Un micrófono , coloquialmente llamado micro ( / m aɪ k / ), [1] o micro , [a] 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 cinematográfica , ingeniería de audio en vivo y grabado , grabación de sonido , radios bidireccionales , megáfonos y transmisiones de radio y televisión . También se utilizan en ordenadores y otros dispositivos electrónicos, como teléfonos móviles , para grabar sonidos, reconocimiento de voz , VoIP y otros fines, como sensores ultrasónicos o sensores de detonación .
En la actualidad se utilizan varios tipos de micrófonos, que emplean diferentes métodos para convertir las variaciones de presión del aire de una onda sonora 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 condensadora ; y el micrófono de contacto , que utiliza un cristal de material piezoeléctrico . Por lo general, los micrófonos deben conectarse a un preamplificador antes de poder grabar o reproducir la señal .
Para poder hablar ante grupos más grandes de personas, surgió la necesidad de aumentar el volumen de la voz humana. Los primeros dispositivos utilizados para lograrlo fueron los megáfonos acústicos. Algunos de los primeros ejemplos, de la Grecia del siglo V a. C., fueron máscaras de teatro con aberturas bucales en forma de cuerno que amplificaban acústicamente la voz de los actores en los anfiteatros . [4] En 1665, el físico inglés Robert Hooke fue el primero en experimentar con un medio distinto del aire con la invención del " teléfono de los amantes " hecho de alambre estirado con una copa adjunta en cada extremo. [5]
En 1856, el inventor italiano Antonio Meucci desarrolló un micrófono dinámico basado en la generación de corriente eléctrica moviendo una bobina de alambre a varias profundidades en un campo magnético. Este método de modulación fue también el método más duradero para la tecnología del teléfono. Hablando de su dispositivo, Meucci escribió en 1857: "Consiste en un diafragma vibratorio y un imán electrificado con un alambre en espiral que lo envuelve. El diafragma vibratorio altera la corriente del imán. Estas alteraciones de la corriente, transmitidas al otro extremo del cable, crean vibraciones análogas del diafragma receptor y reproducen la palabra." [6]
En 1861, el inventor alemán Johann Philipp Reis construyó uno de los primeros transmisores de sonido (el " teléfono Reis ") que utilizaba una tira metálica unida a una membrana vibratoria que producía una corriente intermitente. Se lograron mejores resultados en 1876 con el diseño de "transmisor líquido" en los primeros teléfonos de Alexander Graham Bell y Elisha Gray : el diafragma estaba unido a una varilla conductora en una solución ácida. [7] Estos sistemas, sin embargo, daban 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 Estados Unidos. Aunque a Edison se le concedió la primera patente (después de una larga disputa legal) a mediados de 1877, Hughes había demostrado su dispositivo funcional frente a muchos testigos algunos años antes, y la mayoría de los historiadores le atribuyen su invención. [8] [9] [10] [11] El micrófono Berliner encontró éxito comercial gracias al uso de Alexander Graham Bell para su teléfono y Berliner pasó a ser empleado de Bell. [12] El micrófono de carbono fue fundamental en el desarrollo de la telefonía, la radiodifusión y las industrias discográficas. [13] Thomas Edison refinó el micrófono de carbono hasta convertirlo en su transmisor de botón de carbono de 1886. [10] [14] Este micrófono se empleó en la primera transmisión de radio de la historia, una actuación en la Ópera Metropolitana de Nueva York en 1910. [15]
En 1916, EC Wente de Western Electric desarrolló el siguiente avance con el primer micrófono de condensador. [16] En 1923, se construyó el primer micrófono práctico de bobina móvil. El magnetófono Marconi-Sykes, desarrollado por el Capitán HJ Round , se convirtió en el estándar para los estudios de la BBC en Londres. [17] [18] Esto fue mejorado en 1930 por Alan Blumlein y Herbert Holman, quienes lanzaron el HB1A y fue el mejor estándar de la época. [14]
También en 1923, se introdujo el micrófono de cinta , otro tipo electromagnético, que se cree que fue desarrollado por Harry F. Olson , quien aplicó el concepto utilizado en un altavoz de cinta para fabricar un micrófono. [19] A lo largo de los años, estos micrófonos fueron desarrollados por varias empresas, sobre todo RCA, que hizo grandes avances en el control de patrones, para darle direccionalidad al micrófono. Con el auge de la tecnología cinematográfica y televisiva, surgió la demanda de micrófonos de alta fidelidad y mayor direccionalidad. Electro-Voice respondió con su micrófono de cañón, ganador del Premio de la Academia , en 1963. [20]
Durante la segunda mitad del siglo XX, el desarrollo avanzó rápidamente y los hermanos Shure lanzaron el SM58 y el SM57 . [21]
Los micrófonos se clasifican por su principio transductor, como condensador, dinámico, etc., y por sus características direccionales. A veces, se utilizan otras características como el tamaño del diafragma, el uso previsto o la orientación de la entrada de sonido principal con respecto al eje principal (dirección final o lateral) del micrófono para describir el micrófono.
El micrófono de condensador , inventado en Western Electric en 1916 por EC Wente, [22] también se llama micrófono de condensador o micrófono electrostático ; históricamente, los condensadores se llamaban 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 de 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. Generalmente producen una señal de audio de alta calidad y ahora son la opción popular en aplicaciones de laboratorio y estudios de grabación . La idoneidad inherente de esta tecnología se debe a la masa muy pequeña que debe mover la onda sonora incidente, a diferencia de otros tipos de micrófonos que requieren que la onda sonora realice más trabajo.
Los micrófonos de condensador requieren una fuente de alimentación, proporcionada ya sea a través de las entradas de micrófono del equipo como alimentación fantasma o de una batería pequeña. La energía es necesaria para establecer el voltaje de la placa del capacitor y también para alimentar la electrónica del micrófono (conversión de impedancia en el caso de micrófonos electretos 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 variedad de patrones polares (ver más abajo), como cardioide, omnidireccional y en forma de ocho. También es posible variar el patrón continuamente con algunos micrófonos, por ejemplo, el Røde NT2000 o el CAD M179.
Hay dos categorías principales de micrófonos de condensador, según el método de extracción de la señal de audio del transductor: micrófonos polarizados por CC y micrófonos de condensador de radiofrecuencia (RF) o alta frecuencia (HF).
Con un micrófono de condensador polarizado en CC , las placas están polarizadas con una carga fija ( Q ). El voltaje mantenido a través de 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 condensador. A medida que cambia la capacitancia, la carga a través del capacitor cambia muy ligeramente, 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 que es 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 a través del 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 interpretación o grabación. En la mayoría de los casos, la electrónica del micrófono no aporta ninguna ganancia de voltaje, ya que el diferencial de voltaje es bastante significativo, hasta varios voltios para niveles de sonido altos. Dado que se trata de un circuito de muy alta impedancia, normalmente sólo se necesita ganancia de corriente y el voltaje permanece constante.
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 estar modulada en amplitud por los cambios de capacitancia producidos por las ondas sonoras 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 audiofrecuencia de bajo ruido con una impedancia de fuente muy baja. La ausencia de un voltaje de polarización alto permite el uso de un diafragma con una tensión más suelta, que puede usarse para lograr una respuesta de frecuencia más amplia debido a una mayor distensibilidad. 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 operarse en condiciones climáticas húmedas que podrían crear problemas en micrófonos polarizados por CC con superficies aislantes contaminadas. La serie de micrófonos Sennheiser "MKH" utiliza la técnica de polarización de RF. El inventor ruso soviético León Theremin ideó una aplicación encubierta, energizada remotamente, del mismo principio físico, que se utilizó para instalar micrófonos en la residencia del embajador de Estados Unidos en Moscú entre 1945 y 1952.
Un micrófono electreto es un tipo de micrófono de condensador inventado por Gerhard Sessler y Jim West en los laboratorios Bell en 1962. [23] La carga aplicada externamente utilizada para un micrófono de condensador convencional se reemplaza por una carga permanente en un material electreto. Un electreto es un material ferroeléctrico que ha sido permanentemente cargado o polarizado eléctricamente . El nombre proviene de electrostático e imán ; una carga estática se incrusta en un electreto mediante la alineación de las cargas estáticas en el material, de forma muy parecida a como se fabrica un imán permanente alineando los dominios magnéticos en una pieza de hierro.
Debido a su buen rendimiento y facilidad de fabricación, y por tanto de bajo coste, la gran mayoría de los micrófonos que se fabrican hoy en día son micrófonos electretos; un fabricante de semiconductores estima una producción anual de más de mil millones de unidades. [24] Se utilizan en muchas aplicaciones, desde grabación de alta calidad y uso de solapa (micrófono de solapa) hasta micrófonos integrados en pequeños dispositivos de grabación de sonido y teléfonos. Antes de la proliferación de los micrófonos MEMS, casi todos los micrófonos de teléfonos móviles, ordenadores, PDA y auriculares eran del tipo electreto. [ cita necesaria ]
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 llamada 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, utilizan un enchufe de 3,5 mm como se usa habitualmente, 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) una fuente de alimentación de 5 V en la computadora. Los micrófonos estereofónicos utilizan el mismo conector; No existe una forma obvia de determinar qué estándar utilizan los equipos y micrófonos.
Un micrófono de válvula es un micrófono de condensador que utiliza un amplificador de válvula (válvula). [25] Siguen siendo populares entre los entusiastas del sonido de válvulas .
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 uso en escenario.
Los micrófonos dinámicos utilizan el mismo principio dinámico que un altavoz , sólo que al revés. Al diafragma se une una pequeña bobina de inducción móvil , situada en el campo magnético de un imán permanente. Cuando el sonido entra a través del parabrisas del micrófono, la onda sonora mueve el diafragma. Cuando el diafragma vibra, la bobina se mueve en el campo magnético, produciendo una corriente variable en la bobina mediante inducción electromagnética. Una única 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 correctamente las múltiples señales es difícil; Los diseños que hacen esto son raros y tienden a ser costosos. Por otro lado, existen varios diseños que están más específicamente dirigidos a partes aisladas del espectro de audio. El AKG D112, por ejemplo, está diseñado para una respuesta de graves en lugar de agudos. [26]
Los micrófonos de cinta utilizan una cinta metálica 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 mediante inducción magnética. Los micrófonos de cinta básicos detectan el sonido en un patrón bidireccional (también llamado figura 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 las pastillas delantera y trasera simétricas pueden ser una molestia en la grabación estéreo normal, el rechazo del lado alto se puede aprovechar colocando un micrófono de cinta horizontalmente, por ejemplo encima de los platillos, de modo que el lóbulo trasero capte el sonido sólo de los platillos. La grabación estéreo en forma de 8 cruzado, o par 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 acústica o deflector, permitiendo que el sonido llegue sólo a un lado. El micrófono clásico 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 de ocho" hasta "unidireccional". Estos micrófonos de cinta más antiguos, algunos de los cuales todavía ofrecen una reproducción de sonido de alta calidad, alguna vez fueron valorados por esta razón, pero sólo se podía obtener una buena respuesta de baja frecuencia cuando la cinta estaba suspendida muy suelta, lo que los hacía relativamente frágiles. Ahora se han introducido materiales de cinta modernos, incluidos nuevos nanomateriales [27] , 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 antigua y también reducir los artefactos explosivos en la grabación. Los parabrisas correctamente diseñados producen una atenuación de los 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 más antiguos. Algunos diseños nuevos 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 al transformador por alimentación fantasma. También hay nuevos materiales de cinta disponibles que son inmunes a las ráfagas de viento y a la energía fantasma.
El micrófono de carbono fue el primer tipo de micrófono. El micrófono de botón de carbón (o a veces simplemente un micrófono de botón), utiliza una cápsula o botón que contiene gránulos de carbón 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 carbono. Una de las placas, el diafragma, vibra en sintonía con las ondas sonoras incidentes, aplicando una presión variable al carbono. 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 utilizaba bolas de carbono relativamente grandes, era similar a los micrófonos de botón de carbono granulado. [28]
A diferencia de otros tipos de micrófonos, el micrófono de carbono también se puede utilizar como un tipo de amplificador, utilizando una pequeña cantidad de energía sonora para controlar una mayor cantidad de energía eléctrica. Los micrófonos de carbono encontraron uso como primeros repetidores telefónicos , haciendo posibles las llamadas telefónicas de larga distancia en la era anterior a los tubos de vacío. Llamados relé de Brown, [29] estos repetidores funcionaban acoplando mecánicamente un receptor telefónico magnético a un micrófono de carbono: la señal débil del receptor se transfería al micrófono, donde modulaba una corriente eléctrica más fuerte, produciendo una señal eléctrica más fuerte para enviar abajo de la línea. Un ejemplo de este efecto amplificador fue la oscilación causada por la retroalimentación, lo que resultaba en un chirrido audible del viejo teléfono "candelabro" si su auricular se colocaba cerca del micrófono de carbono.
Un micrófono de cristal o micrófono piezoeléctrico [30] utiliza el fenómeno de la piezoelectricidad (la capacidad de algunos materiales de producir un voltaje cuando se los somete a presión) para convertir vibraciones en una señal eléctrica. Un ejemplo de esto es el tartrato de potasio y sodio , que es un cristal piezoeléctrico que funciona como transductor, tanto como micrófono como componente de altavoz delgado. Los micrófonos de cristal alguna vez se suministraban comúnmente con equipos de válvula (válvula) de vacío, como las grabadoras de cinta domésticas. Su alta impedancia de salida coincidía bien con la alta impedancia de entrada (normalmente alrededor de 10 MΩ) 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 al ruido de manejo, 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 instrumentos musicales acústicos, detectar golpes de batería, activar muestras electrónicas y grabar sonido en entornos desafiantes, como bajo el agua a alta presión. Las pastillas montadas en la montura de las guitarras acústicas son generalmente dispositivos piezoeléctricos que hacen contacto con las cuerdas que pasan por la montura. Este tipo de micrófono es diferente de las pastillas de bobina magnética comúnmente visibles en las guitarras eléctricas típicas , que utilizan inducción magnética, en lugar de acoplamiento mecánico, para captar la vibración.
Un micrófono de fibra óptica convierte 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. [31] [32]
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 su transmisión o grabación. Los micrófonos de fibra óptica poseen un alto rango dinámico y de frecuencia, 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 el interior de turbinas industriales o en entornos de equipos de imágenes por resonancia magnética (MRI).
Los micrófonos de fibra óptica son robustos, resistentes a los cambios ambientales de calor y humedad, y pueden producirse para cualquier adaptación de direccionalidad o impedancia . La distancia entre la fuente de luz del micrófono y su fotodetector puede ser de hasta 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 monitorización 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 dentro del potente y ruidoso campo magnético conversen normalmente, dentro de las salas de resonancia magnética y en salas de control remoto. [33] Otros usos incluyen el monitoreo de equipos industriales y la calibración y medición de audio, la grabación de alta fidelidad y la aplicación de la ley. [34]
Los micrófonos láser a menudo se presentan en las películas como dispositivos de espionaje porque pueden usarse para captar sonido a cierta distancia del equipo de micrófono. Un rayo láser apunta 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 rayo y el movimiento del punto láser del rayo que regresa se detecta y se convierte en una señal de audio.
En una implementación más robusta y costosa, la luz devuelta se divide y se alimenta a un interferómetro , que detecta el movimiento de la superficie mediante cambios en la longitud de la trayectoria óptica 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 sonoras en el aire libre. El 25 de agosto de 2009, se emitió la patente estadounidense 7.580.533 para un micrófono de detección de flujo de partículas basado en un par de fotocélula láser con una corriente de humo o vapor en movimiento en la trayectoria del rayo láser. Las ondas de presión sonora 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 127ª convención de la Sociedad de Ingeniería de Audio en la ciudad de Nueva York del 9 al 12 de octubre de 2009.
Los primeros micrófonos no producían un habla inteligible, hasta que Alexander Graham Bell introdujo mejoras, incluido un micrófono/transmisor de resistencia variable. El transmisor líquido de Bell consistía en un vaso de metal lleno de agua al que se le añadía una pequeña cantidad de ácido sulfúrico . Una onda sonora hizo que el diafragma se moviera, lo que obligó a una aguja a moverse hacia arriba y hacia abajo en el agua. La resistencia eléctrica entre el alambre y la copa fue entonces inversamente proporcional al tamaño del menisco de agua alrededor de la aguja sumergida. Elisha Gray presentó una advertencia para una versión que utiliza una varilla de latón en lugar de una aguja. [ ¿ cuando? ] 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 que funcionaban, pero no eran prácticos para uso comercial. solicitud. La famosa primera conversación telefónica entre Bell y Watson tuvo lugar mediante un micrófono líquido.
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. [35] La mayoría de los micrófonos MEMS son variantes del diseño del micrófono de condensador. Los micrófonos MEMS digitales tienen circuitos convertidores analógico-digital (ADC) integrados 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, [36] InvenSense (línea de productos vendida por Analog Devices [37] ), Akustica (AKU200x), Infineon (producto SMM310), Knowles Electronics, Memstech (MSMx). , NXP Semiconductors (división comprada por Knowles [38] ), Sonion MEMS, Vesper, AAC Acoustic Technologies, [39] y Omron. [40]
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 arquitectónico y material significativo con respecto a los diseños MEMS de estilo condensador existentes. [41]
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, lo que a su vez provoca variaciones de temperatura que alteran la conductancia del plasma. Estas variaciones en la conductancia pueden detectarse como variaciones superpuestas al suministro eléctrico al plasma. [42] Esta es una forma muy rara de micrófono.
Un altavoz, un transductor que convierte una señal eléctrica en ondas sonoras, es lo opuesto funcional a un micrófono. Dado que un altavoz convencional tiene una construcción similar a un micrófono dinámico (con diafragma, bobina e 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 en graves y agudos, directividad mal controlada y baja sensibilidad . En el uso práctico, los parlantes a veces se utilizan como micrófonos en aplicaciones donde no se necesita un gran ancho de banda y sensibilidad, como intercomunicadores , walkie-talkies o periféricos de chat de voz para videojuegos , o cuando los micrófonos convencionales son escasos.
Sin embargo, existe al menos una aplicación práctica que explota esas debilidades: el uso de un woofer de tamaño mediano colocado muy cerca de un "kick drum" ( bombo ) en una batería para que actúe como micrófono. Un ejemplo de producto comercial es el Yamaha Subkick, un woofer de 6,5 pulgadas (170 mm) montado en un casco de tambor de 10" que se utiliza delante de los bombos. Dado que una membrana relativamente masiva no puede transducir altas frecuencias y al mismo tiempo es capaz de tolerar Con fuertes transitorios de baja frecuencia, el altavoz suele ser ideal para captar el bombo y al mismo tiempo reducir el sangrado de los platillos y cajas cercanos.
Los elementos internos de un micrófono son la principal fuente de diferencias en directividad. Un micrófono de presión utiliza un diafragma entre un volumen interno fijo de aire y el ambiente y responde uniformemente a la presión desde 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 dispositivos externos como los tubos de interferencia, también pueden alterar la respuesta direccional de un micrófono. Un micrófono con 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 ningún gradiente entre los dos. El patrón direccional característico de un micrófono con gradiente de presión puro es como una figura de 8. 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 presión y características de gradiente de presión. [44]
La direccionalidad o patrón polar de un micrófono indica qué tan sensible es a los sonidos que llegan en diferentes ángulos alrededor de su eje central. Los patrones polares ilustrados arriba representan el lugar geométrico de los puntos en coordenadas polares que producen el mismo nivel de señal de salida en el micrófono si se genera un nivel de presión sonora (SPL) determinado desde ese punto. La orientación del cuerpo físico del micrófono en relación con los diagramas depende del diseño del micrófono. Para micrófonos de membrana grande como los del Oktava (en la foto de arriba), la dirección hacia arriba en el diagrama polar suele ser perpendicular al cuerpo del micrófono, lo que comúnmente se conoce como "disparo lateral" o "dirección lateral". Para micrófonos de diafragma pequeño como el Shure (también en la foto de arriba), generalmente se extiende desde el eje del micrófono comúnmente conocido como "end fire" o "top/end Address".
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.
Generalmente se considera que la respuesta de un micrófono omnidireccional (o no direccional) es 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 de un micrófono "omnidireccional" es función de la frecuencia. El cuerpo del micrófono no es infinitamente pequeño y, como consecuencia, tiende a estorbar 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 ofrece las mejores características omnidireccionales en altas frecuencias.
La longitud de onda del sonido a 10 kHz es de 1,4" (3,5 cm). Los micrófonos de medición más pequeños suelen tener 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" 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, de hasta 20 Hz o menos. Los micrófonos sensibles a la presión también responden mucho menos al ruido del viento y a los explosivos que los micrófonos direccionales (sensibles a la velocidad).
Áreas de aplicación: estudios, iglesias antiguas, teatros, entrevistas televisivas in situ, etc. [46]
Un ejemplo de micrófono no direccional es la bola ocho negra y redonda . [47]
Un micrófono unidireccional es principalmente sensible a los sonidos provenientes de una sola dirección. El diagrama de arriba (lobular) ilustra varios de estos patrones. El micrófono mira hacia arriba en cada diagrama. La intensidad del sonido para una frecuencia particular se representa 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 patrones típicas y sus nombres).
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 forma de manzana centrada alrededor del micrófono, que es el "tallo" 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 transductores direccionales 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 aumento de graves debido al mayor gradiente. Esto se conoce como efecto de proximidad . [48] El SM58 ha sido el micrófono más utilizado para voces en vivo durante más de 50 años [49], 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); [50] para las ondas sonoras que vienen desde atrás, la señal negativa de la figura 8 cancela la señal positiva del elemento omnidireccional, mientras que, para las ondas sonoras que vienen desde el frente, las dos se suman. Sin embargo, en bajas frecuencias un micrófono cardioide se comporta como un micrófono omnidireccional.
Combinando 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:
Tres de estos micrófonos/hidrófonos cardioides podrían orientarse ortogonalmente como una tríada colocada para mejorar la ganancia y también crear un patrón de haz orientable. [55] [56]
Los micrófonos "en forma de 8" o 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, sólo al cambio de presión entre delante y detrás; Dado que el sonido que llega desde el costado llega por igual hacia adelante y hacia atrás, no hay diferencia de 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 de los sonidos que llegan desde la parte posterior.
Los micrófonos de cañón son los más direccionales de los tipos unidireccionales simples de primer orden. En bajas frecuencias, tienen la clásica respuesta polar de un hipercardioide, mientras que en 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 algunos lóbulos posteriores que varían en nivel y ángulo con la frecuencia y pueden provocar algunos efectos de coloración.
Se han desarrollado varios enfoques para utilizar eficazmente un micrófono en espacios acústicos no ideales, que a menudo sufren reflejos excesivos de una o más de las superficies (límites) que componen el espacio. Si el micrófono se coloca en uno de estos límites, o muy cerca de él, 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 inteligibilidad mejorada. Inicialmente, esto se hacía colocando un micrófono ordinario junto a la superficie, a veces dentro de un bloque de espuma acústicamente transparente. Los ingenieros de sonido Ed Long y Ron Wickersham desarrollaron el concepto de colocar el diafragma paralelo y orientado hacia el límite. [57] Si bien la patente ha expirado, Pressure Zone Microphone y PZM siguen siendo marcas comerciales activas de Crown International .
Si bien inicialmente se implementó un micrófono de superficie utilizando 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 al mismo tiempo 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.
Un micrófono de solapa está diseñado para funcionar con manos libres. Estos pequeños micrófonos se llevan en el cuerpo. Originalmente, se sujetaban con un cordón alrededor del cuello, pero más a menudo se sujetan a la ropa con un clip, un alfiler, una cinta o un imán. El cable de solapa puede quedar oculto detrás de la ropa y conectarse a un transmisor de RF en un bolsillo o sujetarse a un cinturón (para uso móvil), o conectarse directamente a la batidora (para aplicaciones estacionarias).
Un micrófono inalámbrico transmite el audio como una señal óptica o de radio en lugar de a través de un cable. Por lo general, envía su señal mediante un pequeño transmisor de radio a un receptor cercano conectado al sistema de sonido, pero también puede utilizar ondas infrarrojas si el transmisor y el receptor están a la vista el uno del otro. [ cita necesaria ]
Un micrófono de contacto capta vibraciones directamente de una superficie u objeto sólido, a diferencia de las vibraciones sonoras transmitidas por el aire. Un uso de esto es detectar sonidos de un nivel muy bajo, como los de objetos pequeños o insectos . El micrófono normalmente consta de un transductor magnético (bobina móvil), una placa de contacto y un pasador de contacto. La placa de contacto se coloca directamente sobre la parte vibrante de un instrumento musical u otra superficie, y el pasador de contacto transfiere las vibraciones a la bobina. Se han utilizado micrófonos de contacto para captar el sonido de los latidos 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 la voz directamente de la garganta de una persona, a la que está sujeto. Esto permite utilizar el dispositivo en áreas con sonidos ambientales que de otro modo harían que el altavoz fuera inaudible.
Un micrófono parabólico utiliza un reflector parabólico para recoger y enfocar ondas sonoras en un receptor de micrófono, de forma muy parecida a como 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 desde 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 se suelen utilizar para aplicaciones de grabación estándar porque tienden a tener una respuesta deficiente de baja frecuencia como efecto secundario de su diseño.
Un micrófono estéreo integra dos micrófonos en una unidad para producir una señal estereofónica. Un micrófono estéreo se utiliza a menudo para aplicaciones de transmisión o grabación de campo donde no sería práctico configurar dos micrófonos de condensador separados en una configuración XY clásica (ver práctica de micrófono ) para 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 destinado a entornos ruidosos. Uno de esos usos es en las cabinas de los aviones , donde normalmente se instalan como micrófonos boom en 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 tienen polaridad eléctrica opuesta o se procesan electrónicamente. En los diseños de diafragma doble, el diafragma principal se monta más cerca de la fuente prevista y el segundo se coloca más lejos de la fuente para que pueda captar sonidos ambientales que se restarán de la señal del diafragma principal. Una vez combinadas las dos señales, los sonidos distintos a los de la fuente prevista se reducen considerablemente, aumentando sustancialmente la inteligibilidad. Otros diseños de cancelación de ruido utilizan un diafragma que se ve afectado por puertos abiertos a los lados y en la parte trasera del micrófono, con lo que la suma es un rechazo de 16 dB de sonidos más lejanos. Artistas vocales como Garth Brooks y Janet Jackson han utilizado de forma destacada un diseño de auriculares con cancelación de ruido que utiliza un solo diafragma . [58] Algunos micrófonos con cancelación de ruido son micrófonos de garganta.
Se utilizan varias técnicas estándar con micrófonos utilizados en refuerzo de sonido en presentaciones en vivo, o para grabar en un estudio o en un plató de cine. Mediante una disposición adecuada de uno o más micrófonos, se pueden mantener las características deseables del sonido que se va a recoger, rechazando al mismo tiempo los sonidos no deseados.
Los micrófonos que contienen circuitos activos, como la mayoría de los micrófonos de condensador, requieren energía para operar los componentes activos. El primero de ellos utilizaba circuitos de tubos de vacío con una unidad de fuente de alimentación independiente, mediante un cable y un conector multipin. Con la llegada de la amplificación de estado sólido, los requisitos de energía se redujeron considerablemente y se volvió práctico utilizar los mismos conductores de cable y conector para audio y alimentación. 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 en DIN 45596 para alimentación fantasma. Desde la década de 1980, la alimentación fantasma se ha vuelto mucho más común, porque se puede utilizar la misma entrada para micrófonos con y sin alimentación. En la electrónica de consumo, como cámaras DSLR y videocámaras, la "alimentación enchufable" es más común, para micrófonos que utilizan un conector telefónico de 3,5 mm. Phantom, T-power y plug-in power se describen en la norma internacional IEC 61938. [59]
Los conectores más comunes utilizados por los micrófonos son:
Algunos micrófonos utilizan otros conectores, como un XLR de 5 pines o un mini XLR para conectarlos a equipos portátiles. Algunos micrófonos de solapa (o "de solapa", de los días en que se conectaba el micrófono a la solapa del traje del periodista) 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 de computadora.
A la hora de 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 del preamplificador al menos 10 veces mayor que la impedancia del micrófono). Al hacerlo, la señal se atenúa mínimamente y casi no se utiliza energía en el proceso. [60]
La principal alternativa al puente de impedancia es la adaptación de impedancia, que maximiza la transferencia de potencia 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 energía debía ser mínima para que las impedancias de fuente y carga coincidieran. Una desventaja de la adaptación de impedancia es la pérdida de señal de 6 dB que se produce cuando sólo aparece la mitad del nivel de voltaje en la entrada del preamplificador. [60] Sin embargo, ciertos micrófonos de cinta y dinámicos son excepciones, debido a que los diseñadores suponen que una cierta impedancia de carga es parte del circuito de amortiguación electroacústica interna del micrófono. [61] [ dudoso ]
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 los micrófonos activos, este valor describe la impedancia de salida de su circuito amplificador interno.
Se considera baja impedancia 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 incorporado , los micrófonos de condensador suelen tener una impedancia de salida de entre 50 y 200 Ω. [60] [62]
El estándar AES42, publicado por la 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. Varios fabricantes de micrófonos ofrecen ahora micrófonos con calidad de estudio que funcionan de acuerdo con el estándar AES42.
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 distorsionarse. Aunque para aplicaciones científicas son deseables micrófonos con una respuesta más uniforme, este no suele ser 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 micrófonos, [63] pero pocos fabricantes lo cumplen. Como resultado, la comparación de datos publicados de diferentes fabricantes es difícil porque se utilizan diferentes técnicas de medición. Sin embargo, se debe tener precaución al sacar conclusiones sólidas de este o de 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 decibeles en un rango de frecuencias (normalmente de 20 Hz a 20 kHz), generalmente para un sonido perfectamente en el eje (el sonido llega a 0° con respecto a la cápsula). La respuesta de frecuencia puede expresarse textualmente de manera menos informativa, así: "30 Hz–16 kHz ±3 dB". Esto se interpreta en el sentido de una gráfica lineal casi plana entre las frecuencias indicadas, con variaciones en la amplitud de no más de más o menos 3 dB. Sin embargo, a partir de esta información no se puede determinar qué tan suaves son las variaciones ni en qué partes del espectro ocurren. Tenga en cuenta que declaraciones comúnmente hechas como "20 Hz–20 kHz" no tienen sentido sin una medida de tolerancia en decibeles. La respuesta de frecuencia de los micrófonos direccionales varía mucho con la distancia a 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 parlantes pueden medirse 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 ruido propio o nivel de 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 particularmente importante si desea grabar sonidos silenciosos. La medida a menudo se expresa en dB(A) , que es el volumen equivalente del ruido en una escala de decibelios ponderada en frecuencia según cómo escucha el oído, por ejemplo: "15 dBA SPL" (SPL significa nivel de presión sonora en relación con 20 micropascales) . ). Cuanto menor sea el número, mejor. Algunos fabricantes de micrófonos indican 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 entre 11 y 14 dB más alta. Un micrófono silencioso normalmente mide 20 dBA SPL o 32 dB SPL ponderado 468. Desde hace años existen micrófonos muy silenciosos para aplicaciones especiales, como el Brüel & Kjaer 4179, con un nivel de ruido de alrededor de 0 dB SPL. Recientemente se han introducido en el mercado de estudio/entretenimiento algunos micrófonos con especificaciones de bajo ruido, como los modelos de Neumann y Røde que anuncian niveles de ruido entre 5 y 7 dBA. Normalmente, esto se logra alterando la respuesta de frecuencia de la cápsula y la electrónica para dar como resultado un ruido más bajo dentro de la curva de ponderación A , mientras que se puede aumentar el ruido de banda ancha. [ cita necesaria ]
El nivel de recorte es un indicador importante del nivel máximo utilizable, ya que la cifra de distorsión armónica total (THD) del 1% que generalmente se cita bajo SPL máximo es en realidad un nivel de distorsión muy suave, 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. [ cita necesaria ]
El rango dinámico de un micrófono es la diferencia en SPL entre el ruido de fondo y el SPL máximo. Si se indica por sí solo, por ejemplo, "120 dB", transmite mucha 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 crea 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 un nombre inapropiado, siendo quizás más significativo "ganancia de transducción" (o simplemente "nivel de salida") porque la verdadera sensibilidad generalmente es establecido por 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 expresa 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. Nuevamente, un valor más alto indica una mayor sensibilidad, por lo que −60 dB es más sensible que −70 dB. [ cita necesaria ]
Algunos micrófonos están destinados a probar altavoces, medir niveles de ruido y cuantificar una experiencia acústica. Se trata de transductores calibrados y normalmente se suministran con un certificado de calibración que indica la sensibilidad absoluta frente a la frecuencia. A menudo se hace referencia a la calidad de los micrófonos de medición utilizando las designaciones "Clase 1", "Tipo 2", etc., que no son referencias a especificaciones de micrófonos sino a sonómetros . [64] Recientemente se adoptó una norma más completa [65] 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 únicamente por el perfil disperso de sus dimensiones físicas. Las mediciones de intensidad o potencia del sonido requieren mediciones de gradiente de presión, que generalmente se realizan utilizando conjuntos de al menos dos micrófonos o con anemómetros de hilo caliente .
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 periódicamente los micrófonos de medición. Este servicio lo ofrecen algunos fabricantes de micrófonos y laboratorios de pruebas certificados independientes. En última instancia, toda la calibración del micrófono es trazable a estándares primarios en un instituto de medición nacional, como NPL en el Reino Unido, PTB en Alemania y NIST en Estados Unidos, que comúnmente calibran utilizando el estándar primario de reciprocidad. Los micrófonos de medición calibrados mediante este método se pueden utilizar para calibrar otros micrófonos mediante técnicas de calibración de comparación.
Dependiendo de la aplicación, los micrófonos de medición deben probarse periódicamente (cada año o varios meses, normalmente) y después de cualquier evento potencialmente dañino, como una caída (la mayoría de estos micrófonos vienen en estuches acolchados de espuma para reducir este riesgo) o exposición a sonidos. más allá del nivel aceptable.
Un conjunto de micrófonos es cualquier número de micrófonos que funcionan en conjunto . Hay muchas aplicaciones:
Normalmente, un conjunto está formado por micrófonos omnidireccionales distribuidos por el perímetro de un espacio, vinculados a una computadora que registra e interpreta los resultados de forma coherente.
Los parabrisas (o parabrisas ; los términos son intercambiables) proporcionan un método para reducir el efecto del viento en los micrófonos. Mientras que las pantallas pop brindan protección contra explosiones unidireccionales, los "sombreros" de espuma protegen el viento hacia la rejilla desde todas las direcciones, y los dirigibles , zepelines y cestas encierran completamente el micrófono y también protegen su cuerpo. 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 (tela metálica, tela o espuma) está diseñado para tener una importante impedancia acústica. Los cambios de presión del aire a velocidades relativamente bajas de las partículas que constituyen las ondas sonoras pueden pasar con una atenuación mínima, pero el viento de mayor velocidad de las partículas se ve impedido en mayor medida. 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 simples mamparas de espuma. Mientras que las espumas y las mallas de alambre pueden ser parcial o totalmente autoportantes, las telas y gasas suaves requieren estiramiento sobre marcos o laminación con elementos estructurales más toscos.
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. Con los parabrisas de canasta completa existe un efecto de cámara de presión adicional, explicado por primera vez por Joerg Wuttke, [66] que, para micrófonos de dos puertos (gradiente de presión), permite que la combinación de protector y micrófono actúe como un filtro acústico de paso alto.
Dado que la turbulencia en una superficie es la fuente del ruido del viento, reducir la turbulencia bruta puede contribuir a la reducción del ruido. Se han utilizado con éxito tanto superficies aerodinámicamente lisas como superficies que evitan la generación de potentes vórtices. Históricamente, las pieles artificiales han resultado muy útiles para este fin, ya que las fibras producen microturbulencias y absorben energía de forma silenciosa. Si no se enredan con el viento y la lluvia, las fibras de piel son muy transparentes acústicamente, pero el soporte tejido o de punto puede producir una atenuación significativa. Como material, resulta difícil fabricarlo con consistencia y es difícil mantenerlo en perfectas condiciones en el lugar. Por tanto, existe interés en alejarse de su uso. [67]
