sombra para una antena lo sea también para la otra.
Un buen sistema “Diversity” resuelve muchos problemas de recepción, y el incremento en la fiabilidad del sistema
compensa el costo adicional que supone. El caso en el que este método se hace deseable es precisamente cuando
deben utilizarse más de dos micrófonos inalámbricos. Los buenos micrófonos inalámbricos son bastante caros y
suponen un gasto importante del equipamiento de sonido. Existen modelos baratos, pero la experiencia ha
demostrado que, es preferible no utilizar ninguno a utilizar uno de baja calidad. De hecho, debido a esto, es que en la
actualidad casi la totalidad de los micrófonos de este tipo vienen con equipos receptores de dos antenas.
Otro procedimiento empleado para incrementar la intensidad de la señal y su consistencia, es incluir en el sistema
un preénfasis y deénfasis de agudos, el cual se realiza para mejorar la relación señal-ruido. Esto es un procedimiento
común en las emisiones normales de las radios de FM; se realiza por medio de un proceso de limitación
(compresión/expansión) que logra reducir el ruido de banda ancha.
Finalmente destacamos el hecho, de que no se deben confundir los micrófonos inalámbricos con los “micrófonos de
condensador de RF”, estos, se tratan a continuación.
5.5 Micrófono de Condensador RFEn la década de 1960, Sennheiser Electronics toma ventaja y comienza a hacer uso de los circuitos de estado sólido e
introduce los micrófonos de RF. En la actualidad se siguen utilizando, aunque mayoritariamente para fines artísticos,
tal es el caso del micrófono MKH 404 de dicha empresa, el cual se muestra a continuación:
FIGURA 2.23
En general, a estos dispositivos se le demandan una alta estabilidad y resistencia, por lo cual, como se dijo, el usual
voltaje de polarización (48 volts) es reemplazado por aproximadamente solo 9 o 10 volts.
Este fue uno de los primeros modelos que operó con el sistema RF. Luego le siguió el
MKH 104 de patrón omnidireccional.
Hay dos características importantes acerca del diagrama polar y la respuesta en
frecuencia de estos micrófonos. El primero se considera una ventaja, ya que el
patrón omnidireccional de estos transductores se conserva casi constante en su
captación en la totalidad de las frecuencias audibles.
Aunque, en lo que respecta a su respuesta en frecuencia, es desfavorable, ya que la
misma tiene fluctuaciones muy marcadas, y de hecho presenta diferencias según sea
la posición de la fuente sonora.
Por otro lado, la tensión de phantom power que utilizaban era de 9 volts, por lo cual
se vendía aparte una fuente de tensión para generar dicho valor.
Como se dijo, el principio de transducción RF, es una variante del principio a
condensador. Por lo cual estos dispositivos, fueron diseñados para lograr obtener un
óptimo funcionamiento del principio de condensador en los días anteriores a la
aparición de los preamplificadores de alta calidad. Dichos micrófonos, proporcionan
una salida de audio estándar, pero incorporan un oscilador de RF fijo (8 MHz), un
circuito modulador y demodulador.
El micrófono condensador de RF o Radiofrecuencia, es un micrófono capacitivo normal en el cual el condensador
(formado por el diafragma y la placa fija) es parte de un circuito sintonizado que genera una señal portadora
constante; la frecuencia de esta señal es mucho mayor que la mayor frecuencia audible (20 KHz).
En este caso, las ondas sonoras mueven el diafragma al igual que en un transductor capacitivo, lo cual hace variar la
capacidad, pero además dicho movimiento en este sistema, causa una modulación de la frecuencia portadora. Esta
se demodula a continuación en un proceso similar a la recepción de radio FM; y la señal que resulta se envía a los
terminales de salida. Recordando que como se dijo, dicha señal es de 8 MHz.
Debe entenderse que todo este proceso tiene lugar dentro de la propia carcasa del micrófono y no tiene nada que
ver con los sistemas de micrófonos inalámbricos
Por último, la señal resultante es demodulada para proporcionar una señal de audio estándar en los bornes del
transductor RF.
No daremos mas detalles acerca de estos micrófonos, ya que en el campo de audio no son preferidos.
5. 6 Micrófonos de Dos Vías
Existen muy variados diseños en lo que respecta a la transducción mecánica/eléctrica de la señal. Durante el
desarrollo de transductores se ha experimentado de varias maneras y formas para conseguir audios de calidad y con
buen nivel de señal de salida. Una de estas formas fue la combinación de dos capsulas dentro de un mismo
transductor.
Estos micrófonos se conocen como micrófonos de dos vías, micrófono de dos caminos o micrófonos de doble
sentido. Dichos transductores, son desarrollados teniendo cápsulas separadas de diafragma/transductor para cubrir
altas y bajas frecuencias, luego, la salida de las mismas es combinada por medio de redes selectivas de frecuencias,
es decir con diferentes bandas de paso y rechazo, como las normalmente utilizadas en altavoces multivias
(denominadas comúnmente como crossovers). Y de esta manera tener cubierta la totalidad del espectro audible.
El objetivo primordial de estos transductores, es producir un diagrama de directividad de mayor consistencia y una
respuesta a altas frecuencias mejor que la que puede obtenerse normalmente cuando un único diafragma tiene que
cubrir todo el rango de frecuencias comprendido entre los 20 Hz y 20 KHz.
En un diseño cardioide común, el cual se muestra más abajo, los dos diafragmas son respectivamente de 15 mm y de
30 mm de diámetro. Una de las cápsulas responderá a frecuencias altas y medias-altas; y la otra cápsula a frecuencias
bajas y medias-bajas. Esta construcción es exactamente la que posee el micrófono AKG D202
El sistema para HF (alta frecuencia) está colocado directamente dentro de la rejilla protectora frontal, con la unidad
de LF(baja frecuencia) detrás de él, y la frecuencia de paso (o corte) se establece en 400 Hz, tal como se muestra en
el siguiente esquema:
FIGURA 2.24
No haremos más comentarios acerca de estos tipos de transductores, ya que se trata de micrófonos demasiado
especiales, y es poco probable que en la práctica el lector se encuentre con alguno de ellos. Esto se debe a que en el
campo de audio profesional no son tan utilizados y cualquier administrador de un estudio, preferirá invertir en
micrófonos más tradicionales y de prestaciones más clásicas que dispositivos de este tipo. Salvo que se trate de algún
estudio de muy altos recursos económicos.
5. 7 Micrófonos Activados Por Voz
Estos transductores, también conocidos como micrófonos a compuerta o micrófonos automáticos, son utilizados en
muy variadas ocasiones, como ser por ejemplo en salas de conferencias, iglesias y sistemas de seguridad.
En su diseño básico, la salida de estos, está silenciada por un circuito que es sensible al nivel de la señal de entrada.
Por lo cual, si dicha señal sobrepasa un nivel de presión sonora predeterminado, entonces el micrófono entregará
una señal de tensión en su salida. La idea básicamente es que, “se deja o no” pasar señal de acuerdo a un umbral
determinado; este último podrá ser o no ajustado por el usuario dependiendo del modelo y marca del dispositivo.
Así, por ejemplo, en una conversación de mesa redonda cada persona que hable, puede dirigirse a un micrófono
individual, y de esta manera se evitará la confusión normalmente presentada por sonidos de fondo y errores de fases
múltiples con todos los micrófonos constantemente abiertos. Ya que cada micrófono presente en la mesa, sólo se
activará cuando se le hable directamente desde dentro de su zona de aceptación frontal.
En una perfección más moderna de este mismo dispositivo, que evita la necesidad de un cuidadoso ajuste del
umbral, se colocan de espaldas dos cápsulas de micrófonos cardioides. Y, de esta forma, la cápsula trasera monitoriza
continuamente el nivel de sonido ambiente y la cápsula frontal (la principal entre ambas), se conecta siempre que
algún nivel de diferencia (digamos 10 dBs) exceda directamente sobre ella.
Para comprender esta idea, pensemos que si ambas cápsulas captan lo mismo, la salida se anula porque se
encuentran en contrafase acústica y por ende todos los sonidos ambientales como bullicios y otros, serán eliminados
por cancelación. Un micrófono de este tipo es el SHURE AMS26, del que se ilustra a continuación, un esquema de su
construcción y ángulo de captación
FIGURA 2.25
De igual manera y por las mismas razones que en el punto anterior, damos concluida la presentación e información con respecto a estos dispositivos, ya que este ítem sólo es a modo informativo.
5. 8 Micrófonos de Contacto
Estos transductores, como su nombre lo implica están físicamente unidos o ligados a la fuente de sonido, también se
los denomina micrófonos de solapa, de mesa, de corbata, o simplemente con su nombre en inglés: micrófono tie-
tack. Por lo general, la mayoría, responde a las vibraciones mecánicas más que a las ondas de presión procedentes
del aire. Por lo cual algunos tipos, como las pastillas de guitarra o los de garganta, no están considerados como
transductores clásicos en sí, sino que se tratan y desarrollan como tipos especiales de micrófonos. Aunque,
estrictamente hablando, todos, son considerados transductores mecánico/eléctricos. También existen modelos
especialmente diseñados para ser utilizados en mediciones de vibraciones (aceleradores).
Se puede utilizar cualquier principio de transducción para su construcción, al principio se utilizaba la
electromagnética, aunque en la actualidad los más comunes son de tipo condensador/electret.
El dispositivo puede estar sujeto en la caja de resonancia o al cuerpo de cualquier instrumento musical acústico,
como ser: de cuerda, viento o percusión; y por supuesto deben ser pequeños y de poco peso.
En su uso y colocación, es fundamental una disposición exacta para producir un timbre agradable, y libre del efecto
de resonancia de las ondas estacionarias en las estructuras de los instrumentos.
Hay verdaderas ventajas en emplear estos dispositivos, como la libertad de movimiento del artista, una excelente
diferenciación desde sonidos de otros instrumentos o voces, y el rechazo del ruido ambiente.
Estos micrófonos, ya hace varios años que están siendo utilizados en muchas y diferentes aplicaciones, sobretodo en
televisión, discursos y conferencias
El patrón polar de estos tipos de transductores, es generalmente del tipo omnidireccional y las distancias de
captación alcanzadas son cortas, debido a que como se dijo están diseñados para ubicarse muy cercanos a la fuente
que se desea captar. Aunque, también hay modelos que poseen patrón polar cardioide, pensados para ambientes
propensos a acoples o realimentaciones múltiples.
Por ejemplo, existe una versión electret en forma de tira de solo 1 mm de espesor y aproximadamente 25 mm de
anchura por 75 o 200 mm de largo. El cual, es suficientemente flexible como para acomodarse (o adherirse) a
superficies curvadas y puede ser alimentado por batería o phantom power.
Otro modelo magnético reciente de micrófono de contacto, que fue diseñado originariamente para recibir y
transmitir sonidos conducidos por procedimientos óseos, permite una comunicación inteligible para un nivel de ruido
ambiente de 120 dBs. Estos, pueden colocarse en la parte alta de la cabeza, presionando contra el hueso mastoideo
detrás de la oreja o como un micrófono de garganta.
Por otro lado, la respuesta en frecuencia de dichos micrófonos es normalmente ecualizada internamente dentro del
dispositivo, y en general tienen dos ecualizaciones básicas bien marcadas.
Una es una atenuación (o rolloff) en las frecuencias medias para compensar la resonancia que se produce en la
cavidad del pecho del orador (sumando además a esta, un con corte en graves).
La otra ecualización que se les realiza es un realce o compensación (boost) en altas frecuencias, lo cual se debe a que
en general están posicionados fuera del eje del hablante.
Obviamente, si se usa un micrófono de contacto con patrón polar direccional, el eje principal del patrón debe
ubicarse hacia la boca del orador.
A continuación se muestra un transductor de este tipo, su ubicación y su respuesta en frecuencia correspondiente:
FIGURA 2.26
Como último diremos que existen otras aplicaciones de estos dispositivos. Tal es el caso de los transductores
subacuáticos (hidrófonos), en estos un micrófono estándar, normalmente de bobina móvil, es suspendido dentro de
un recipiente resistente al agua. Aunque, las versiones profesionales son generalmente piezoeléctricas y dotadas de
equipos totalmente anticorrosivos con amplificador incorporado y cables especiales resistentes al agua, de esta
forma, pueden utilizarse a profundidades de hasta aproximadamente mil metros. También se han diseñado
micrófonos robustos aptos para su utilización en exteriores, bajo cualquier circunstancia atmosférica, con una
respuesta mayor de aproximadamente 15 KHz.
5. 9 Micrófonos Estéreo
Con respecto a estos, solo daremos una breve descripción, ya que este tipo de micrófonos si bien se ha ganado su
lugar en audio profesional, no es del todo preferido para realizar tomas estéreo. Incluso la mayoría de las
configuraciones y prestaciones ofrecidas por estos dispositivos siempre pueden obtenerse por medio de dos
micrófonos separados de iguales características (esto en la jerga se conoce como micrófonos apareados).
La idea es que los micrófonos estéreo tratan de emular o simular las denominadas técnicas estéreo, pero utilizando
para ello un solo dispositivo. Dichas técnicas son variadas, pero hay unas cuantas “clásicas” que son ampliamente
utilizadas para tomas estéreo de instrumentos de grabación en estudios profesionales.
Por ejemplo, todos saben que los platos de la batería se captan en general con dos micrófonos aéreos que pueden
conformarse o ubicarse según criterios técnicos y artísticos; pero lo que se trata de conseguirse en todos los casos es
emular la escucha binaural que posee el ser humano. Es decir, si uno se ubica frente a una batería y el baterista toca
uno de los cuerpos o platos laterales, entonces el oyente ubicado frente a la misma, sabrá el lugar de procedencia del
sonido. Las técnicas estéreo tratan de simular dicho fenómeno por medio de dos micrófonos que emulan nuestra
escucha binaural.
Debido a lo anterior, es entonces, que en la mayoría de los casos realizar esta tarea con un solo micrófono estéreo es
un recurso limitado, ya que como se dijo en audio profesional los ingenieros prefieren utilizar directamente dos
micrófonos separados e independientes entre sí. De hecho, con respecto a la ubicación y el armado de la técnica
estéreo en el cuarto de grabación, en el caso de un solo transductor queda siempre reducida a un punto y no se
presta para realizar demasiadas pruebas.
En el mercado, hay muchísimos modelos y tipos de estos micrófonos, y han salido tantos modelos estéreo como
técnicas existen.
El lector no está aun familiarizado con las técnicas de grabación estéreo, ya que este tema se trata más adelante en la
presente publicación. Es allí donde se comprenderá bien porque en la mayoría de los casos, estos micrófonos no son
los preferidos para realizar tomas estereofónicas.
De todos modos en lo que sigue, daremos una pequeña descripción general de cómo se constituyen los micrófonos
de esta clase.
Básicamente un transductor estéreo está formado por dos micrófonos dentro de una misma carcasa y a veces
permiten poder mover dentro de un cierto margen las cápsulas de los dos transductores involucrados en el
micrófono estéreo.
Lógicamente siempre habrá dos cápsulas en estos dispositivos, ya que la idea es tratar de representar siempre la
imagen estereofónica aural que los seres humanos percibimos y eso solo puede lograrse con dos micrófonos o
transductores separados.
También y como es costumbre, los micrófonos estéreo (dependiendo del modelo), presentan diferentes respuestas
en frecuencia, patrones de captación, tipo de transducción empleada y sensibilidades. De todas maneras los
principios de funcionamiento, son exactamente equivalentes a todos los vistos hasta acá, y es por ello que no
hacemos extensa esta parte.
Un ejemplo de estos dispositivos es como el que se muestra a continuación de la empresa Neumann, modelo SM69
FIGURA 2.27
En este modelo, el transductor está formado por dos micrófonos alojados dentro de una única carcasa con una de las
cápsulas capaz de girar con respecto a la otra a fin de que pueda ajustarse el ángulo entre las dos. Al mismo tiempo
puede conmutarse cada cápsula para seleccionar el tipo de respuesta polar que se desee. Por tanto, se puede ajustar
el micrófono para conseguir un par de figuras de ocho formando entre sí un ángulo de, digamos, 90°, o bien un par
de cardioides a 120°, etc.
Otro ejemplo de estos transductores es modelo NT4 de Røde, el cual emula una técnica de grabación estéreo
denominada X-Y. A continuación se muestra este dispositivo, su respuesta en frecuencia y su patrón polar.
FIGURA 2.28
Como último se resalta el hecho de que su patrón polar está constituido por dos lóbulos cardioides los cuales son
debidos a cada una de las dos cápsulas del micrófono. Y que además tanto este micrófono como el anterior deben
estar provistos de un conector estéreo especial a su salida. Ya entregan dos señales de audio, debido a la presencia
de dos cápsulas.
En la sección anterior, en la parte de conectores, se hizo referencia a esto y se mostró tanto el conector estéreo
como el cable que posee el Røde NT4 recién expuesto.
