Micrófono
Un micrófono, coloquialmente llamado mic o micrófono (), es un transductor que convierte el sonido en una señal eléctrica. Los micrófonos se utilizan en muchas aplicaciones, como teléfonos, audífonos, sistemas de megafonía para salas de conciertos y eventos públicos, producción de películas, ingeniería de audio en vivo y grabado, grabación de sonido, radios de dos vías, megáfonos y transmisiones de radio y televisión. También se utilizan en computadoras para grabar voz, reconocimiento de voz, VoIP y para otros fines, como sensores ultrasónicos o sensores de golpe.
Hoy en día se utilizan varios tipos de micrófonos, que emplean diferentes métodos para convertir las variaciones de presión de aire de una onda de sonido en una señal eléctrica. Los más comunes son el micrófono dinámico, que utiliza una bobina de alambre suspendida en un campo magnético; el micrófono de condensador, que utiliza el diafragma vibratorio como placa de condensador; y el micrófono de contacto, que utiliza un cristal de material piezoeléctrico. Por lo general, los micrófonos deben conectarse a un preamplificador antes de que la señal pueda grabarse o reproducirse.
Historia
Para poder hablar a grupos más grandes de personas, surgió la necesidad de aumentar el volumen de la voz humana. Los primeros dispositivos utilizados para lograr esto fueron megáfonos acústicos. Algunos de los primeros ejemplos, de la Grecia del siglo V a. C., eran máscaras de teatro con bocas en forma de cuerno que amplificaban acústicamente la voz de los actores en los anfiteatros. En 1665, el físico inglés Robert Hooke fue el primero en experimentar con un medio diferente al aire con la invención de los "amantes' teléfono" hecho de alambre estirado con una copa unida en cada extremo.
En 1856, Antonio Meucci inventó un micrófono dinámico basado en la generación de corriente eléctrica al mover una bobina de alambre a varias profundidades en un campo magnético. Este método de modulación también fue el método más duradero para la tecnología del teléfono. Hablando de su dispositivo, Meucci escribió en 1857: “Consiste en un diafragma vibrante y un imán electrificado con un alambre en espiral que lo envuelve. El diafragma vibratorio altera la corriente del imán. Estas alteraciones de corriente, transmitidas al otro extremo del cable, crean vibraciones análogas del diafragma receptor y reproducen la palabra”.
En 1861, el inventor alemán Johann Philipp Reis construyó uno de los primeros transmisores de sonido (el 'teléfono Reis') que usaba una tira metálica unida a una membrana vibratoria que producía corriente intermitente. Se lograron mejores resultados en 1876 con el "transmisor líquido" diseño en los primeros teléfonos de Alexander Graham Bell y Elisha Gray: el diafragma estaba unido a una varilla conductora en una solución ácida. Estos sistemas, sin embargo, dieron una calidad de sonido muy pobre.
El primer micrófono que permitió una telefonía de voz adecuada fue el micrófono de carbono (de contacto suelto). Esto fue desarrollado de forma independiente por David Edward Hughes en Inglaterra y Emile Berliner y Thomas Edison en los Estados Unidos. Aunque a Edison se le otorgó la primera patente (después de una larga disputa legal) a mediados de 1877, Hughes había demostrado su dispositivo de trabajo frente a muchos testigos algunos años antes, y la mayoría de los historiadores le atribuyen su invención. El micrófono Berliner tuvo éxito comercial gracias al uso de Alexander Graham Bell para su teléfono y Bell contrató a Berliner. El micrófono de carbono es el prototipo directo de los micrófonos actuales y fue fundamental en el desarrollo de las industrias de telefonía, radiodifusión y grabación. Thomas Edison perfeccionó el micrófono de carbón en su transmisor de botón de carbón de 1886. Este micrófono se empleó en la primera transmisión de radio de la historia, una actuación en la Ópera Metropolitana de Nueva York en 1910.
En 1916, E.C. Wente de Western Electric desarrolló el siguiente avance con el primer micrófono de condensador. En 1923, se construyó el primer micrófono práctico de bobina móvil. El magnetófono Marconi-Sykes, desarrollado por el Capitán H. J. Round, se convirtió en el estándar para los estudios de la BBC en Londres. Esto fue mejorado en 1930 por Alan Blumlein y Herbert Holman, quienes lanzaron el HB1A y fue el mejor estándar del momento.
También en 1923, se introdujo el micrófono de cinta, otro tipo electromagnético, que se cree que fue desarrollado por Harry F. Olson, quien esencialmente realizó ingeniería inversa de un altavoz de cinta. A lo largo de los años, estos micrófonos fueron desarrollados por varias empresas, sobre todo RCA, que realizó grandes avances en el control de patrones para dar direccionalidad al micrófono. Con la tecnología de la televisión y el cine en auge, hubo una demanda de micrófonos de alta fidelidad y una mayor direccionalidad. Electro-Voice respondió con su micrófono de cañón ganador de un Premio de la Academia en 1963.
Durante la segunda mitad del siglo XX, el desarrollo avanzó rápidamente con los hermanos Shure presentando el SM58 y el SM57. Los últimos desarrollos de investigación incluyen el uso de fibra óptica, láseres e interferómetros.
Componentes
El elemento transductor sensible de un micrófono se llama su elemento o cápsula. El sonido primero se convierte en movimiento mecánico por medio de un diafragma, cuyo movimiento luego se convertida en una señal eléctrica. Un micrófono completo también incluye una carcasa, algunos medios para llevar la señal del elemento a otro equipo y, a menudo, un circuito electrónico para adaptar la salida de la cápsula al equipo que se maneja. Un micrófono inalámbrico contiene un transmisor de radio.
Variedades
Los micrófonos se clasifican por su principio de transductor, como condensador, dinámico, etc., y por sus características direccionales. A veces, otras características, como el tamaño del diafragma, el uso previsto o la orientación de la entrada de sonido principal al eje principal (dirección final o lateral) del micrófono, se utilizan para describir el micrófono.
Condensador
El micrófono de condensador, inventado en Western Electric en 1916 por E. C. Wente, también se denomina micrófono de condensador o micrófono electrostático: los condensadores eran históricamente llamados condensadores. El diafragma actúa como una placa de un condensador y las vibraciones de audio producen cambios en la distancia entre las placas. Debido a que la capacitancia de las placas es inversamente proporcional a la distancia entre ellas, las vibraciones producen cambios en la capacitancia. Estos cambios en la capacitancia se utilizan para medir la señal de audio. El conjunto de placas fijas y móviles se denomina "elemento" o "cápsula".
Los micrófonos de condensador abarcan desde transmisores telefónicos hasta micrófonos de karaoke económicos y micrófonos de grabación de alta fidelidad. Por lo general, producen una señal de audio de alta calidad y ahora son la opción popular en aplicaciones de laboratorio y estudio de grabación. La idoneidad inherente de esta tecnología se debe a la masa muy pequeña que debe mover la onda de sonido incidente, a diferencia de otros tipos de micrófonos que requieren que la onda de sonido haga más trabajo.
Los micrófonos de condensador requieren una fuente de alimentación, ya sea a través de entradas de micrófono en el equipo como alimentación fantasma o de una batería pequeña. La alimentación es necesaria para establecer el voltaje de la placa del condensador y también para alimentar la electrónica del micrófono (conversión de impedancia en el caso de micrófonos electret y polarizados en CC, demodulación o detección en el caso de micrófonos RF/HF). Los micrófonos de condensador también están disponibles con dos diafragmas que se pueden conectar eléctricamente para proporcionar una gama de patrones polares (ver a continuación), como cardioide, omnidireccional y en forma de ocho. También es posible variar el patrón de forma continua con algunos micrófonos, por ejemplo, el Røde NT2000 o el CAD M179.
Existen dos categorías principales de micrófonos de condensador, según el método de extracción de la señal de audio del transductor: micrófonos con polarización de CC y micrófonos de condensador de radiofrecuencia (RF) o alta frecuencia (HF).
Condensador polarizado por CC
Con un micrófono de condensador polarizado por CC, las placas están polarizadas con una carga fija (Q). El voltaje que se mantiene en las placas del capacitor cambia con las vibraciones en el aire, según la ecuación de capacitancia (C = Q⁄ V), donde Q = carga en culombios, C = capacitancia en faradios y V = diferencia de potencial en voltios. Se mantiene una carga casi constante en el capacitor. A medida que cambia la capacitancia, la carga a través del capacitor cambia muy levemente, pero a frecuencias audibles es sensiblemente constante. La capacitancia de la cápsula (alrededor de 5 a 100 pF) y el valor de la resistencia de polarización (100 MΩ a decenas de GΩ) forman un filtro de paso alto para la señal de audio y de paso bajo para el voltaje de polarización. Tenga en cuenta que la constante de tiempo de un circuito RC es igual al producto de la resistencia y la capacitancia.
Dentro del período de tiempo del cambio de capacitancia (hasta 50 ms a una señal de audio de 20 Hz), la carga es prácticamente constante y el voltaje en el capacitor cambia instantáneamente para reflejar el cambio en la capacitancia. El voltaje a través del capacitor varía por encima y por debajo del voltaje de polarización. La diferencia de voltaje entre la polarización y el capacitor se ve a través de la resistencia en serie. El voltaje a través de la resistencia se amplifica para la interpretación o grabación. En la mayoría de los casos, los componentes electrónicos del micrófono en sí no contribuyen a la ganancia de voltaje, ya que el diferencial de voltaje es bastante significativo, hasta varios voltios para niveles de sonido altos. Dado que este es un circuito de muy alta impedancia, generalmente solo se necesita ganancia de corriente, con el voltaje permaneciendo constante.
Condensador de RF
Los micrófonos de condensador de RF utilizan un voltaje de RF comparativamente bajo, generado por un oscilador de bajo ruido. La señal del oscilador puede ser modulada en amplitud por los cambios de capacitancia producidos por las ondas de sonido que mueven el diafragma de la cápsula, o la cápsula puede ser parte de un circuito resonante que modula la frecuencia de la señal del oscilador. La demodulación produce una señal de frecuencia de audio de bajo ruido con una impedancia de fuente muy baja. La ausencia de un alto voltaje de polarización permite el uso de un diafragma con una tensión más floja, que puede usarse para lograr una respuesta de frecuencia más amplia debido a una mayor conformidad. El proceso de polarización de RF da como resultado una cápsula de impedancia eléctrica más baja, un subproducto útil del cual es que los micrófonos de condensador de RF pueden funcionar en condiciones climáticas húmedas que podrían crear problemas en los micrófonos con polarización de CC con superficies aislantes contaminadas. El Sennheiser "MKH" serie de micrófonos utilizan la técnica de polarización de RF. El inventor ruso soviético Leon Theremin ideó una aplicación encubierta y remotamente energizada del mismo principio físico y se usó para poner micrófonos ocultos en la residencia del embajador de EE. UU. en Moscú entre 1945 y 1952.
Condensador de electreto
Un micrófono electret es un tipo de micrófono de condensador inventado por Gerhard Sessler y Jim West en los laboratorios Bell en 1962. La carga aplicada externamente que se usa para un micrófono de condensador convencional se reemplaza por una carga permanente en un material de electreto. Un electreto es un material ferroeléctrico que ha sido permanentemente cargado eléctricamente o polarizado. El nombre proviene de electrostatic y magnetet; una carga estática se incrusta en un electreto mediante la alineación de las cargas estáticas en el material, de la misma manera que se hace un imán permanente alineando los dominios magnéticos en una pieza de hierro.
Debido a su buen rendimiento y facilidad de fabricación, por lo tanto de bajo costo, la gran mayoría de los micrófonos que se fabrican hoy en día son micrófonos electret; un fabricante de semiconductores estima la producción anual en más de mil millones de unidades. Se utilizan en muchas aplicaciones, desde grabación de alta calidad y uso de solapa (micrófono de solapa) hasta micrófonos incorporados en pequeños dispositivos de grabación de sonido y teléfonos. Antes de la proliferación de los micrófonos MEMS, casi todos los micrófonos de teléfonos celulares, computadoras, PDA y auriculares eran de tipo electret.
A diferencia de otros micrófonos de condensador, no requieren voltaje de polarización, pero a menudo contienen un preamplificador integrado que sí requiere energía (a menudo denominada incorrectamente potencia de polarización o polarización). Este preamplificador suele tener alimentación fantasma en aplicaciones de estudio y refuerzo de sonido. Los micrófonos monofónicos diseñados para computadoras personales (PC), a veces llamados micrófonos multimedia, usan un enchufe de 3,5 mm como se usa normalmente, sin alimentación, para estéreo; el anillo, en lugar de transportar la señal para un segundo canal, transporta energía a través de una resistencia desde (normalmente) un suministro de 5 V en la computadora. Los micrófonos estereofónicos usan el mismo conector; no existe una forma obvia de determinar qué estándar utilizan los equipos y los micrófonos.
Aunque los micrófonos electret alguna vez se consideraron de baja calidad, los mejores ahora pueden competir con los micrófonos de condensador tradicionales en todos los aspectos e incluso pueden ofrecer la estabilidad a largo plazo y la respuesta ultraplana necesarias para un micrófono de medición. Solo los mejores micrófonos electret rivalizan con las buenas unidades polarizadas de CC en términos de nivel de ruido y calidad; Los micrófonos electret se prestan a la producción en masa económica, mientras que los micrófonos de condensador no electret inherentemente costosos se fabrican con una calidad superior.
Micrófono de válvula
Un micrófono de válvula es un micrófono de condensador que utiliza un amplificador de válvula (válvula). Siguen siendo populares entre los entusiastas del sonido de válvulas.
Dinámica
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El micrófono dinámico (también conocido como micrófono de bobina móvil) funciona mediante inducción electromagnética. Son robustos, relativamente económicos y resistentes a la humedad. Esto, junto con su ganancia potencialmente alta antes de la retroalimentación, los hace ideales para usar en el escenario.
Los micrófonos dinámicos utilizan el mismo principio dinámico que un altavoz, solo que al revés. Una pequeña bobina de inducción móvil, colocada en el campo magnético de un imán permanente, está unida al diafragma. Cuando el sonido entra a través del parabrisas del micrófono, la onda de sonido mueve el diafragma. Cuando el diafragma vibra, la bobina se mueve en el campo magnético, produciendo una corriente variable en la bobina a través de la inducción electromagnética. Una sola membrana dinámica no responde linealmente a todas las frecuencias de audio. Por esta razón, algunos micrófonos utilizan múltiples membranas para las diferentes partes del espectro de audio y luego combinan las señales resultantes. Combinar las múltiples señales correctamente es difícil; los diseños que hacen esto son raros y tienden a ser costosos. Por otro lado, existen varios diseños que están dirigidos más específicamente a partes aisladas del espectro de audio. El AKG D112, por ejemplo, está diseñado para una respuesta de graves en lugar de agudos. En ingeniería de audio, a menudo se utilizan varios tipos de micrófonos al mismo tiempo para obtener los mejores resultados.
Cinta
Los micrófonos de cinta utilizan una cinta de metal delgada, generalmente corrugada, suspendida en un campo magnético. La cinta está conectada eléctricamente a la salida del micrófono y su vibración dentro del campo magnético genera la señal eléctrica. Los micrófonos de cinta son similares a los micrófonos de bobina móvil en el sentido de que ambos producen sonido por medio de inducción magnética. Los micrófonos de cinta básicos detectan el sonido en un patrón bidireccional (también llamado en forma de ocho, como en el diagrama a continuación) porque la cinta está abierta en ambos lados. Además, debido a que la cinta tiene mucha menos masa, responde a la velocidad del aire en lugar de a la presión del sonido. Aunque la captación simétrica delantera y trasera puede ser una molestia en la grabación estéreo normal, el rechazo del lado alto puede aprovecharse colocando un micrófono de cinta horizontalmente, por ejemplo, encima de los platillos, de modo que el lóbulo trasero capte el sonido solo de los platillos. La grabación estéreo en forma de ocho cruzada, o par de Blumlein, está ganando popularidad, y la respuesta en forma de ocho de un micrófono de cinta es ideal para esa aplicación.
Otros patrones direccionales se producen encerrando un lado de la cinta en una trampa o deflector acústico, lo que permite que el sonido llegue solo a un lado. El clásico micrófono RCA Tipo 77-DX tiene varias posiciones ajustables externamente del deflector interno, lo que permite la selección de varios patrones de respuesta que van desde "figura ocho" a "unidireccional". Estos micrófonos de cinta más antiguos, algunos de los cuales aún brindan una reproducción de sonido de alta calidad, alguna vez fueron valorados por esta razón, pero solo se podía obtener una buena respuesta de baja frecuencia cuando la cinta estaba suspendida muy flojamente, lo que los hacía relativamente frágiles. Ahora se han introducido materiales de cinta modernos, incluidos nuevos nanomateriales, que eliminan esas preocupaciones e incluso mejoran el rango dinámico efectivo de los micrófonos de cinta en bajas frecuencias. Las pantallas protectoras contra el viento pueden reducir el peligro de dañar una cinta vintage y también reducir los artefactos explosivos en la grabación. Las pantallas de viento correctamente diseñadas producen una atenuación de agudos insignificante. Al igual que otras clases de micrófonos dinámicos, los micrófonos de cinta no requieren alimentación fantasma; de hecho, este voltaje puede dañar algunos micrófonos de cinta antiguos. Algunos nuevos diseños de micrófonos de cinta modernos incorporan un preamplificador y, por lo tanto, requieren alimentación fantasma, y los circuitos de los micrófonos de cinta pasivos modernos, es decir,, aquellos sin el preamplificador mencionado anteriormente, están diseñados específicamente para resistir daños a la cinta. y transformador por alimentación fantasma. También hay nuevos materiales de cinta disponibles que son inmunes a las ráfagas de viento y la energía fantasma.
Carbono
El micrófono de carbón fue el tipo de micrófono más antiguo. El micrófono de botón de carbono (o, a veces, solo un micrófono de botón), utiliza una cápsula o botón que contiene gránulos de carbono presionados entre dos placas de metal como los micrófonos Berliner y Edison. Se aplica un voltaje a través de las placas de metal, lo que hace que fluya una pequeña corriente a través del carbón. Una de las placas, el diafragma, vibra en simpatía con las ondas sonoras incidentes, aplicando una presión variable al carbón. La presión cambiante deforma los gránulos, haciendo que cambie el área de contacto entre cada par de gránulos adyacentes, y esto hace que cambie la resistencia eléctrica de la masa de gránulos. Los cambios en la resistencia provocan un cambio correspondiente en la corriente que fluye a través del micrófono, produciendo la señal eléctrica. Los micrófonos de carbono alguna vez se usaron comúnmente en los teléfonos; tienen una reproducción de sonido de muy baja calidad y un rango de respuesta de frecuencia muy limitado, pero son dispositivos muy robustos. El micrófono Boudet, que usaba bolas de carbón relativamente grandes, era similar a los micrófonos de botón de carbón granulado.
A diferencia de otros tipos de micrófonos, el micrófono de carbón también se puede usar como un tipo de amplificador, usando una pequeña cantidad de energía de sonido para controlar una mayor cantidad de energía eléctrica. Los micrófonos de carbono encontraron uso como los primeros repetidores telefónicos, haciendo posibles las llamadas telefónicas de larga distancia en la era anterior a los tubos de vacío. Llamados relé de Brown, estos repetidores funcionaban acoplando mecánicamente un receptor de teléfono magnético a un micrófono de carbón: la débil señal del receptor se transfirió al micrófono, donde moduló una corriente eléctrica más fuerte, produciendo una señal eléctrica más fuerte para enviar por la línea. Una ilustración de este efecto amplificador fue la oscilación causada por la retroalimentación, lo que resultó en un chirrido audible del viejo "candelero" teléfono si su auricular se colocó cerca del micrófono de carbón.
Piezoeléctrica
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Un micrófono de cristal o micrófono piezoeléctrico utiliza el fenómeno de la piezoelectricidad, la capacidad de algunos materiales para producir un voltaje cuando se someten a presión, para convertir las vibraciones en una señal eléctrica.. Un ejemplo de esto es el tartrato de sodio y potasio, que es un cristal piezoeléctrico que funciona como un transductor, tanto como un micrófono como un componente de altavoz delgado. Los micrófonos de cristal alguna vez se suministraron comúnmente con equipos de válvulas (válvulas), como las grabadoras de cinta domésticas. Su alta impedancia de salida coincidía con la alta impedancia de entrada (típicamente alrededor de 10 megaohmios) de la etapa de entrada del tubo de vacío. Eran difíciles de combinar con los primeros equipos de transistores y rápidamente fueron reemplazados por micrófonos dinámicos durante un tiempo y, más tarde, por pequeños dispositivos de condensador electret. La alta impedancia del micrófono de cristal lo hacía muy susceptible a manejar el ruido, tanto del propio micrófono como del cable de conexión.
Los transductores piezoeléctricos se utilizan a menudo como micrófonos de contacto para amplificar el sonido de los instrumentos musicales acústicos, detectar golpes de batería, activar muestras electrónicas y grabar sonido en entornos difíciles, como bajo el agua a alta presión. Las pastillas montadas en el sillín de las guitarras acústicas son generalmente dispositivos piezoeléctricos que entran en contacto con las cuerdas que pasan sobre el sillín. Este tipo de micrófono es diferente de las pastillas de bobina magnética comúnmente visibles en las guitarras eléctricas típicas, que usan inducción magnética, en lugar de acoplamiento mecánico, para captar la vibración.
Fibra óptica
Un micrófono de fibra óptica convierte las ondas acústicas en señales eléctricas al detectar cambios en la intensidad de la luz, en lugar de detectar cambios en la capacitancia o los campos magnéticos como ocurre con los micrófonos convencionales.
Durante el funcionamiento, la luz de una fuente láser viaja a través de una fibra óptica para iluminar la superficie de un diafragma reflectante. Las vibraciones sonoras del diafragma modulan la intensidad de la luz que se refleja en el diafragma en una dirección específica. Luego, la luz modulada se transmite a través de una segunda fibra óptica a un fotodetector, que transforma la luz de intensidad modulada en audio analógico o digital para transmisión o grabación. Los micrófonos de fibra óptica poseen un alto rango dinámico y de frecuencias, similar a los mejores micrófonos convencionales de alta fidelidad.
Los micrófonos de fibra óptica no reaccionan ni influyen en ningún campo eléctrico, magnético, electrostático o radiactivo (esto se denomina inmunidad EMI/RFI). Por lo tanto, el diseño del micrófono de fibra óptica es ideal para su uso en áreas donde los micrófonos convencionales son ineficaces o peligrosos, como en el interior de turbinas industriales o en entornos de equipos de imágenes por resonancia magnética (IRM).
Los micrófonos de fibra óptica son robustos, resistentes a los cambios ambientales de calor y humedad, y pueden fabricarse para cualquier direccionalidad o adaptación de impedancia. La distancia entre la fuente de luz del micrófono y su fotodetector puede ser de varios kilómetros sin necesidad de ningún preamplificador u otro dispositivo eléctrico, lo que hace que los micrófonos de fibra óptica sean adecuados para el monitoreo acústico industrial y de vigilancia.
Los micrófonos de fibra óptica se utilizan en áreas de aplicación muy específicas, como la supervisión de infrasonidos y la cancelación de ruido. Han demostrado ser especialmente útiles en aplicaciones médicas, como permitir que los radiólogos, el personal y los pacientes conversen con normalidad dentro del campo magnético potente y ruidoso, tanto dentro de las salas de resonancia magnética como en las salas de control remoto. Otros usos incluyen monitoreo de equipos industriales y calibración y medición de audio, grabación de alta fidelidad y aplicación de la ley.
Láser
Los micrófonos láser a menudo se representan en las películas como dispositivos de espionaje porque se pueden usar para captar el sonido a una distancia del equipo del micrófono. Un rayo láser se dirige a la superficie de una ventana u otra superficie plana que se ve afectada por el sonido. Las vibraciones de esta superficie cambian el ángulo en el que se refleja el haz, y el movimiento del punto láser del haz de retorno se detecta y convierte en una señal de audio.
En una implementación más sólida y costosa, la luz devuelta se divide y se envía a un interferómetro, que detecta el movimiento de la superficie mediante cambios en la longitud del camino óptico del haz reflejado. La primera implementación es un experimento de mesa; este último requiere un láser extremadamente estable y una óptica precisa.
Un nuevo tipo de micrófono láser es un dispositivo que utiliza un rayo láser y humo o vapor para detectar vibraciones de sonido en el aire libre. El 25 de agosto de 2009, se emitió la patente de EE. UU. 7.580.533 para un micrófono de detección de flujo de partículas basado en un par de fotocélulas láser con una corriente de humo o vapor en movimiento en la trayectoria del rayo láser. Las ondas de presión de sonido provocan perturbaciones en el humo que, a su vez, provocan variaciones en la cantidad de luz láser que llega al fotodetector. Se demostró un prototipo del dispositivo en la convención 127 de la Sociedad de Ingeniería de Audio en la ciudad de Nueva York del 9 al 12 de octubre de 2009.
Líquida
(feminine)Los primeros micrófonos no producían un habla inteligible, hasta que Alexander Graham Bell hizo mejoras, incluido un micrófono/transmisor de resistencia variable. El transmisor de líquido de Bell consistía en un vaso de metal lleno de agua con una pequeña cantidad de ácido sulfúrico añadido. Una onda de sonido hizo que el diafragma se moviera, obligando a una aguja a moverse hacia arriba y hacia abajo en el agua. La resistencia eléctrica entre el alambre y la copa era entonces inversamente proporcional al tamaño del menisco de agua alrededor de la aguja sumergida. Elisha Gray presentó una advertencia para una versión que usa una varilla de latón en lugar de la aguja. Majoranna, Chambers, Vanni, Sykes y Elisha Gray hicieron otras variaciones y mejoras menores al micrófono líquido, y Reginald Fessenden patentó una versión en 1903. Estos fueron los primeros micrófonos en funcionamiento, pero no eran prácticos para aplicaciones comerciales.. La famosa primera conversación telefónica entre Bell y Watson tuvo lugar utilizando un micrófono líquido.
MEMS
El micrófono MEMS (sistemas microelectromecánicos) también se denomina chip de micrófono o micrófono de silicio. Un diafragma sensible a la presión se graba directamente en una oblea de silicio mediante técnicas de procesamiento MEMS y suele ir acompañado de un preamplificador integrado. La mayoría de los micrófonos MEMS son variantes del diseño del micrófono de condensador. Los micrófonos MEMS digitales tienen circuitos convertidores de analógico a digital (ADC) incorporados en el mismo chip CMOS, lo que convierte al chip en un micrófono digital y, por lo tanto, se integra más fácilmente con los productos digitales modernos. Los principales fabricantes que producen micrófonos de silicio MEMS son Wolfson Microelectronics (WM7xxx) ahora Cirrus Logic, InvenSense (línea de productos vendida por Analog Devices), Akustica (AKU200x), Infineon (producto SMM310), Knowles Electronics, Memstech (MSMx), NXP Semiconductors (división comprada por Knowles), Sonion MEMS, Vesper, AAC Acoustic Technologies y Omron.
Más recientemente, desde la década de 2010, ha habido un mayor interés e investigación en la fabricación de micrófonos MEMS piezoeléctricos, que representan un cambio significativo en la arquitectura y los materiales con respecto a los diseños MEMS de estilo condensador existentes.
Plasma
En un micrófono de plasma se utiliza un arco de plasma de gas ionizado. Las ondas sonoras provocan variaciones en la presión alrededor del plasma que a su vez provocan variaciones en la temperatura que alteran la conductancia del plasma. Estas variaciones en la conductancia pueden captarse como variaciones superpuestas al suministro eléctrico al plasma. Esta es una forma muy rara de micrófono.
Altavoces como micrófonos
Un altavoz, un transductor que convierte una señal eléctrica en ondas de sonido, es el opuesto funcional de un micrófono. Dado que un altavoz convencional tiene una construcción similar a la de un micrófono dinámico (con un diafragma, una bobina y un imán), los altavoces pueden funcionar "a la inversa" como micrófonos. Se aplica la reciprocidad, por lo que el micrófono resultante tiene las mismas deficiencias que un altavoz de un solo controlador: respuesta de frecuencia limitada de gama baja y alta, directividad mal controlada y baja sensibilidad. En el uso práctico, los altavoces a veces se utilizan como micrófonos en aplicaciones donde no se necesita un alto ancho de banda y sensibilidad, como intercomunicadores, walkie-talkies o periféricos de chat de voz de videojuegos, o cuando los micrófonos convencionales son escasos.
Sin embargo, hay al menos una aplicación práctica que aprovecha esas debilidades: el uso de un woofer de tamaño mediano colocado muy cerca de un "bombo" (bombo) en una batería para actuar como un micrófono. Un ejemplo de producto comercial es el Yamaha Subkick, un woofer de 6,5 pulgadas (170 mm) montado en un altavoz de 10" casco de batería utilizado delante de los bombos. Dado que una membrana relativamente masiva no puede transducir frecuencias altas pero es capaz de tolerar fuertes transitorios de baja frecuencia, el altavoz suele ser ideal para recoger el bombo y reducir el sangrado de los platillos y cajas cercanos.
Con menos frecuencia, los micrófonos se pueden usar como parlantes, pero debido a su manejo de baja potencia y al tamaño pequeño de los transductores, un tweeter es la aplicación más práctica. Un ejemplo de una aplicación de este tipo fue el súper tweeter 4001 derivado de un micrófono STC, que se utilizó con éxito en varios sistemas de altavoces de alta calidad desde finales de la década de 1960 hasta mediados de la década de 1970.
Diseño de cápsula y directividad
Los elementos internos de un micrófono son la principal fuente de diferencias en la directividad. Un micrófono de presión utiliza un diafragma entre un volumen interno fijo de aire y el ambiente y responde uniformemente a la presión de todas las direcciones, por lo que se dice que es omnidireccional. Un micrófono de gradiente de presión utiliza un diafragma que está al menos parcialmente abierto en ambos lados. La diferencia de presión entre los dos lados produce sus características direccionales. Otros elementos, como la forma externa del micrófono y los dispositivos externos, como los tubos de interferencia, también pueden alterar la respuesta direccional de un micrófono. Un micrófono de gradiente de presión puro es igualmente sensible a los sonidos que llegan desde el frente o desde atrás, pero insensible a los sonidos que llegan desde el costado porque el sonido que llega al frente y atrás al mismo tiempo no crea un gradiente entre los dos. El patrón direccional característico de un micrófono de gradiente de presión puro es como un ocho. Otros patrones polares se derivan de la creación de una cápsula que combina estos dos efectos de diferentes maneras. El cardioide, por ejemplo, presenta una parte trasera parcialmente cerrada, por lo que su respuesta es una combinación de características de presión y gradiente de presión.
Patrones polares
- Sensibilidad del micrófono polar. El micrófono es paralelo a la página hacia arriba en cada diagrama.
Omnidirectional
Subcardioide
Cardioide
Supercardioide
Hipercardioide
Bidireccional o Figura de 8
Lobar
La direccionalidad o patrón polar de un micrófono indica qué tan sensible es a los sonidos que llegan en diferentes ángulos sobre su eje central. Los patrones polares ilustrados arriba representan el lugar geométrico de los puntos que producen el mismo nivel de señal de salida en el micrófono si se genera un nivel de presión de sonido (SPL) dado desde ese punto. La orientación del cuerpo físico del micrófono en relación con los diagramas depende del diseño del micrófono. Para los micrófonos de membrana grande, como el Oktava (en la imagen de arriba), la dirección hacia arriba en el diagrama polar suele ser perpendicular al cuerpo del micrófono, lo que comúnmente se conoce como "fuego lateral" o "dirección lateral". Para micrófonos de diafragma pequeño como el Shure (también en la imagen de arriba), por lo general se extiende desde el eje del micrófono comúnmente conocido como "fin de fuego" o "dirección superior/final".
Algunos diseños de micrófonos combinan varios principios para crear el patrón polar deseado. Esto va desde el blindaje (es decir, difracción/disipación/absorción) por la propia carcasa hasta la combinación electrónica de membranas duales.
Omnidireccional
La respuesta de un micrófono omnidireccional (o no direccional) generalmente se considera una esfera perfecta en tres dimensiones. En el mundo real, este no es el caso. Al igual que con los micrófonos direccionales, el patrón polar para un micrófono "omnidireccional" micrófono es una función de la frecuencia. El cuerpo del micrófono no es infinitamente pequeño y, como consecuencia, tiende a estorbar con respecto a los sonidos que llegan desde atrás, provocando un ligero aplanamiento de la respuesta polar. Este aplanamiento aumenta a medida que el diámetro del micrófono (suponiendo que sea cilíndrico) alcanza la longitud de onda de la frecuencia en cuestión. Por lo tanto, el micrófono de menor diámetro brinda las mejores características omnidireccionales a altas frecuencias.
La longitud de onda del sonido a 10 kHz es 1,4 " (3,5 cm). Los micrófonos de medición más pequeños suelen ser de 1/4" (6 mm) de diámetro, lo que prácticamente elimina la direccionalidad incluso hasta las frecuencias más altas. Los micrófonos omnidireccionales, a diferencia de los cardioides, no emplean cavidades resonantes como retardos, por lo que pueden considerarse los micrófonos "más puros" micrófonos en términos de baja coloración; añaden muy poco al sonido original. Al ser sensibles a la presión, también pueden tener una respuesta de baja frecuencia muy plana hasta 20 Hz o menos. Los micrófonos sensibles a la presión también responden mucho menos al ruido del viento y las oclusivas que los micrófonos direccionales (sensibles a la velocidad).
Áreas de aplicación: estudios, iglesias antiguas, teatros, entrevistas de televisión in situ, etc.
Un ejemplo de un micrófono no direccional es la bola ocho negra y redonda.
Unidireccional
Un micrófono unidireccional es principalmente sensible a los sonidos de una sola dirección. El diagrama de arriba (lobar) ilustra varios de estos patrones. El micrófono mira hacia arriba en cada diagrama. La intensidad del sonido para una frecuencia particular se traza para ángulos radiales de 0 a 360°. (Los diagramas profesionales muestran estas escalas e incluyen múltiples gráficos en diferentes frecuencias. Los diagramas que se proporcionan aquí solo brindan una descripción general de las formas de patrón típicas y sus nombres).
Cardioide, hipercardioide, supercardioide, subcardioide
El micrófono unidireccional más común es un micrófono cardioide, llamado así porque el patrón de sensibilidad tiene "forma de corazón", es decir, un cardioide. La familia de micrófonos cardioides se usa comúnmente como micrófonos vocales o de habla, ya que son buenos para rechazar sonidos de otras direcciones. En tres dimensiones, el cardioide tiene la forma de una manzana centrada alrededor del micrófono, que es el "vástago" de la manzana La respuesta cardioide reduce la captación lateral y trasera, lo que ayuda a evitar la retroalimentación de los monitores. Dado que estos micrófonos con transductor direccional logran sus patrones al detectar el gradiente de presión, colocarlos muy cerca de la fuente de sonido (a distancias de unos pocos centímetros) da como resultado un refuerzo de graves debido al aumento del gradiente. Esto se conoce como el efecto de proximidad. El SM58 ha sido el micrófono más utilizado para voces en vivo durante más de 50 años, lo que demuestra la importancia y popularidad de los micrófonos cardioides.
El cardioide es efectivamente una superposición de un micrófono omnidireccional (presión) y uno en forma de 8 (gradiente de presión); para las ondas de sonido que vienen de atrás, la señal negativa de la figura 8 cancela la señal positiva del elemento omnidireccional, mientras que, para las ondas de sonido que vienen de frente, las dos se suman entre sí. Sin embargo, en bajas frecuencias un micrófono cardioide se comporta como un micrófono omnidireccional.
Al combinar los dos componentes en diferentes proporciones, se puede lograr cualquier patrón entre omni y figura 8, que comprenden la familia cardioide de primer orden. Las formas comunes incluyen:
- A hipercardioide El micrófono es similar al cardioide, pero con una contribución ligeramente mayor de la figura-8, lo que conduce a una zona más estrecha de sensibilidad frontal y un lóbulo más pequeño de sensibilidad trasera. Se produce combinando los dos componentes en una relación de 3:1, produciendo nulos a 109.5°. Esta relación maximiza el factor de directividad (o índice de directividad).
- A supercardioide El micrófono es similar a un hipercardioide, excepto que hay más pickup frontal y menos pickup trasero. Se produce con aproximadamente 5:3 ratio, con nulls a 126.9°. Esta relación maximiza el ratio frontal-back; la relación de energía entre radiación delantera y trasera.
- El subcardioide El micrófono no tiene puntos nulos. Se produce con alrededor de 7:3 ratio con 3-10 dB de nivel entre el frontal y la copia de seguridad.
Tres micrófonos/hidrófonos cardioides de este tipo podrían orientarse ortogonalmente como una tríada colocada para mejorar la ganancia y también crear un patrón de haz orientable.
Bidireccional
"Figura 8" o los micrófonos bidireccionales reciben el sonido por igual desde la parte delantera y trasera del elemento. La mayoría de los micrófonos de cinta tienen este patrón. En principio no responden en absoluto a la presión sonora, solo al cambio de presión entre el frente y el fondo; dado que el sonido que llega desde el costado llega por igual al frente y atrás, no hay diferencia en la presión y, por lo tanto, no hay sensibilidad al sonido desde esa dirección. En términos más matemáticos, mientras que los micrófonos omnidireccionales son transductores escalares que responden a la presión desde cualquier dirección, los micrófonos bidireccionales son transductores vectoriales que responden al gradiente a lo largo de un eje normal al plano del diafragma. Esto también tiene el efecto de invertir la polaridad de salida para los sonidos que llegan desde la parte trasera.
Escopeta
Los micrófonos de cañón son los más altamente direccionales de los tipos unidireccionales simples de primer orden. A bajas frecuencias tienen la clásica respuesta polar de un hipercardioide, mientras que a medias y altas frecuencias un tubo de interferencia les da una mayor respuesta directa. Esto se logra mediante un proceso de cancelación de ondas fuera del eje que ingresan al conjunto longitudinal de ranuras. Una consecuencia de esta técnica es la presencia de unos lóbulos posteriores que varían en nivel y ángulo con la frecuencia y pueden provocar algunos efectos de coloración. Debido a la estrechez de su sensibilidad frontal, los micrófonos de cañón se usan comúnmente en platós de televisión y cine, en estadios y para grabaciones de campo de la vida silvestre.
Límite o "PZM"
Se han desarrollado varios enfoques para usar un micrófono de manera efectiva en espacios acústicos menos que ideales, que a menudo sufren reflejos excesivos de una o más de las superficies (límites) que conforman el espacio. Si el micrófono se coloca en, o muy cerca de, uno de estos límites, los reflejos de esa superficie tienen la misma sincronización que el sonido directo, lo que le da al micrófono un patrón polar hemisférico y una mejor inteligibilidad. Inicialmente, esto se hacía colocando un micrófono ordinario junto a la superficie, a veces en un bloque de espuma acústicamente transparente. Los ingenieros de sonido Ed Long y Ron Wickersham desarrollaron el concepto de colocar el diafragma paralelo y frente al límite. Si bien la patente ha expirado, "Micrófono de zona de presión" y "PZM" siguen siendo marcas comerciales activas de Crown International, y se prefiere el término genérico micrófono de superficie.
Aunque inicialmente se implementó un micrófono de superficie con un elemento omnidireccional, también es posible montar un micrófono direccional lo suficientemente cerca de la superficie para obtener algunos de los beneficios de esta técnica y conservar las propiedades direccionales del elemento. La marca registrada de Crown en este enfoque es "Phase Coherent Cardioid" o "PCC," pero hay otros fabricantes que también emplean esta técnica.
Diseños específicos de aplicaciones
Un micrófono lavalier está diseñado para funcionar con manos libres. Estos pequeños micrófonos se llevan en el cuerpo. Originalmente, se mantenían en su lugar con un cordón que se usaba alrededor del cuello, pero con mayor frecuencia se sujetaban a la ropa con un clip, un alfiler, una cinta o un imán. El cordón lavalier puede estar oculto por la ropa y llegar a un transmisor de RF en un bolsillo o sujeto a un cinturón (para uso móvil), o ir directamente a la mezcladora (para aplicaciones estacionarias).
Un micrófono inalámbrico transmite el audio como una señal óptica o de radio en lugar de un cable. Por lo general, envía su señal usando un pequeño transmisor de radio FM a un receptor cercano conectado al sistema de sonido, pero también puede usar ondas infrarrojas si el transmisor y el receptor están a la vista uno del otro.
Un micrófono de contacto capta las vibraciones directamente de una superficie u objeto sólido, a diferencia de las vibraciones del sonido transportadas por el aire. Un uso de esto es detectar sonidos de muy bajo nivel, como los de objetos pequeños o insectos. El micrófono comúnmente consta de un transductor magnético (bobina móvil), una placa de contacto y una clavija de contacto. La placa de contacto se coloca directamente sobre la parte vibrante de un instrumento musical u otra superficie, y la clavija de contacto transfiere las vibraciones a la bobina. Se han utilizado micrófonos de contacto para captar el sonido del latido del corazón de un caracol y los pasos de las hormigas. Recientemente se ha desarrollado una versión portátil de este micrófono. Un micrófono de garganta es una variante del micrófono de contacto que capta el habla directamente de la garganta de una persona, a la que está sujeto. Esto permite que el dispositivo se use en áreas con sonidos ambientales que, de otro modo, harían inaudible el altavoz.
Un micrófono parabólico usa un reflector parabólico para recolectar y enfocar las ondas de sonido en un receptor de micrófono, de la misma manera que lo hace una antena parabólica (por ejemplo, una antena parabólica) con las ondas de radio. Los usos típicos de este micrófono, que tiene una sensibilidad frontal inusualmente enfocada y puede captar sonidos a muchos metros de distancia, incluyen grabación de la naturaleza, eventos deportivos al aire libre, escuchas ilegales, aplicación de la ley e incluso espionaje. Los micrófonos parabólicos no suelen utilizarse para aplicaciones de grabación estándar, ya que tienden a tener una respuesta de baja frecuencia deficiente como efecto secundario de su diseño.
Un micrófono estéreo integra dos micrófonos en una unidad para producir una señal estereofónica. Un micrófono estéreo se usa a menudo para aplicaciones de transmisión o grabación de campo donde no sería práctico configurar dos micrófonos de condensador separados en una configuración X-Y clásica (consulte la práctica del micrófono) para la grabación estereofónica. Algunos de estos micrófonos tienen un ángulo de cobertura ajustable entre los dos canales.
Un micrófono con cancelación de ruido es un diseño altamente direccional diseñado para entornos ruidosos. Uno de esos usos es en las cabinas de los aviones, donde normalmente se instalan como micrófonos boom en los auriculares. Otro uso es el soporte de eventos en vivo en escenarios de conciertos ruidosos para vocalistas involucrados en presentaciones en vivo. Muchos micrófonos con cancelación de ruido combinan señales recibidas de dos diafragmas que están en polaridad eléctrica opuesta o que se procesan electrónicamente. En los diseños de doble diafragma, el diafragma principal se monta lo más cerca posible de la fuente prevista y el segundo se coloca más lejos de la fuente para que pueda captar los sonidos ambientales que se restarán de la señal del diafragma principal. Una vez que se han combinado las dos señales, los sonidos que no sean la fuente prevista se reducen considerablemente, lo que aumenta sustancialmente la inteligibilidad. Otros diseños de cancelación de ruido usan un diafragma que se ve afectado por los puertos abiertos a los lados y en la parte posterior del micrófono, lo que suma un rechazo de 16 dB de los sonidos que están más lejos. Artistas vocales como Garth Brooks y Janet Jackson han utilizado de manera destacada un diseño de auriculares con cancelación de ruido que utiliza un solo diafragma. Algunos micrófonos con cancelación de ruido son micrófonos de garganta.
Técnicas de micrófono estéreo
Se utilizan varias técnicas estándar con micrófonos utilizados en el refuerzo de sonido en presentaciones en vivo, o para grabar en un estudio o en un escenario cinematográfico. Mediante la disposición adecuada de uno o más micrófonos, se pueden mantener las características deseables del sonido a recoger, mientras se rechazan los sonidos no deseados.
Encendido
Los micrófonos que contienen circuitos activos, como la mayoría de los micrófonos de condensador, requieren energía para operar los componentes activos. El primero de estos utilizaba circuitos de tubo de vacío con una unidad de fuente de alimentación separada, utilizando un cable y un conector de múltiples clavijas. Con la llegada de la amplificación de estado sólido, los requisitos de energía se redujeron considerablemente y se volvió práctico usar los mismos conductores de cable y conector para audio y energía. Durante la década de 1960 se desarrollaron varios métodos de alimentación, principalmente en Europa. Los dos métodos dominantes se definieron inicialmente en la norma alemana DIN 45595 como de: Tonaderspeisung o T-power y DIN 45596 para alimentación fantasma. Desde la década de 1980, la alimentación fantasma se ha vuelto mucho más común, ya que se puede usar la misma entrada para micrófonos con y sin alimentación. En productos electrónicos de consumo, como cámaras DSLR y videocámaras, la "alimentación enchufable" es más común, para micrófonos que usan un conector de teléfono de 3,5 mm. Phantom, T-power y plug-in power se describen en la norma internacional IEC 61938.
Conectores y conectividad
Los conectores más comunes utilizados por los micrófonos son:
- conector XLR masculino en micrófonos profesionales
- 1.4pulgadas (a veces referido como 6.35 mm) conector de teléfono en los micrófonos menos caros del músico, utilizando un desequilibrado 1.4en (6.35 mm) conector de teléfono TS (tip y manga). Los micrófonos Harmonica utilizan comúnmente una alta impedancia 1.4inch TS conexión para ser ejecutada a través de amplificadores de guitarra.
- 3.5 mm (a veces referido como 1.8inch mini) TRS (tip, anillo y manga) estéreo (también disponible como TS mono) enchufe de teléfono en cámara de prosumo, grabador y micrófonos de computadora.
- USB permite la conexión directa a los PCs. La electrónica en estos micrófonos alimentados a través de la conexión USB realiza la preamplificación y ADC antes de transferir los datos de audio digital a través de la interfaz USB.
Algunos micrófonos usan otros conectores, como un XLR de 5 pines o un mini XLR para la conexión a equipos portátiles. Algunos micrófonos de solapa (o de solapa, de la época en que se colocaba el micrófono en la solapa del traje del reportero de noticias) utilizan un conector patentado para la conexión a un transmisor inalámbrico, como un paquete de radio. Desde 2005, comenzaron a aparecer micrófonos de calidad profesional con conexiones USB, diseñados para la grabación directa en software basado en computadora.
Puente de impedancia
Al elegir un preamplificador para un determinado micrófono, se debe conocer la impedancia del micrófono. La impedancia es una característica eléctrica dependiente de la frecuencia, medida en ohmios (Ω), que relaciona el voltaje con la corriente. Cuando no se trata de la transferencia de energía, las señales generalmente se transfieren como voltajes variables y este también es el caso de los micrófonos. Para obtener la amplitud de señal más alta, se utiliza un método llamado puente de impedancia. En esta configuración, la impedancia de salida del micrófono debe ser insignificante en comparación con la impedancia de entrada del preamplificador (en la práctica, se recomienda una impedancia de preamplificador al menos 10 veces mayor que la impedancia del micrófono). Al hacerlo, la señal se atenúa mínimamente y casi no se usa energía en el proceso.
La principal alternativa al puente de impedancia es la adaptación de impedancia, que maximiza la transferencia de energía para una impedancia de fuente determinada. Sin embargo, esto no ha sido relevante desde principios del siglo XX, cuando los amplificadores eran muy caros y producían mucho calor. Para reducir la cantidad de amplificadores en las líneas telefónicas, la pérdida de potencia debía ser mínima para que las impedancias de fuente y carga coincidieran. Una desventaja de la coincidencia de impedancia es la pérdida de 6 dB en la señal que se produce cuando solo aparece la mitad del nivel de voltaje en la entrada del preamplificador. Ciertos micrófonos de cinta y dinámicos, sin embargo, son excepciones, debido a los diseñadores' suposición de que una cierta impedancia de carga es parte del circuito interno de amortiguación electroacústica del micrófono.
Diferentes micrófonos pueden tener impedancias muy diferentes y esto depende del diseño. En los micrófonos pasivos, este valor se relaciona estrechamente con la impedancia de la bobina (o mecanismo similar). En micrófonos activos, este valor describe la impedancia de salida de su circuito amplificador interno.
La baja impedancia se considera por debajo de 600 Ω. Se considera impedancia media entre 600 Ω y 10 kΩ. La alta impedancia está por encima de 10 kΩ. Debido a su amplificador integrado, los micrófonos de condensador suelen tener una impedancia de salida de entre 50 y 200 Ω.
Si un micrófono se fabrica en versiones de alta y baja impedancia, la versión de alta impedancia tiene un voltaje de salida más alto para una entrada de presión de sonido determinada y es adecuado para usar con amplificadores de guitarra de tubo de vacío, por ejemplo, que tienen un alto impedancia de entrada y requieren un voltaje de entrada de señal relativamente alto para superar los tubos & # 39; ruido inherente. La mayoría de los micrófonos profesionales son de baja impedancia, alrededor de 200 Ω o menos. El equipo de sonido profesional de tubo de vacío incorpora un transformador que aumenta la impedancia del circuito del micrófono a la alta impedancia y voltaje necesarios para impulsar el tubo de entrada. También hay disponibles transformadores elevadores externos que se pueden usar en línea entre un micrófono de baja impedancia y una entrada de alta impedancia.
Por lo general, se prefieren los micrófonos de baja impedancia a los de alta impedancia por la siguiente razón: el uso de un micrófono de alta impedancia con un cable largo produce una pérdida de señal de alta frecuencia debido a la capacitancia del cable, que forma un filtro de paso bajo con el micrófono. impedancia de salida
Interfaz de micrófono digital
El estándar AES42, publicado por Audio Engineering Society, define una interfaz digital para micrófonos. Los micrófonos que cumplen con este estándar emiten directamente un flujo de audio digital a través de un conector macho XLR o XLD, en lugar de producir una salida analógica. Los micrófonos digitales se pueden utilizar con equipos nuevos con conexiones de entrada adecuadas que cumplan con el estándar AES42 o mediante una caja de interfaz adecuada. Los micrófonos con calidad de estudio que funcionan de acuerdo con el estándar AES42 ahora están disponibles de varios fabricantes de micrófonos.
Medidas y especificaciones
Debido a las diferencias en su construcción, los micrófonos tienen sus propias respuestas características al sonido. Esta diferencia en la respuesta produce respuestas de fase y frecuencia no uniformes. Además, los micrófonos no son uniformemente sensibles a la presión del sonido y pueden aceptar diferentes niveles sin distorsión. Aunque para aplicaciones científicas son deseables micrófonos con una respuesta más uniforme, a menudo este no es el caso para la grabación de música, ya que la respuesta no uniforme de un micrófono puede producir una coloración deseable del sonido. Existe un estándar internacional para las especificaciones de los micrófonos, pero pocos fabricantes lo cumplen. Como resultado, la comparación de los datos publicados de diferentes fabricantes es difícil porque se utilizan diferentes técnicas de medición. El sitio web de datos de micrófonos ha recopilado las especificaciones técnicas completas con imágenes, curvas de respuesta y datos técnicos de los fabricantes de micrófonos para todos los micrófonos enumerados actualmente, e incluso algunos modelos obsoletos, y muestra los datos de todos ellos en un formato común para facilitar la comparación..[1]. Sin embargo, se debe tener precaución al sacar conclusiones sólidas de este o cualquier otro dato publicado, a menos que se sepa que el fabricante ha proporcionado especificaciones de acuerdo con IEC 60268-4.
Un diagrama de respuesta de frecuencia traza la sensibilidad del micrófono en decibelios en un rango de frecuencias (normalmente de 20 Hz a 20 kHz), generalmente para un sonido perfectamente en el eje (sonido que llega a 0° a la cápsula). La respuesta de frecuencia puede indicarse de forma menos informativa textualmente así: "30 Hz–16 kHz ±3 dB". Esto se interpreta como un gráfico casi plano y lineal entre las frecuencias indicadas, con variaciones en la amplitud de no más de más o menos 3 dB. Sin embargo, no se puede determinar a partir de esta información cuán suaves son las variaciones, ni en qué partes del espectro ocurren. Tenga en cuenta que declaraciones hechas comúnmente como "20 Hz–20 kHz" no tienen sentido sin una medida de decibelios de tolerancia. Micrófonos direccionales' la respuesta de frecuencia varía mucho con la distancia desde la fuente de sonido y con la geometría de la fuente de sonido. IEC 60268-4 especifica que la respuesta de frecuencia debe medirse en condiciones de onda progresiva plana (muy lejos de la fuente), pero esto rara vez es práctico. Los micrófonos para hablar de cerca se pueden medir con diferentes fuentes de sonido y distancias, pero no existe un estándar y, por lo tanto, no hay forma de comparar datos de diferentes modelos a menos que se describa la técnica de medición.
El nivel de ruido propio o ruido de entrada equivalente es el nivel de sonido que crea el mismo voltaje de salida que el micrófono en ausencia de sonido. Esto representa el punto más bajo del rango dinámico del micrófono y es especialmente importante si desea grabar sonidos silenciosos. La medida suele expresarse en dB(A), que es el volumen equivalente del ruido en una escala de decibelios ponderada en frecuencia según cómo oye el oído, por ejemplo: "15 dBA SPL" (SPL significa nivel de presión sonora relativo a 20 micropascales). Cuanto menor sea el número, mejor. Algunos fabricantes de micrófonos establecen el nivel de ruido utilizando la ponderación de ruido ITU-R 468, que representa con mayor precisión la forma en que escuchamos el ruido, pero da una cifra de 11 a 14 dB más alta. Un micrófono silencioso normalmente mide 20 dBA SPL o 32 dB SPL ponderado 468. Hace años que existen micrófonos muy silenciosos para aplicaciones especiales, como el Brüel & Kjaer 4179, con un nivel de ruido en torno a 0 dB SPL. Recientemente, se han introducido algunos micrófonos con especificaciones de bajo ruido en el mercado de estudio/entretenimiento, como los modelos de Neumann y Røde que anuncian niveles de ruido entre 5 y 7 dBA. Por lo general, esto se logra alterando la respuesta de frecuencia de la cápsula y la electrónica para generar un ruido más bajo dentro de la curva de ponderación A, mientras que el ruido de banda ancha puede aumentar.
El SPL máximo que puede aceptar el micrófono se mide para valores particulares de distorsión armónica total (THD), normalmente 0,5 %. Esta cantidad de distorsión es generalmente inaudible, por lo que uno puede usar el micrófono con seguridad en este SPL sin dañar la grabación. Ejemplo: "142 dB SPL pico (al 0,5 % THD)". Cuanto más alto sea el valor, mejor, aunque los micrófonos con un SPL máximo muy alto también tienen un ruido propio más alto.
El nivel de saturación es un indicador importante del nivel máximo utilizable, ya que la cifra del 1 % de THD que suele citarse en SPL máximo es realmente un nivel de distorsión muy leve, bastante inaudible, especialmente en picos altos breves. El recorte es mucho más audible. Para algunos micrófonos, el nivel de recorte puede ser mucho más alto que el SPL máximo.
El rango dinámico de un micrófono es la diferencia de SPL entre el ruido de fondo y el SPL máximo. Si se indica por sí solo, por ejemplo, "120 dB", transmite significativamente menos información que tener las cifras de ruido propio y SPL máximo individualmente.
La sensibilidad indica qué tan bien el micrófono convierte la presión acústica en un voltaje de salida. Un micrófono de alta sensibilidad genera más voltaje y, por lo tanto, necesita menos amplificación en el mezclador o dispositivo de grabación. Esta es una preocupación práctica, pero no es una indicación directa de la calidad del micrófono y, de hecho, el término sensibilidad es algo inapropiado, "ganancia de transducción" siendo quizás más significativo (o simplemente "nivel de salida") porque la verdadera sensibilidad generalmente la establece el ruido de fondo, y demasiada "sensibilidad" en términos de nivel de salida compromete el nivel de recorte. Hay dos medidas comunes. El estándar internacional (preferido) se realiza en milivoltios por pascal a 1 kHz. Un valor más alto indica una mayor sensibilidad. El método americano más antiguo se refiere a un estándar de 1 V/Pa y se mide en decibelios simples, lo que da como resultado un valor negativo. De nuevo, un valor más alto indica una mayor sensibilidad, por lo que −60 dB es más sensible que −70 dB.
Micrófonos de medición
Algunos micrófonos están diseñados para probar altavoces, medir niveles de ruido y cuantificar una experiencia acústica. Estos son transductores calibrados y generalmente se suministran con un certificado de calibración que establece la sensibilidad absoluta frente a la frecuencia. La calidad de los micrófonos de medición suele denominarse "Clase 1," "Tipo 2," etc., que no son referencias a especificaciones de micrófonos sino a medidores de nivel de sonido. Recientemente se adoptó un estándar más completo para la descripción del rendimiento de los micrófonos de medición.
Los micrófonos de medición son generalmente sensores escalares de presión; exhiben una respuesta omnidireccional, limitada solo por el perfil de dispersión de sus dimensiones físicas. Las mediciones de la intensidad del sonido o de la potencia del sonido requieren mediciones del gradiente de presión, que normalmente se realizan utilizando conjuntos de al menos dos micrófonos o con anemómetros de hilo caliente.
Calibración
Para realizar una medición científica con un micrófono, se debe conocer su sensibilidad precisa (en voltios por pascal). Dado que esto puede cambiar durante la vida útil del dispositivo, es necesario calibrar regularmente los micrófonos de medición. Este servicio lo ofrecen algunos fabricantes de micrófonos y laboratorios de pruebas certificados independientes. En última instancia, toda la calibración de los micrófonos se puede rastrear hasta los estándares primarios en un instituto de medición nacional como NPL en el Reino Unido, PTB en Alemania y NIST en los Estados Unidos, que normalmente calibran utilizando el patrón primario de reciprocidad. Los micrófonos de medición calibrados con este método se pueden usar para calibrar otros micrófonos con técnicas de calibración de comparación.
Dependiendo de la aplicación, los micrófonos de medición deben probarse periódicamente (normalmente cada año o varios meses) y después de cualquier evento potencialmente dañino, como una caída (la mayoría de estos micrófonos vienen en estuches acolchados con espuma para reducir este riesgo) o expuesto a sonidos más allá del nivel aceptable.
Arreglos
Una matriz de micrófonos es cualquier número de micrófonos que funcionan en tándem. Hay muchas aplicaciones:
- Sistemas para extraer la voz del ruido ambiente (en particular teléfonos, sistemas de reconocimiento del habla, audífonos)
- Tecnologías ecológicas y conexas
- Localización de objetos por sonido: localización de fuentes acústicas, Por ejemplo., uso militar para localizar las fuentes de fuego de artillería. Localización y rastreo de aeronaves.
- Grabaciones originales de alta fidelidad
- Transformación espacial 3D para detección acústica localizada de sonidos subcutáneos
Por lo general, una matriz se compone de micrófonos omnidireccionales distribuidos por el perímetro de un espacio, conectados a una computadora que registra e interpreta los resultados en una forma coherente.
Parabrisas
Parabrisas (o parabrisas; los términos son intercambiables) proporcionan un método para reducir el efecto del viento en los micrófonos. Mientras que las pantallas emergentes brindan protección contra explosiones unidireccionales, los "sombreros" proteja el viento en la rejilla desde todas las direcciones, y los dirigibles / zepelines / canastas encierran completamente el micrófono y protegen su cuerpo también. Esto último es importante porque, dado el contenido de frecuencia extremadamente baja del ruido del viento, la vibración inducida en la carcasa del micrófono puede contribuir sustancialmente a la salida de ruido.
El material de protección utilizado (gaza de alambre, tela o espuma) está diseñado para tener una impedancia acústica significativa. Los cambios de presión del aire a velocidades de partículas relativamente bajas que constituyen las ondas de sonido pueden pasar con una atenuación mínima, pero el viento a velocidades de partículas más altas se ve obstaculizado en una medida mucho mayor. Aumentar el grosor del material mejora la atenuación del viento, pero también comienza a comprometer el contenido de audio de alta frecuencia. Esto limita el tamaño práctico de las pantallas de espuma simples. Mientras que las espumas y las mallas de alambre pueden ser parcial o totalmente autosuficientes, las telas suaves y las gasas requieren estirarse sobre marcos o laminarse con elementos estructurales más gruesos.
Dado que todo el ruido del viento se genera en la primera superficie que golpea el aire, cuanto mayor sea el espacio entre la periferia del escudo y la cápsula del micrófono, mayor será la atenuación del ruido. Para un escudo aproximadamente esférico, la atenuación aumenta (aproximadamente) el cubo de esa distancia. Por lo tanto, los escudos más grandes siempre son mucho más eficientes que los más pequeños. Con los parabrisas de canasta completa, hay un efecto de cámara de presión adicional, explicado por primera vez por Joerg Wuttke, que, para micrófonos de dos puertos (gradiente de presión), permite que la combinación de escudo/micrófono actúe como un filtro acústico de paso alto.
Dado que la turbulencia en una superficie es la fuente del ruido del viento, la reducción de la turbulencia bruta puede contribuir a la reducción del ruido. Se han utilizado con éxito tanto superficies aerodinámicamente lisas como aquellas que evitan que se generen vórtices potentes. Históricamente, la piel artificial ha demostrado ser muy útil para este fin, ya que las fibras producen microturbulencias y absorben energía de forma silenciosa. Si no se enmarañan con el viento y la lluvia, las fibras de piel son muy transparentes acústicamente, pero el respaldo tejido o tejido puede proporcionar una atenuación significativa. Como material, adolece de ser difícil de fabricar con consistencia y es difícil mantenerlo en perfectas condiciones en el lugar. Por lo tanto, existe un interés en alejarse de su uso.
En el estudio y en el escenario, las pantallas emergentes y los protectores de espuma pueden ser útiles por razones de higiene y para proteger los micrófonos de la saliva y el sudor. Cuando están coloreados son útiles para la identificación. En el lugar, el escudo de la canasta puede contener un sistema de suspensión para aislar el micrófono de golpes y ruidos de manipulación.
Declarar la eficacia de la reducción del ruido del viento es una ciencia inexacta, ya que el efecto varía enormemente con la frecuencia y, por lo tanto, con el ancho de banda del micrófono y el canal de audio. En frecuencias muy bajas (10-100 Hz) donde existe una energía eólica masiva, las reducciones son importantes para evitar la sobrecarga de la cadena de audio, especialmente en las primeras etapas. Esto puede producir el típico sonido de "golpes" asociado con el viento, que a menudo es un silenciamiento silábico del audio debido a la limitación de picos de baja frecuencia. A frecuencias más altas, de 200 Hz a ~3 kHz, la curva de sensibilidad auditiva nos permite escuchar el efecto del viento como una adición al ruido de fondo normal, aunque tiene un contenido de energía mucho menor. Los escudos simples pueden permitir que el ruido del viento sea 10 dB menos aparente; los mejores pueden lograr una reducción más cercana a 50 dB. Sin embargo, también se debe indicar la transparencia acústica, particularmente en HF, ya que un nivel muy alto de atenuación del viento podría estar asociado con un audio muy amortiguado.
Cubiertas de micrófono
Se están haciendo dos grabaciones: blimp se utiliza a la izquierda. Se utiliza un parabrisas de espuma de células abiertas a la derecha.
"Gato muerto" y un "patrón muerto" parabrisas. El gatito muerto cubre un micrófono estéreo para una cámara DSLR. La diferencia de nombre se debe al tamaño del recinto.
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