Un micrófono , coloquialmente llamado mic ( / m aɪ k / ), [1] o mike , [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 grabada , grabación de sonido , radios bidireccionales , megáfonos y transmisión de radio y televisión . También se utilizan en computadoras 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 de 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 de condensador ; y el micrófono de contacto , que utiliza un cristal de material piezoeléctrico . Los micrófonos normalmente necesitan estar conectados a un preamplificador antes de poder grabar o reproducir la señal .
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 lograrlo fueron los megáfonos acústicos. Algunos de los primeros ejemplos, de la Grecia del siglo V a. C., fueron máscaras de teatro con aberturas para la boca 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 unida a cada extremo. [5]
En 1856, el inventor italiano Antonio Meucci desarrolló un micrófono dinámico basado en la generación de corriente eléctrica al mover una bobina de alambre a distintas 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 vibrante altera la corriente del imán. Estas alteraciones de la corriente, transmitidas al otro extremo del alambre, crean vibraciones análogas del diafragma receptor y reproducen la palabra". [6]
En 1861, el inventor alemán Johann Philipp Reis construyó un transmisor de sonido primitivo (el « teléfono Reis ») que utilizaba una tira metálica unida a una membrana vibratoria que producía una corriente intermitente. En 1876, se lograron mejores resultados con el diseño del «transmisor líquido» de los primeros teléfonos de Alexander Graham Bell y Elisha Gray : el diafragma estaba unido a una varilla conductora en una solución ácida. [7] Sin embargo, estos sistemas ofrecían una calidad de sonido muy pobre.
El primer micrófono que permitió la telefonía de voz adecuada fue el micrófono de carbón (de contacto suelto) . Este fue desarrollado independientemente por David Edward Hughes en Inglaterra y Emile Berliner y Thomas Edison en los EE. UU. Aunque Edison recibió la primera patente (después de una larga disputa legal) a mediados de 1877, Hughes había demostrado su dispositivo en funcionamiento frente a muchos testigos algunos años antes, y la mayoría de los historiadores le atribuyen su invención. [8] [9] [10] [11] El micrófono Berliner tuvo éxito comercial a través del uso de Alexander Graham Bell para su teléfono y Berliner pasó a ser empleado por Bell. [12] El micrófono de carbón fue fundamental en el desarrollo de la telefonía, la radiodifusión y las industrias de la grabación. [13] Thomas Edison refinó el micrófono de carbón en su transmisor de botón de carbón 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 gran avance con el primer micrófono de condensador. [16] En 1923, se construyó el primer micrófono de bobina móvil práctico. 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] Este 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, la más notable fue RCA, que realizó grandes avances en el control de patrones, para dar direccionalidad al micrófono. Con el auge de la tecnología de la televisión y el cine, hubo una 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 con los hermanos Shure lanzando el SM58 y el SM57 . [21]
Los micrófonos se clasifican según el principio de transducción (condensador, dinámico, etc.) y sus características direccionales (omnidireccional, cardioide, etc.). En ocasiones, se utilizan otras características, como el tamaño del diafragma, el uso previsto o la orientación de la entrada de sonido principal respecto del 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 ; los condensadores se llamaban históricamente 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 . [23] El conjunto de placas fijas y móviles se llama elemento o cápsula .
Los micrófonos de condensador abarcan desde los micrófonos de teléfono hasta los micrófonos de karaoke económicos y los micrófonos de grabación de alta fidelidad. Por lo general, producen una señal de audio de alta calidad y ahora son la opción más 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 sonora incidente en comparación con otros tipos de micrófonos que requieren que la onda sonora realice más trabajo.
Los micrófonos de condensador requieren una fuente de alimentación, que se suministra a través de las entradas de micrófono del equipo como alimentación fantasma o de una pequeña batería. La alimentación es necesaria para establecer el voltaje de la placa del condensador y también para alimentar la electrónica del micrófono. Los micrófonos de condensador también están disponibles con dos diafragmas que se pueden conectar eléctricamente para proporcionar una variedad de patrones polares, 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.
Hay 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 de alta frecuencia (HF).
En un micrófono de condensador con polarización de CC , las placas están polarizadas con una carga fija ( Q ). El voltaje mantenido a través de las placas del condensador cambia con las vibraciones en el aire, de acuerdo con 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 condensador 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.
En el marco temporal 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 de 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 la grabación. En la mayoría de los casos, la electrónica del micrófono en sí no contribuye a la ganancia de voltaje ya que el diferencial de voltaje es bastante significativo, hasta varios voltios para niveles de sonido altos.
Los micrófonos de condensador de RF utilizan un voltaje de RF relativamente 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 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 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 flexibilidad. El proceso de polarización de RF da como resultado una cápsula de menor impedancia eléctrica, un subproducto útil de lo cual es que los micrófonos de condensador de RF pueden funcionar en condiciones climáticas húmedas que podrían crear problemas en micrófonos con polarización de CC con superficies aislantes contaminadas. La serie MKH de micrófonos de Sennheiser utiliza la técnica de polarización de RF. El inventor ruso-soviético Leon Theremin ideó una aplicación encubierta y energizada a distancia del mismo principio físico, llamada The Thing, y la utilizó para instalar micrófonos ocultos en la residencia del embajador de Estados Unidos en Moscú entre 1945 y 1952.
Un micrófono electret es un tipo de micrófono de condensador inventado por Gerhard Sessler y Jim West en los laboratorios Bell en 1962. [24] La carga aplicada externamente que se utiliza para un micrófono de condensador convencional se reemplaza por una carga permanente en un material electret. Un electret es un material ferroeléctrico que ha sido cargado eléctricamente o polarizado de forma permanente . El nombre proviene de electrostático y imán ; una carga estática se incrusta en un electret mediante la alineación de las cargas estáticas en el material, de forma muy similar a la forma en que se crea un imán permanente alineando los dominios magnéticos en una pieza de hierro.
Debido a su buen rendimiento y facilidad de fabricación, y por lo tanto a su bajo coste, la gran mayoría de los micrófonos que se fabrican hoy en día son micrófonos electret; un fabricante de semiconductores estima que la producción anual supera los mil millones de unidades. [25] Se utilizan en muchas aplicaciones, desde grabaciones de alta calidad y uso como micrófonos 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 de tipo electret. [ cita requerida ]
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 incorrectamente llamada energía de polarización o polarización). Este preamplificador suele recibir 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 conector de 3,5 mm como el que se usa habitualmente, sin alimentación, para estéreo; el anillo, en lugar de transportar la señal para un segundo canal, transporta la 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 hay una forma obvia de determinar qué estándar utilizan los equipos y los micrófonos.
Un micrófono de válvula es un micrófono de condensador que utiliza un amplificador de tubo de vacío (válvula). [26] Siguen siendo populares entre los entusiastas del sonido de tubo .
Los micrófonos dinámicos (también conocidos como micrófonos de bobina móvil ) funcionan mediante inducción electromagnética . Son robustos, relativamente económicos y resistentes a la humedad. Esto, sumado a su potencial alta ganancia antes de la realimentación , los hace ideales para su uso en el escenario.
Los micrófonos dinámicos utilizan el mismo principio dinámico que en un altavoz , sólo 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 sonora mueve el diafragma. Cuando el diafragma vibra, la bobina se mueve en el campo magnético, produciendo un voltaje variable a través de 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, hay varios diseños que están más específicamente dirigidos a partes aisladas del espectro de audio. El AKG D112, por ejemplo, está diseñado para la respuesta de graves en lugar de agudos. [27]
Los micrófonos de cinta utilizan una cinta metálica fina, normalmente 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 siguiente) 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 frontal y trasera simétrica puede ser una molestia en la grabación estéreo normal, el rechazo del lado alto se puede aprovechar al colocar un micrófono de cinta en posición horizontal, 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 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 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 de ocho" a "unidireccional". Estos micrófonos de cinta más antiguos, algunos de los cuales todavía brindan una reproducción de sonido de alta calidad, alguna vez fueron valorados por esta razón, pero una buena respuesta de baja frecuencia solo se podía obtener cuando la cinta estaba suspendida muy flojamente, lo que los hacía relativamente frágiles. Ahora se han introducido materiales de cinta modernos, incluidos nuevos nanomateriales , [28] que eliminan esas preocupaciones e incluso mejoran el rango dinámico efectivo de los micrófonos de cinta a bajas frecuencias. Los paravientos protectores pueden reducir el peligro de dañar una cinta antigua y también reducen los artefactos explosivos en la grabación. Los paravientos diseñados adecuadamente 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 más antiguos. Algunos 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, los que no tienen el preamplificador mencionado anteriormente) están diseñados específicamente para resistir daños a la cinta y al transformador causados por la alimentación fantasma. También hay nuevos materiales de cinta disponibles que son inmunes a las ráfagas de viento y a la alimentación fantasma.
El micrófono de carbón 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 una pequeña corriente fluya a través del carbón. Una de las placas, el diafragma, vibra en sintonía con las ondas sonoras incidentes, aplicando una presión variable al carbón. La presión cambiante deforma los gránulos, lo que hace que el área de contacto entre cada par de gránulos adyacentes cambie, y esto hace que la resistencia eléctrica de la masa de gránulos cambie. Los cambios en la resistencia causan un cambio correspondiente en la corriente que fluye a través del micrófono, produciendo la señal eléctrica. Los micrófonos de carbón alguna vez se usaron comúnmente en los teléfonos; tienen una reproducción de sonido de calidad extremadamente baja 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. [29]
A diferencia de otros tipos de micrófonos, el micrófono de carbón 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 carbón se utilizaron como repetidores telefónicos tempranos , lo que hizo posible las llamadas telefónicas de larga distancia en la era anterior a los tubos de vacío. Llamados relés de Brown, [30] estos repetidores funcionaban acoplando mecánicamente un receptor telefónico magnético a un micrófono de carbón: la débil señal del receptor se transfería al micrófono, donde modulaba una corriente eléctrica más fuerte, produciendo una señal eléctrica más fuerte para enviar por la línea.
Un micrófono de cristal o micrófono piezoeléctrico [31] utiliza el fenómeno de la piezoelectricidad —la capacidad de algunos materiales de 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 transductor, tanto como micrófono como componente de altavoz de línea delgada. Los micrófonos de cristal alguna vez se suministraron comúnmente con equipos de válvulas de vacío, como 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 de la válvula de vacío. Eran difíciles de adaptar a los primeros equipos de transistores y fueron rápidamente 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 manipulación, 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 los golpes de batería, activar muestras electrónicas y grabar sonido en entornos difíciles, como bajo el agua a alta presión. Las pastillas montadas en el puente de las guitarras acústicas son generalmente dispositivos piezoeléctricos que entran en contacto con las cuerdas que pasan por el puente. Este tipo de micrófono es diferente de las pastillas de bobina magnética que se ven comúnmente en las guitarras eléctricas típicas , que utilizan inducción magnética, en lugar de acoplamiento mecánico, para captar la vibración.
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. [32] [33]
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. La luz modulada se transmite luego a través de una segunda fibra óptica a un fotodetector, que transforma la luz modulada en intensidad en audio analógico o digital para su transmisión o grabación. Los micrófonos de fibra óptica poseen un rango dinámico y de frecuencia elevados, 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 resonancia magnética (MRI).
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 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 con normalidad, dentro de las salas de resonancia magnética y en las salas de control remoto. [34] Otros usos incluyen la monitorización de equipos industriales y la calibración y medición de audio, la grabación de alta fidelidad y la aplicación de la ley. [35]
Los micrófonos láser se presentan a menudo en las películas como aparatos de espionaje porque se pueden utilizar para captar sonidos a distancia del equipo de micrófonos. Se dirige un rayo láser a la superficie de una ventana u otra superficie plana 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 de retorno se divide y se envía a un interferómetro , que detecta el movimiento de la superficie mediante cambios en la longitud del recorrido óptico del haz reflejado. La primera implementación es un experimento de sobremesa; la segunda requiere un láser extremadamente estable y una óptica precisa.
Un nuevo tipo de micrófono láser es un dispositivo que utiliza un haz 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 láser-fotocélula con una corriente de humo o vapor en movimiento en la trayectoria del haz láser. Las ondas de presión sonora causan perturbaciones en el humo que, a su vez, causan variaciones en la cantidad de luz láser que llega al fotodetector. Se presentó un prototipo del dispositivo en la 127.ª 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 realizó mejoras, entre ellas un micrófono/transmisor de resistencia variable. El transmisor líquido de Bell consistía en una taza de metal llena de agua con una pequeña cantidad de ácido sulfúrico añadido. Una onda sonora hacía que el diafragma se moviera, obligando a una aguja a moverse hacia arriba y hacia abajo en el agua. La resistencia eléctrica entre el cable y la taza era entonces inversamente proporcional al tamaño del menisco de agua alrededor de la aguja sumergida. Elisha Gray presentó una advertencia para una versión que utilizara una varilla de latón en lugar de la aguja. [ ¿Cuándo? ] Majoranna, Chambers, Vanni, Sykes y Elisha Gray realizaron otras variaciones y mejoras menores al micrófono líquido, y Reginald Fessenden patentó una versión en 1903. Estos fueron los primeros micrófonos que funcionaron, pero no eran prácticos para aplicaciones comerciales. La famosa primera conversación telefónica entre Bell y Watson tuvo lugar utilizando 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 generalmente se acompaña de un preamplificador integrado. [36] La mayoría de los micrófonos MEMS son variantes del diseño del micrófono de condensador. Los micrófonos MEMS digitales tienen circuitos convertidores analógico-digitales (ADC) integrados en el mismo chip CMOS, lo que hace que el chip sea un micrófono digital y, por lo tanto, se integre más fácilmente con los productos digitales modernos. Los principales fabricantes que producen micrófonos de silicio MEMS son Wolfson Microelectronics (WM7xxx), ahora Cirrus Logic, [37] InvenSense (línea de productos vendida por Analog Devices [38] ), Akustica (AKU200x), Infineon (producto SMM310), Knowles Electronics, Memstech (MSMx), NXP Semiconductors (división comprada por Knowles [39] ), Sonion MEMS, Vesper, AAC Acoustic Technologies, [40] y Omron. [41]
Más recientemente, desde la década de 2010, ha habido un mayor interés y una mayor investigación en la fabricación de micrófonos MEMS piezoeléctricos, que suponen un cambio arquitectónico y material significativo con respecto a los diseños MEMS de estilo condensador existentes. [42]
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 en la temperatura que alteran la conductancia del plasma. Estas variaciones en la conductancia se pueden detectar como variaciones superpuestas en el suministro eléctrico al plasma. [43] Se trata de una forma experimental de micrófono.
Un altavoz, un transductor que convierte una señal eléctrica en ondas sonoras, es el opuesto funcional de un micrófono. Dado que un altavoz convencional es similar en construcción a 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 en los extremos inferior y superior, directividad mal controlada y baja sensibilidad . En el uso práctico, los altavoces a veces se utilizan como micrófonos en aplicaciones en las que no se necesita un alto ancho de banda y una gran sensibilidad, como intercomunicadores , walkie-talkies o periféricos de chat de voz de 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 cerca de un "bombo" ( 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 sobre un casco de batería de 10" que se utiliza delante de los bombos. Dado que una membrana relativamente masiva no puede transducir frecuencias altas, pero sí puede tolerar fuertes transitorios de baja frecuencia, el altavoz suele ser ideal para captar el bombo y reducir el sangrado de los platillos y los tambores cercanos. [44]
Los elementos internos de un micrófono son la fuente principal de diferencias en la directividad. Un micrófono de presión utiliza un diafragma entre un volumen interno fijo de aire y el entorno y responde de manera uniforme 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 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 los lados porque el sonido que llega al frente y a la parte posterior al mismo tiempo no crea un gradiente entre los dos. El patrón direccional característico de un micrófono de gradiente de presión puro es como una figura en forma de 8. Otros patrones polares se derivan creando una cápsula que combina estos dos efectos de diferentes maneras. El cardioide, por ejemplo, presenta una parte posterior parcialmente cerrada, por lo que su respuesta es una combinación de características de presión y gradiente de presión. [45]
La direccionalidad o patrón polar de un micrófono indica su sensibilidad a los sonidos que llegan en diferentes ángulos sobre su eje central. Los patrones polares ilustrados arriba representan la ubicación de los puntos en coordenadas polares que producen la misma salida de nivel de señal en el micrófono si se genera un nivel de presión sonora (SPL) determinado desde ese punto. La forma en que se orienta el 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 ascendente en el diagrama polar suele ser perpendicular al cuerpo del micrófono, comúnmente conocida como "disparo lateral" o "dirección lateral". Para los micrófonos de diafragma pequeño, como el Shure (también en la imagen de arriba), generalmente se extiende desde el eje del micrófono, comúnmente conocido como "disparo final" o "dirección superior/final".
Algunos diseños de micrófonos combinan varios principios para crear el patrón polar deseado. Esto va desde el blindaje (es decir, la difracción/disipación/absorción) por parte de 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, esto no es así. Al igual que con los micrófonos direccionales, el patrón polar de un micrófono "omnidireccional" es una función de la frecuencia. El cuerpo del micrófono no es infinitamente pequeño y, como consecuencia, tiende a interponerse en su propio camino con respecto a los sonidos que llegan desde atrás, lo que provoca 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 diámetro más pequeño ofrece las mejores características omnidireccionales a 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 un diámetro de 1/4" (6 mm), 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 hasta 20 Hz o menos. Los micrófonos sensibles a la presión también responden mucho menos al ruido del viento y a las explosiones que los micrófonos direccionales (sensibles a la velocidad).
Áreas de aplicación: estudios, iglesias antiguas, teatros, entrevistas de televisión in situ, etc. [47]
Un ejemplo de un micrófono no direccional es el micrófono redondo de bola negra con forma de ocho . [48]
Un micrófono unidireccional es sensible principalmente a los sonidos que provienen de una sola dirección. El diagrama anterior (lobar) ilustra varios de estos patrones. El micrófono está orientado hacia arriba en cada diagrama. La intensidad del sonido para una frecuencia particular se representa en forma de gráfico para ángulos radiales de 0 a 360°. (Los diagramas profesionales muestran estas escalas e incluyen múltiples gráficos en diferentes frecuencias. Los diagramas que se muestran 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 utilizan 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 "tallo" de la manzana. La respuesta cardioide reduce la captación desde los lados y la parte 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 refuerzo de graves debido al aumento del gradiente. Esto se conoce como el efecto de proximidad . [49] El SM58 ha sido el micrófono más utilizado para voces en vivo durante más de 50 años [50], lo que demuestra la importancia y popularidad de los micrófonos cardioides.
El cardioide es efectivamente una superposición de un micrófono omnidireccional (presión) y un micrófono en forma de 8 (gradiente de presión); [51] para las ondas sonoras que vienen de atrás, la señal negativa del micrófono en forma de 8 cancela la señal positiva del elemento omnidireccional, mientras que, para las ondas sonoras que vienen de adelante, las dos se suman. Sin embargo, en frecuencias bajas, un micrófono cardioide se comporta como un micrófono omnidireccional.
Combinando los dos componentes en diferentes proporciones, se puede lograr cualquier patrón entre omnidireccional y en forma de 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. [56] [57]
Los micrófonos en forma de "8" o bidireccionales reciben el sonido de manera uniforme tanto desde la parte frontal como desde la posterior del elemento. La mayoría de los micrófonos de cinta tienen este patrón. En principio, no responden a la presión sonora en absoluto, solo al cambio de presión entre la parte frontal y la posterior; dado que el sonido que llega desde el costado llega a la parte frontal y posterior por igual, no hay diferencia de presión y, por lo tanto, no hay sensibilidad al sonido proveniente de 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 el lado posterior.
Los micrófonos de cañón son los más direccionales de los tipos unidireccionales de primer orden simples. A bajas frecuencias, tienen la respuesta polar clásica de un hipercardioide, mientras que a frecuencias medias y altas, un tubo de interferencia les da una respuesta hacia adelante aumentada. Esto se logra mediante un proceso de cancelación de ondas fuera del eje que ingresan a la matriz longitudinal de ranuras. Una consecuencia de esta técnica es la presencia de algunos lóbulos traseros que varían en nivel y ángulo con la frecuencia y pueden causar algunos efectos de coloración.
Se han desarrollado varios enfoques para utilizar eficazmente un micrófono en espacios acústicos menos que ideales, que a menudo sufren de reflexiones excesivas 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, las reflexiones 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 adyacente 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 de cara al límite. [58] 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 Cardioide de coherencia de fase 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 que se llevaba alrededor del cuello, pero más a menudo se sujetan a la ropa con un clip, un alfiler, una cinta o un imán. El cordón de solapa puede estar oculto por la ropa y puede ir a un transmisor de RF en un bolsillo o enganchado a un cinturón (para uso móvil), o directamente al mezclador (para aplicaciones estacionarias).
Un micrófono inalámbrico transmite el audio como una señal de radio u óptica en lugar de hacerlo a través de un cable. Normalmente 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 uno del otro. [ cita requerida ]
Un micrófono de contacto capta vibraciones directamente de una superficie sólida o de un objeto, a diferencia de las vibraciones sonoras que se transmiten por el aire. Uno de sus usos es detectar sonidos de un nivel muy bajo, como los de objetos pequeños o insectos . El micrófono suele estar formado por 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. Los micrófonos de contacto se han utilizado 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 atado. Esto permite utilizar el dispositivo en zonas con sonidos ambientales que, de otro modo, harían inaudible al hablante.
Un micrófono parabólico utiliza un reflector parabólico para recoger y enfocar las ondas sonoras en un receptor de micrófono, de forma muy similar 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 a muchos metros de distancia, incluyen la grabación de la naturaleza, eventos deportivos al aire libre, escuchas clandestinas , 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 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 utiliza a menudo para aplicaciones de transmisión o grabación de campo donde sería poco práctico configurar dos micrófonos de condensador separados en una configuración XY 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 destinado a entornos ruidosos. Uno de esos usos es en las cabinas de los aviones , donde normalmente se instalan como micrófonos de brazo en los auriculares. Otro uso es en el apoyo a eventos en vivo en escenarios de conciertos ruidosos para vocalistas que participan en actuaciones en vivo . Muchos micrófonos con cancelación de ruido combinan señales recibidas de dos diafragmas que están en 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. Después de que se hayan combinado las dos señales, los sonidos que no sean de la fuente prevista se reducen en gran medida, lo que aumenta sustancialmente la inteligibilidad. Otros diseños con cancelación de ruido utilizan un diafragma que se ve afectado por los puertos abiertos a los lados y la parte trasera del micrófono, y la suma es un rechazo de 16 dB de los sonidos que están más lejos. Un diseño de auricular con cancelación de ruido que utiliza un solo diafragma ha sido utilizado de manera destacada por artistas vocales como Garth Brooks y Janet Jackson . [59] Algunos micrófonos con cancelación de ruido son micrófonos de garganta.
Se utilizan diversas técnicas estándar con los micrófonos que se utilizan para reforzar el sonido en actuaciones en directo o para grabar en un estudio o en un plató cinematográfico. Mediante la disposición adecuada de uno o más micrófonos, se pueden conservar las características deseables del sonido que se desea captar, al tiempo que se rechazan 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 tubo de vacío con una unidad de fuente de alimentación independiente, utilizando un cable y un conector de múltiples pines. Con la llegada de la amplificación de estado sólido, los requisitos de energía se redujeron en gran medida y se hizo práctico utilizar 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 Tonaderspeisung [de] o T-power y DIN 45596 para alimentación fantasma. Desde la década de 1980, la alimentación fantasma se ha vuelto mucho más común, porque la misma entrada se puede utilizar tanto para micrófonos alimentados como no alimentados. En la electrónica de consumo, como las DSLR y las videocámaras, la "alimentación enchufable" es más común, para micrófonos que utilizan un conector telefónico de 3,5 mm. La alimentación fantasma, la alimentación T y la alimentación enchufable se describen en la norma internacional IEC 61938. [60]
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 la conexión a equipos portátiles. Algunos micrófonos de solapa (o de solapa, de la época en que el reportero de noticias sujetaba el micrófono a la solapa del traje) utilizan un conector exclusivo para la conexión a un transmisor inalámbrico, como un equipo de radio . Desde 2005, han comenzado a aparecer micrófonos de calidad profesional con conexiones USB, diseñados para la grabación directa en software informático.
Al elegir un preamplificador para un micrófono determinado, 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 potencia , las señales generalmente se transfieren como voltajes variables y este también es el caso de los micrófonos. Para obtener la mayor amplitud de señal, 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. [61]
La principal alternativa al puenteo de impedancia es la adaptación de impedancia, que maximiza la transferencia de potencia para una impedancia de fuente dada. 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, por lo que se adaptaban las impedancias de la fuente y la carga. Una desventaja de la adaptación 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. [61] Sin embargo, ciertos micrófonos de cinta y dinámicos son excepciones, debido a la suposición de los diseñadores de que una determinada impedancia de carga forma parte del circuito de amortiguación electroacústica interna del micrófono. [62] [ dudoso – discutir ]
Los distintos micrófonos pueden tener impedancias muy diferentes y esto depende del diseño. En los micrófonos pasivos, este valor está estrechamente relacionado 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 que una impedancia baja es inferior a 600 Ω. Se considera que una impedancia media es aquella que se encuentra entre 600 Ω y 10 kΩ. Se considera que una impedancia alta es aquella que se encuentra por encima de 10 kΩ. Debido a su amplificador incorporado , los micrófonos de condensador suelen tener una impedancia de salida entre 50 y 200 Ω. [61] [63]
El estándar AES42, publicado por la Audio Engineering Society , define una interfaz digital para micrófonos. Los micrófonos que cumplen con este estándar emiten directamente una señal 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 bien a través de una caja de interfaz adecuada. Actualmente, varios fabricantes de micrófonos ofrecen 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 sonora y pueden aceptar diferentes niveles sin distorsionar. Aunque para aplicaciones científicas son deseables los micrófonos con una respuesta más uniforme, a menudo no es así 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, [64] pero pocos fabricantes se adhieren a él. Como resultado, la comparación de datos publicados de diferentes fabricantes es difícil porque se utilizan diferentes técnicas de medición. Sin embargo, se debe tener cuidado al extraer 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 representa gráficamente 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 (sonido que llega a 0° de la cápsula). La respuesta de frecuencia puede expresarse de forma menos informativa en un texto como el siguiente: "30 Hz–16 kHz ±3 dB". Esto se interpreta como un gráfico casi plano y lineal entre las frecuencias indicadas, con variaciones de 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 las afirmaciones que se hacen comúnmente como "20 Hz–20 kHz" no tienen sentido sin una medida de tolerancia en decibelios. La respuesta de frecuencia de los micrófonos direccionales varía mucho con la distancia desde la fuente de sonido y con la geometría de la fuente de sonido. La norma 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 de conversación cercana 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 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. 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 la sonoridad 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 relativo a 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 unos 11–14 dB más alta. Un micrófono silencioso mide típicamente 20 dBA SPL o 32 dB SPL ponderado 468. Los micrófonos muy silenciosos han existido durante años 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 los estudios y el entretenimiento algunos micrófonos con especificaciones de bajo nivel de ruido, como los modelos de Neumann y Røde que anuncian niveles de ruido entre 5 y 7 dBA. Por lo general, esto se logra modificando la respuesta de frecuencia de la cápsula y la electrónica para generar un nivel de ruido menor dentro de la curva de ponderación A , mientras que el ruido de banda ancha puede aumentar. [ cita requerida ]
El nivel de saturación es un indicador importante del nivel máximo utilizable, ya que la cifra de distorsión armónica total (THD) del 1 % que se suele citar como nivel máximo de presión sonora (SPL) es en realidad un nivel de distorsión muy leve, bastante inaudible, especialmente en picos agudos breves. La saturación es mucho más audible. En el caso de algunos micrófonos, el nivel de saturación puede ser mucho más alto que el nivel máximo de presión sonora. [ cita requerida ]
El rango dinámico de un micrófono es la diferencia de nivel de presión sonora (SPL) entre el nivel de ruido de fondo y el nivel de presión sonora máximo. Si se indica por separado, por ejemplo, "120 dB", transmite significativamente menos información que si se indicaran los valores de ruido propio y de SPL máximo por separado.
La sensibilidad indica qué tan bien el micrófono convierte la presión acústica en 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. Esto es una preocupación práctica, pero no es una indicación directa de la calidad del micrófono y, de hecho, el término sensibilidad es algo inapropiado, ya que "ganancia de transducción" es quizás más significativo (o simplemente "nivel de salida") porque la sensibilidad real generalmente está determinada por el nivel de ruido 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 estadounidense más antiguo se refiere a un estándar de 1 V/Pa y se mide en decibeles 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 requerida ]
Algunos micrófonos están diseñados para probar altavoces, medir niveles de ruido y cuantificar de otro modo 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. 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 . [65] Recientemente se adoptó una norma más completa [66] para la descripción del rendimiento de los micrófonos de medición.
Los micrófonos de medición son generalmente sensores escalares de presión ; presentan una respuesta omnidireccional, limitada únicamente por el perfil de dispersión de sus dimensiones físicas. Las mediciones de intensidad o potencia del sonido requieren mediciones de gradiente de presión, que normalmente 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 independientes certificados. Toda calibración de micrófonos es, en última instancia, trazable a los estándares primarios de un instituto de medición nacional como NPL en el Reino Unido, PTB en Alemania y NIST en los Estados Unidos, que calibran más comúnmente utilizando el estándar primario de reciprocidad. Los micrófonos de medición calibrados con este método se pueden utilizar para calibrar otros micrófonos utilizando 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 la exposición a sonidos que superen el nivel aceptable.
Un conjunto de micrófonos es cualquier número de micrófonos que funcionan en tándem . Tiene muchas aplicaciones:
Normalmente, un conjunto está formado por micrófonos omnidireccionales distribuidos por el perímetro de un espacio, conectados a una computadora que registra e interpreta los resultados en una forma coherente.
Los paravientos (o parabrisas , los términos son intercambiables) proporcionan un método para reducir el efecto del viento en los micrófonos. Mientras que las pantallas antipop brindan protección contra explosiones unidireccionales, los "sombreros" de espuma protegen contra el viento que entra en la rejilla desde todas las direcciones, y los dirigibles , zeppelines 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 (malla metálica, tela o espuma) está diseñado para tener una impedancia acústica significativa. Los cambios de presión del aire de velocidad de partículas relativamente baja que constituyen las ondas sonoras pueden pasar a través de ellas con una atenuación mínima, pero el viento de mayor velocidad de partículas se ve obstaculizado en una medida mucho mayor. Aumentar el espesor 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 metálicas pueden ser parcial o totalmente autoportantes, las telas y gasas blandas 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 toca el aire, cuanto mayor sea el espacio entre la periferia del escudo y la cápsula del micrófono, mayor será la atenuación del ruido. En el caso de un escudo aproximadamente esférico, la atenuación aumenta en (aproximadamente) el cubo de esa distancia. En los escudos antiviento de canasta completa, existe un efecto de cámara de presión adicional, explicado por primera vez por Joerg Wuttke [67] , que, en el caso de los micrófonos de dos puertos (gradiente de presión), permite que la combinación de escudo y 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 superficies que evitan la generación de vórtices potentes. Históricamente, la piel artificial ha demostrado ser muy útil para este propósito, 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 proporcionar una atenuación significativa. Como material, sufre de ser difícil de fabricar con consistencia y es difícil de mantener en condiciones prístinas en el lugar. Por lo tanto, existe un interés en dejar de utilizarlo. [68]
