Características de Micrófonos
Las características más importantes de
los micrófonos para aplicaciones de sonido en vivo son: el principio operativo,
la respuesta de frecuencia y la direccionalidad. Las características secundarias
son las salidas eléctricas y el diseño físico real.
Principio Operativo - Es el tipo del transductor dentro del
micrófono, o sea, de qué manera captura el sonido un micrófono y lo convierte
en una señal eléctrica.
El transductor es un dispositivo que
transforma la energía de una forma a otra, en este caso, la energía acústica en
energía eléctrica. El principio operativo determina algunas de las capacidades
básicas del micrófono. Los dos tipos más
comunes son el Dinámico y el de
Condensador.
Los micrófonos dinámicos emplean una unidad con diafragma,
bobina de voz y un imán que conforman un generador eléctrico miniatura. Las
ondas de sonido chocan con una delgada membrana de plástico (diafragma) que
vibra
como respuesta. Una pequeña bobina de
alambre (bobina de voz) está pegada en la parte posterior del diafragma y vibra
unto con éste. La bobina en sí, está rodeada de un campo magnético creado por
un pequeño imán permanente.
El movimiento de la bobina de voz en
este campo magnético es lo que genera la señal eléctrica que corresponde al
sonido capturado por el micrófono dinámico.
Los micrófonos dinámicos tienen una
construcción relativamente sencilla por lo que resultan económicos y
resistentes.
Proporcionan una excelente calidad de
sonido y sus especificaciones son buenas en todas las áreas de desempeño del
micrófono. Sobre todo, pueden manejar niveles de sonido extremadamente altos:
resulta casi imposible sobrecargar un micrófono dinámico. Además, las
condiciones extremas de temperatura o humedad casi no afectan a los micrófonos dinámicos.
Los dinámicos, en general, son el tipo más utilizado para el refuerzo de
sonido.
Los micrófonos de condensador tienen como base un diafragma
eléctricamente cargado y una placa posterior que conforma un capacitador
sensible al sonido. Aquí, las ondas de sonido hacen vibrar un diafragma
sumamente delgado de metal, o de plástico recubierto de metal. El diafragma
está montado exactamente frente a una rígida placa posterior de metal, o de
cerámica recubierta de metal. En términos eléctricos, a esta unidad o elemento
se le conoce como capacitador (históricamente llamado “condensador”), que tiene
la capacidad de almacenar
una carga o voltaje. Cuando se carga el
elemento, se crea un campo eléctrico entre el diafragma y la placa posterior, proporcional
al espacio que los separa.
La variación de este espacio, debido al
movimiento del diafragma en relación a la placa posterior, es lo que produce la
señal eléctrica que corresponde al sonido capturado por el micrófono de
condensador.
La construcción de un micrófono de
condensador debe incluir algunos suministros para mantener la carga eléctrica o
polarizar el voltaje. Un micrófono de condensador electret contiene una carga
permanente que se mantiene mediante un material especial depositado en la placa
posterior o en el diafragma. Los modelos sin electret, se cargan (polarizan)
mediante una fuente de alimentación externa. La mayoría de los micrófonos de condensador
para el refuerzo de sonido son de tipo electret.
Todos los condensadores contienen un
sistema activo adicional de circuitos, que permite la salida de la electricidad
del elemento para utilizarla con las entradas típicas del micrófono.
Para ello se requiere que todos los
micrófonos de condensador estén alimentados: ya sea mediante baterías o alimentación
phantom, (un método que suministra alimentación al micrófono a través del cable
del micrófono). Existen dos limitaciones potenciales en micrófonos de
condensador debido al sistema adicional de circuitos: primero, la electrónica produce
una pequeña cantidad de ruido; segundo, existe un límite para que la
electrónica pueda manejar el nivel máximo de señal. Por esta razón, las
especificaciones de los micrófonos de condensador siempre incluyen una cifra
para el ruido y un nivel máximo de sonido. Sin embargo, un buen diseño tiene niveles
de ruido muy bajos y pueden alcanzar un rango dinámico sumamente ancho.
Los micrófonos de condensador son más
complejos que los dinámicos y tienden a ser algo más costosos. Además, los condensadores
pueden verse afectados de manera adversa por condiciones extremas de
temperatura y de humedad que los vuelven ruidosos, o que fallan temporalmente.
Sin embargo, los condensadores pueden
fabricarse fácilmente con una sensibilidad más alta y proporcionar un sonido
más suave y más natural, especialmente en frecuencias altas. La respuesta plana
de frecuencia y un
rango de frecuencia amplio se pueden
alcanzar más fácilmente con uncondensador. Además, los micrófonos de condensador,
aunque sean muy pequeños no pierden considerablemente su desempeño.
Alimentación Phantom
La alimentación phantom es un voltaje
DC (normalmente de 12-48 voltios) y se utiliza para alimentar la electrónica de
un micrófono de condensador. En algunos condensadores (sin electret) también se
utilizan para proporcionar el voltaje polarizante del elemento en sí. El
voltaje se suministra a través del cable del micrófono mediante
una mezcladora equipada con
alimentación phantom o algún tipo de fuente externa en línea. El voltaje es
igual en el Pin 2 que en el Pin 3 de un conector tipo XLR, balanceado
típicamente. Por ejemplo, para una fuente phantom de 48 voltios, el Pin 2 es de
48 VDC y el Pin 3 de 48 VDC, ambos con respecto al Pin 1 que es de tierra (pantalla/blindaje/protección).
Como el voltaje es exactamente igual en
el Pin 2 y en el Pin 3, la alimentación phantom no produce efecto en los
micrófonos dinámicos balanceados: no hay flujo de corriente ya que no existe
diferencia de voltaje a través de la salida. De hecho, los suministros de
alimentación phantom poseen un límite de corriente para prevenir daños al
micrófono dinámico aún cuando esté recortada o alambrada de manera incorrecta.
En general, los micrófonos dinámicos balanceados pueden conectarse a las
entradas de una mezcladora con alimentación phantom, sin problema alguno.
Direccionalidad - La sensibilidad de un micrófono al
sonido, en relación a la dirección o ángulo de dónde llega el sonido.
Existen numerosos patrones de
direccionalidad en el diseño de micrófonos. Están normalmente trazados/determinados
en un patrón polar para mostrar gráficamente la direccionalidad del micrófono.
El patrón polar muestra la variación en la sensibilidad de 360 grados alrededor
del micrófono, asumiendo que el micrófono está en el centro y que 0 grados
representa la parte frontal del micrófono.
Los tres modelos direccionales básicos
de micrófonos son: omnidireccional, unidireccional y bidireccional.
El micrófono omnidireccional tiene sensibilidad o salidas iguales en
todos los ángulos. Su ángulo de cobertura es total: de 360 grados.
Un micrófono
omnidireccional captura la máxima cantidad de sonido ambiental. En situaciones
de sonido en vivo, un omni debe colocarse muy cerca de la fuente de sonido para
capturar un balance utilizable entre el sonido directo y el sonido ambiental.
Además, un omni no puede dirigirse lejos de fuentes no deseadas, tales como
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bocinas de PA que pudieran causar
retroalimentación ( feedback).
Omnidireccional
El micrófono unidireccional es más sensible al sonido que llega de
una dirección en particular y es menos sensible a otras direcciones. El tipo
más común es una respuesta cardioide (en forma de corazón). Esta tiene mayor
sensibilidad
a 0 grados (en eje) y es menos sensible
a 180 grados (fuera del eje). La cobertura real del ángulo de captura de un cardioide
es de aproximadamente 130 grados, o sea de casi 65 grados fuera del eje en el
frente del micrófono. Además, el micrófono cardioide captura únicamente un
tercio de sonido ambiental de lo que captura un omni. Los micrófonos unidireccionales
aíslan el sonido deseado en eje del sonido no deseado fuera del eje y del ruido
ambiental.
Por ejemplo, al utilizar un micrófono
cardioide en un amplificador de guitarra que se encuentre cerca de una batería,
se reduce la filtración sonora de los tambores hacia adentro del sonido
reforzado de la guitarra.
Los micrófonos unidireccionales tienen
variantes en el patrón cardioide. Dos de éstas son el supercardioide y el hipercardioide.
Ambos patrones ofrecen ángulos de
captura más estrechos en el frente, que el cardioide (115 grados para el
supercardioide y 105 grados para el hipercardioide) así como también un mayor
rechazo del ruido ambiental. Mientras el cardioide es menos sensible en la
parte posterior (180 grados fuera del eje) la dirección menos sensible está a
126 grados fuera del eje para el supercardioide y 110 grados
para el hipercardioide. Cuando se
colocan adecuadamente, pueden proporcionar una captura más concentrada y menor
ruido ambiental que el patrón cardioide, pero aún tienen algo de captura
directamente en el parte posterior, llamada lóbulo posterior. El rechazo en la
parte posterior es de -12 dB para el supercardioide y solamente -6 dB para el hipercardioide.
Un buen modelo cardiode tiene un rechazo de al menos 15-20 dB en la parte
posterior.
Cardioide
SuperCardioide
El micrófono bidireccional alcanza
la máxima sensibilidad en ambos: 0 grados (al frente) y 180 grados (en la parte
posterior). Tiene menor cantidad de salida en ángulos de 90 grados (en los costados).
La cobertura del ángulo de captura es de sólo 90 grados aproximadamente en
ambos: el frente y la parte posterior. Tiene el mismo alcance de captura ambiental
que el cardioide. Este micrófono podría utilizarse para capturar dos fuentes de
sonido opuestas, como en un dueto de voces. Aunque no es común encontrarlos en
el refuerzo de sonido, se utilizan en algunas técnicas para estéreo, tales como
M-S (mid-side).
Uso de Patrones Direccionales para
Rechazar Fuentes No Deseadas
En el refuerzo de sonido, los
micrófonos se ubican frecuentemente en posiciones donde podrían capturar sonidos
no deseados de instrumentos o de otros.
Algunos ejemplos son: micrófonos
individuales para tambores que capturan el sonido de tambores contiguos,
micrófonos de voz que capturan el ruido
general del escenario y micrófonos de
voz que capturan bocinas de monitoreo. En cada caso existe una fuente de sonido
deseado y una o más fuentes de sonido no deseado. Si se selecciona el patrón direccional
adecuado, se puede maximizar el sonido deseado y minimizar el sonido no
deseado.
Aunque normalmente resulta obvia la
dirección para alcanzar una captura máxima, (en eje) la dirección para una
menor captura varía según el tipo de micrófono.
En particular, el cardioide es menos
sensible en la parte posterior (180 grados fuera del eje) mientras que los
modelos supercardioide e hipercardioide realmente
poseen algo de captura en la parte
posterior.
Son menos sensibles a 128 grados fuera
del eje y a 110 grados fuera del eje, respectivamente.
Por ejemplo, al utilizar monitores de
piso con micrófonos de voz, el monitor debe apuntar directamente al eje posterior
de un micrófono cardioide para una máxima
ganancia antes de la retroalimentación
(feedback).
Sin embargo, cuando se utiliza un
supercardioide, el monitor deberá posicionarse un poco hacia afuera del costado
(55 grados fuera del eje de la parte posterior)
para obtener mejores resultados. De
igual manera, cuando se utilizan los modelos supercardioide e hipercardioide en
baterías, habrá que prestar atención a la captura de la parte posterior de
estos micrófonos y orientarlos en ángulo adecuadamente para evitar la captura
de otros tambores o platillos.
Rechazo de sonido ambiental –
Como los micrófonos unidireccionales
son menos sensibles al sonido fuera del eje
que los modelos omnidireccionales,
capturan menos sonido ambiental o del escenario. Los micrófonos
unidireccionales deben utilizarse para la captura de ruido ambiental y así obtener
una mezcla más clara.
Factor Distancia –
Como los micrófonos direccionales capturan
menos sonido ambiental que los modelos omnidireccionales se pueden utilizar a
distancias mayores de una fuente de sonido y aún así alcanzan el mismo balance entre
el sonido directo y el sonido del entorno o ambiental. Un omni debe colocarse
más cerca de la fuente de sonido
que un uni – aproximadamente la mitad
de la distancia para capturar el mismo balance entre el sonido directo y
elsonido ambiental.
Coloración fuera del eje –
Cambio en la respuesta de frecuencia de
un micrófono que normalmente se vuelve más perceptible progresivamente, cuando
se incrementa el ángulo
de llegada del sonido. Las frecuencias
altas tienden a perderse al principio, dando como resultado un sonido “algo sucio”
fuera del eje.
Efecto de Proximidad –
Con los micrófonos unidireccionales, la
respuesta grave se incrementa cuando el micrófono se acerca más (a dos pies) a
la fuente de sonido.
Con los micrófonos unidireccionales en
acercamiento (menos de 1 pie) hay que estar atentos al efecto de proximidad y
reducir gradualmente los bajos hasta obtener un sonido más natural.
Es posible (1) reducir gradualmente las
frecuencias bajas en la mezcladora, o (2) utilizar un micrófono diseñado para minimizar
el efecto de proximidad, o (3) utilizar un micrófono con un interruptor que
reduce los bajos gradualmente, o (4)
utilizar un micrófono omnidireccional
(que no muestre efecto de proximidad).
Gráfica de efecto de proximidad
Los micrófonos unidireccionales no
solamente ayudan a aislar una voz o instrumento de otros cantantes o
instrumentistas, sino que también pueden minimizar la retroalimentación (feedback)
obteniendo mayores ganancias. Por estas razones, los micrófonos
unidireccionales han sido preferidos a los
micrófonos omnidireccionales en casi
todas las aplicaciones de refuerzo de sonido.
Las salidas eléctricas de
un micrófono se especifican normalmente por su nivel, impedancia y
configuración de cables. El nivel de salida o sensibilidad es el nivel de la
señal eléctrica proveniente del micrófono para un nivel de sonido de entrada
determinado. En general, los micrófonos de condensador tienen mayor
sensibilidad que los modelos dinámicos. Para los sonidos más débiles o
distantes, es preferible un micrófono de alta sensibilidad, mientras que los sonidos
fuertes o muy cercanos pueden ser capturados adecuadamente por los modelos de
baja sensibilidad.
La impedancia de salida de un micrófono
es casi igual a la resistencia eléctrica de su salida: 150-600 ohmios para impedancia
baja (Z-baja) y 10,000 ohmios o más para impedancia alta (Z-alta). En la
práctica, lo que interesa es que los micrófonos de baja impedancia pueden
utilizarse con cables de1000 pies o más de largo sin perder la calidad, mientras
que los modelos de alta impedancia muestran pérdidas evidentes de alta
frecuencia con cables de más de 20 pies de largo, aproximadamente.
Finalmente, la configuración de los
cables de un micrófono puede ser balanceada o no balanceada. Una salida balanceada
lleva la señal en dos conductores (más blindaje de protección). Las señales en
cada conductor están al mismo nivel pero con polaridad contraria (una señal es positiva
cuando la otra es negativa). Una entrada de micrófono balanceada amplifica
únicamente la diferencia entre las dos señales y rechaza cualquier parte de la
señal que sea igual en cada conductor. Cualquier ruido eléctrico o interferencia
capturados por un cable balanceado (de dos conductores) tiende a ser idéntico
en los dos conductores y por lo tanto, es rechazado por la entrada balanceada, mientras
que las señales originales de polaridad igual pero contraria, son amplificadas.
Por otro lado, una salida de micrófono no balanceada lleva su señal a un solo
conductor (más blindaje de protección) y una entrada de micrófono no balanceada
amplifica cualquier señal en ese conductor. Este tipo de combinación no podrá
rechazar ningún ruido eléctrico que haya sido capturado por el cable. Los
micrófonos de baja impedancia, balanceados son por lo tanto los recomendados para
casi todas las aplicaciones de refuerzo de sonido.
El diseño físico de
un micrófono es su diseño mecánico y operativo. Los modelos utilizados en
refuerzo de sonido incluyen: diseños de mano, de diadema, lavalier, colgantes, montados
en pedestal, montados en instrumentos y de superficie. La mayoría de ellos se
encuentran disponibles para ser seleccionados de acuerdo a su principio
operativo, respuesta de frecuencia, patrón direccional y salida eléctrica. Frecuentemente,
el diseño físico es la primera opción que se escoge para una aplicación. Si se
comprenden y seleccionan las otras características es posible ayudar a producir
una señal del micrófono de máxima calidad y entregarla al sistema de sonido de
la más alta fidelidad.
