Los micrófonos son transductores electroacústicos que se ocupan de transformar la presión sonora ejercida sobre su cápsula en energía eléctrica. La membrana o diafragma es un elemento fundamental que está presente en cada uno de ellos. Las diferencias que estriban entre los diferentes tipos de micrófonos se basan principalmente en la sensibilidad que son capaces de proporcionar, que están directamente ligadas a la capacidad del micrófono de capturar las oscilaciones mecánicas que provienen de la membrana, y transformar proporcionalmente con éxito dichas oscilaciones en energía eléctrica... intentando conservar la dinámica original de la fuente que deseamos capturar. Como bien parece, no es nada sencillo de conseguir, y desde su nacimiento, el micrófono ha experimentado una larga carrera en busca de la perfección sonora. Este hecho ha desencadenado, por un lado, que los micrófonos hayan llegado a una calidad ya bastante considerable a día de hoy, y por otro, que su tipología se haya fragmentado buscando el mayor rendimiento para cada aplicación en concreto.
Tipos de micrófonos
EL MICRÓFONO DINÁMICO
En el magneto-dinámico, comúnmente llamado dinámico, la ondas sonoras generan el movimiento de un delgado diafragma metálico y una bobina de hilo conductor. Un imán produce un campo magnético que rodea la bobina, y el movimiento de ella dentro de ese campo induce un flujo de corriente. El principio es el mismo que la producción de electricidad por las compañías de distribución, pero en una escala miniaturizada. Es importante recordar que la corriente se produce por el movimiento del diafragma, y la cantidad de corriente está determinada por la velocidad de este movimiento. Este tipo de micrófonos es conocido como sensitivos a la velocidad.
En función de la eficacia del micro en su conversión de la onda acústica a eléctrica, podemos distinguir dos grupos:
Micrófonos dinámicos de bobina: En ellos, una pequeña bobina recoge el movimiento de la membrana o diafragma y, al moverse ésta, se genera una corriente. Las ventajas son un coste razonable, robustez, uso sencillo, duro (admiten niveles alto de presión sin saturar) y resistencia de salida baja. Los inconvenientes son una frecuencia algo irregular (con picos) y una sensibilidad alta a golpes y vibraciones. Suelen usarse para instrumentos muy sonoros, así como captaciones en exteriores (por su arquitectura robusta); pueden ser conectados mediante largos cables.
Micrófonos dinámicos de cinta: La diferencia con los de bobina es que el conductor es una cinta metálica en lugar de la bobina. Las ventajas son su robustez también y un refuerzo notable de frecuencias medias y bajas. Los inconvenientes radican en su peso, irregularidad y pobreza en agudos. No se recomiendan para instrumentos muy sonoros.
EL MICRÓFONO DE CONDENSADOR
En un micrófono de condensador, el diafragma está montado junto a una placa (que puede estar agujereada o no), pero sin llegar a tocarla. Una pila está conectada a ambas piezas de metal, la cual produce una diferencia de potencial eléctrico, o carga, entre ellas. La cantidad de esta carga está determinada por el voltaje de la pila, el área del diafragma y la placa y la distancia entre ambos. Esta distancia cambia si el diafragma se mueve como respuesta al impacto de las ondas sonoras. Cuando la distancia cambia, la corriente fluye por el hilo conductor (mientras la pila continúe administrando la misma diferencia de potencial). La cantidad de corriente es básicamente proporcional al desplazamiento del diafragma, y tan diminuta, que debe ser amplificada antes de abandonar el micrófono.
Suelen tener pérdidas de señal si usamos cables de longitud superior a un metro; por este motivo llevan a menudo incorporado un preamplificador inmediatamente detrás del condensador.
Las ventajas son una respuesta plana, gran fidelidad, buen comportamiento en agudos y ataques, buenas relaciones señal/ruido, poco sensibles a las vibraciones y reducido tamaño. Los inconvenientes se centran en su sensibilidad a la humedad, necesidad de alimentación, frágiles y elevado precio. Se aplican en prácticamente todas las captaciones profesionales.
Micrófonos Electret
Es una variante común de los micrófonos de condensador, que emplea un material que confiere carga permanentemente al diafragma. Este material suele ser algún tipo de plástico, y se le denomina Electrito. A menudo manipulamos plásticos cargados permanentemente cuando desenvolvemos un paquete retractilado. Muchos plásticos son conductores cuando están calientes y aislantes cuando está fríos. El plástico es un buen material para fabricar diafragmas por su fiabilidad reproduciendo especificaciones bastante precisas (algunos de los micrófonos más populares llevan incorporados diafragmas de plástico). Por esto no necesitan alimentación aunque sigue siendo preciso el uso de un preamplificador que sigue solicitando corriente, pero en este caso es suficiente con una pila encerrada en la carcasa del propio micrófono. Las ventajas son un precio más asequible y menor sensibilidad a la humedad. El mayor inconveniente de los electritos es que pierden la carga después de algunos años y dejan de ser operativos, además de tener peores respuestas de agudos y menor sensibilidad en general.
ESPECIFICACIONES DE LOS MICRÓFONOS
No existe ninguna ventaja inherente al uso de un tipo de micrófono sobre otro en cuanto a la fidelidad de captación. Los de condensador requieren el uso de baterías desde la mesa (alimentación fantasma) para funcionar, lo que, en ocasiones, supone una traba en el trabajo; los dinámicos necesitan protección por la dispersión de los campos magnéticos, que los hace un poco duros a veces. Sin embargo, se pueden encontrar micrófonos muy buenos en ambos estilos. El factor más importante en la elección de un micrófono es cómo suena en la aplicación para la que se va a utilizar. Deben considerarse los siguientes apartados:
Sensibilidad
Esta es la medida de la cantidad de salida eléctrica que se produce por la toma de un sonido. Esta es una especificación vital si estamos intentando captar sonidos muy tenues, como por ejemplo, una tortuga haciendo burbujas con la boca en su jaula, pero es un asunto que debe tenerse en cuenta siempre. Si colocamos un micro poco sensible frente a un instrumento que produzca un sonido tenue, como podría ser una guitarra acústica, tendremos que incrementar la ganancia en la mesa, añadiendo ruido a la mezcla. Por otro lado, un micrófono muy sensible para las voces podría saturar las entradas electrónicas de la mesa o el multipistas, produciendo distorsión.
Características de la saturación
Cualquier micrófono distorsionará si se sobrepasa su umbral de captación con sonidos muy fuertes. Esto sucede por varios factores. Con un dinámico, la bobina puede salirse del campo magnético; en uno de condensador, el amplificador interno puede recortar la señal. Una saturación mantenida o sonidos extremadamente intensos pueden distorsionar permanentemente el diafragma, degradando la respuesta a niveles ordinarios. Los sonidos fuertes se encuentran más a menudo de lo que pensamos, especialmente si colocamos el micrófono cerca de los instrumentos (¿quién se atreve a poner el oído en la campana de una trompeta?) Normalmente debemos elegir entre alta sensibilidad y altos puntos de saturación, aunque, en ocasiones existen interruptores en los micrófonos para afrontar estas situaciones diferentes.
Linealidad o distorsión
Esta es la característica que aumenta el precio de los micrófonos. Las características de la distorsión de un micrófono están determinadas, sobre todo, por el cuidado con que se ha construido y montado el diafragma. Los altos volúmenes pueden arruinar un micrófono perfectamente válido, pero la distorsión de funcionamiento es un asunto de suerte. Muchos fabricantes tienen numerosos modelos para lo que es el mismo componente. Ellos fabrican una partida y luego realizan los controles de calidad para poner un precio "premium" a los que pasan dicho control. Las firmas grandes desechan cápsulas que no cumplen con sus normas internas (si compramos un Neumann, realmente estamos pagando por cinco).
Ningún micrófono es perfectamente lineal; lo mejor que podemos hacer es conseguir uno cuya distorsión complemente el sonido que estamos intentando grabar. Este es un de los factores que convierten una grabación doméstica en una profesional.
Respuesta en frecuencia
Una respuesta de frecuencia plana ha sido el principal acierto de los fabricantes de micrófonos en las últimas cuatro décadas. En los años cincuenta, los micrófonos eran tan malos, que los fabricantes de mesas de mezclas comenzaron a añadir ecualizadores a cada entrada para compensar las desviaciones. Este esfuerzo ha sido recompensado ahora hasta el punto que los micrófonos más profesionales son respetablemente planos, incluso con sonidos captados frontalmente. La mayor excepción son los micrófonos que enfatizan deliberadamente ciertas frecuencias que son usuales en ciertas aplicaciones.
Ruido
Los micrófonos producen una muy pequeña cantidad de corriente, que toma sentido cuando consideramos como electricidad las partes móviles que deben preceder con exactitud a las ondas sonoras. Para ser operativa tanto en el sentido de la grabación como en otros procesos electrónicos, la señal debe ser amplificada por un factor que oscila alrededor del millar. Cualquier ruido eléctrico producido por el micrófono será también amplificado, por eso, pequeñas cantidades de ruido son intolerables. Los dinámicos están libres de ruido, pero el circuito electrónico integrado en los de condensador es una potencial fuente de problemas, y debe ser cuidadosamente diseñado y construido con piezas de calidad excelente.
El ruido además incluye captaciones indeseadas de vibración mecánica a través del cuerpo del micrófono. Diseños muy sensibles requieren monturas elásticas para las sacudidas, y los micrófonos concebidos para ser llevados en la mano necesitan poseer este tipo de monturas encajadas en su interior.
La más común fuente de ruido asociada a los micrófonos es el cable que los conecta a la mesa de mezclas o al multipistas. Un micrófono preamplificado es muy similar a un receptor de radio, por eso, debe prevenirse que el cable se convierta en una antena. La técnica básica es rodear el cable que lleva la corriente desde el micro hasta la mesa con una malla metálica que desvía una gran cantidad de energía de radio (la conocida jaula de Faraday).
Una segunda técnica, que es más efectiva para los zumbidos en bajas frecuencias inducidos por las compañías de distribución eléctrica en el equipo, es balancear la línea. La corriente producida por el micrófono fluirá por uno de los cables del par entrelazado, y regresará por el otro. Cualquier corriente inducida en el cable desde una fuente externa tenderá a fluir de la misma manera por ambos cables, y las corrientes se cancelarán unas a otras en los transformadores. Este método es caro.
Niveles
La salida de los micrófonos tiene, por necesidad, una señal muy débil, del orden de -60 dB (la potencia producida por una presión de 9,87 µatm ejercida por un sonido). La impedancia de salida dependerá de la existencia de un transformador balanceado a la salida. Si no es así, el micrófono se llamará de "alta impedancia" o "alta Z" y tendrá que ser conectado a una entrada apropiada. El cable empleado debe ser corto, menor a tres metros, para evitar problemas de ruido.
Si el micrófono tiene transformador, se etiquetará como de "baja impedancia", y trabajará mucho mejor con una entrada balanceada de micro preamplificada. El cable puede tener decenas de metros sin ningún tipo de problemas (salvo que los propios cables estén en mal estado). Los micrófonos de baja impedancia y salida balanceada son caros, y generalmente se utilizan para aplicaciones profesionales.
Las salidas balanceadas deben tener tres conectores (enchufes tipo "canon") pero no todos los micrófonos con estos conectores están balanceados.
Los que tiene clavijas normales tipo jack o miniaturizadas, son de alta impedancia. Un micrófono balanceado puede ser usado en una entrada de alta impedancia mediante un adaptador apropiado.
La diferencia fundamental entre un equipo doméstico y otro profesional es la inclusión de un transformador en la mesa de mezclas. Los transformadores no son caros, por lo que se pueden comprar para añadirlos al equipo, siempre que sepamos lo que estamos adquiriendo y no nos confundamos con un adaptador para para los conectores. Con esta configuración, se puede trabajar con micrófonos de calidad profesional, tirar cables de hasta 30 metros sin zumbidos y, si los transformadores elevan la señal un poco, realizar grabaciones con mucho menos ruido. Este sistema no funcionará con la mayoría de multipistas, porque la señal fuerte produce distorsión. Aunque la mesa tendrá otros problemas, es un buen punto de partida para afrontar grabaciones de alta fidelidad.
MODELOS DE CAPTACIÓN
Mucha gente tiene la concepción errónea que los micrófonos sólo captan el sonido de fuentes colocadas frente a ellos, como sucede con las cámaras fotográficas y sus lentes. Esta sería una maravillosa característica si fuese cierta, pero la verdad es que lo único que podemos hacer es aproximarnos a este ideal en detrimento de otros matices igualmente deseables.
Los tipos de micrófonos responden a gráficas polares de la salida producidas contra el ángulo de la fuente sonora. La salida se representa por el radio de curvatura en el ángulo de incidencia.
Omnidireccional (de presión)
El diseño más simple de micrófono captará todos los sonidos, sin tener en cuenta el punto de origen. Este es el conocido micrófono omnidireccional. Son fáciles de usar y tienen excepcionales respuestas de frecuencia.
Bidireccional (de gradiente)
No es difícil producir un tipo de captación que acepte sonidos provenientes frontalmente o desde la parte de atrás del diafragma, pero que no recoja nada proveniente de los laterales. Esta es la manera en que cualquier diafragma se comportará si el sonido lo golpea anterior y posteriormente de igual modo. El rechazo de sonido indeseado es la característica más factible de cualquier diseño, pero el hecho que el micrófono capte sonido desde ambos extremos complica su uso en algunas situaciones. A menudo se coloca por encima del instrumento. La frecuencia de respuesta es tan buena como en un omnidireccional, incluso para sonidos que no están demasiado cerca del micrófono, aunque presentan efecto proximidad, que dificulta su uso en tomas de poca distancia. Potencian los graves (suelen ir provistos de un selector de filtro de graves).
Cardioide (concentrador de haz)
Este tipo es popular para reforzar el sonido de conciertos donde el ruido de la audiencia es un problema presente. El concepto es muy bueno, un micrófono que capta los sonidos hacia los que está enfocado. La realidad, lamentablemente es distinta, el primer problema es que esos sonidos que llegan desde detrás no están completamente anulados, sino simplemente atenuados entre 10 y 30 dBs; y esto puede sorprender a usuarios descuidados. El segundo problema (muy importante) es que este tipo de captación varía con la frecuencia. Para bajas frecuencias, se comporta como un omnidireccional. Un micrófono direccional en el rango de las bajas frecuencias será equitativamente grande y caro. Además, la respuesta de frecuencia para señales que lleguen desde la parte anterior y laterales, será distinta; añade una coloración indeseada a los instrumentos ubicados en los extremos de la orquesta, o a la reverberación de la sala.
Una tercera circunstancia, que puede ser un problema o un efecto deseado, es que el micrófono enfatizará las los componentes de bajas frecuencias provenientes de cualquier fuente situada cerca del diafragma (efecto proximidad). Muchos cantantes y locutores se aprovechan de este efecto para añadir algo más de cuerpo a una voz poco potente.
También hay que destacar el tamaño del micrófono, de manera que los diseños largos son más precisos en el equilibrio de la respuesta de frecuencia anterior y lateral pero también son los más enfatizadores del efecto proximidad. Muchos micrófonos cardioides llevan incorporado un interruptor que activa un filtro pasa bajos muy abierto, para compensar el efecto proximidad. Olvidar esto puede causar efectos angustiosos. Los micrófonos bidireccionales también presentan este fenómeno.
A mayor radio del diafragma, menor es el efecto amplificador de las bajas frecuencias debido al efecto proximidad.
Hipercardioide
Es posible exagerar la orientación de la captación en los micrófonos cardioides, si no nos importa exagerar también algunos problemas. El tipo hipercardioide es muy popular porque ofrece una respuesta de frecuencia más plana y mejor rechazo global a costa de un pequeño lóbulo trasero de captación. Este es, a menudo, un buen compromiso entre el cardioide y los micrófonos bidireccionales. Un micrófono del tipo "escopeta" lleva esas técnicas a extremos montando un diafragma en mitad del tubo (bastidor). Es extremadamente sensible a lo largo del eje principal, pero posee lóbulos extras que varían drásticamente con la frecuencia. De hecho, la respuesta de frecuencia de este tipo es tan mala que, normalmente, está electrónicamente restringido al rango de la voz humana, donde se usa para grabar diálogos y narraciones en cine y video.
Escopeta (o cañón)
Caracterizados por una alta directividad. La diferencia de caminos de la onda que provoca el desfase se produce en un largo tubo situado frente al diafragma. Este tubo dispone de unas ranuras por las que recibirá la señal, de modo que finalmente el diafragma recibirá señales cortas por el frente, señales medias laterales a medio tubo y señales laterales largas al final del mismo. Son especialmente útiles para exteriores o lugares de escasa reverberación.
Fabricación de un micrófono
Enlaces de interés
http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_02_03/micros_altavoces/microfonos_4.htm
