Micrófonos: transductores y direccionalidad

Según la RAE (Real Academia Española) un micrófono es un “Aparato que transforma las ondas sonoras en corrientes eléctricas para su amplificación”. Si sustituimos la palabra “aparato”, que no nos acaba de gustar, la definición es absolutamente cierta pero excesivamente genérica.

La Wikipedia aporta algo más de información: «Micrófono es un transductor electroacústico cuya función es la de traducir en energía eléctrica las vibraciones debidas a la presión acústica ejercida sobre su cápsula por las ondas sonoras,  lo que permite por ejemplo, grabar sonidos de cualquier lugar o elemento»

Atendiendo a la segunda definición, descubrimos lo que es el corazón de todo micrófono: el transductor o cápsula. En este elemento se convierte la presión en forma de ondas acústicas, que desde cualquier fuente es transmitida por el aire y llega hasta su membrana o captador, obteniéndose a la salida de este un equivalente en forma de diferencia de potencial eléctrico.

Los transductores pueden ser de dos tipos:

• Pasivos: Aquellos que convierten directamente la energía acústica en eléctrica sin necesidad de alimentación externa. Este grupo incluye los micrófonos dinámicos, magnéticos y piezoeléctricos, así como los de condensador que utilizan una polarización en DC.
• Activos: Los que modifican la energía eléctrica procedente de una fuente externa de forma síncrona con las vibraciones del sonido que reciben. Hacen uso de este principio los micrófonos de carbón y los de condensador de RF.

Los micrófonos capacitivos y piezoeléctricos, que trabajan con transductores de desplazamiento controlado, generan una tensión en salida que es proporcional al desplazamiento de la membrana, mientras que en los de carbón, se produce una variación de la resistencia óhmica proporcional al desplazamiento.

Existen también los llamados transductores de velocidad, termino aplicado a todos los micrófonos magnéticos que se basan en la inducción y cuya tensión de salida es proporcional a la velocidad del desplazamiento del diafragma, no a su excursión.

Direccionalidad del transductor

Los micrófonos que trabajan como transductores de presión tienen solo una de las caras expuestas al sonido. El diafragma responde igual a todas las fluctuaciones de presión presentes en su superficie, independientemente de la dirección de la que provengan. Los transductores de presión no tienen una característica direccional y son por naturaleza “ominidireccionales”

En el caso de los transductores de gradiente de presión, su figura de captación tiene forma de 8 en el eje longitudinal. Responden a la diferencia de presión entre dos puntos, A y B de la figura, que están ligeramente separados entre si respecto a la fuente del sonido.

Como se puede apreciar en la figura, los sonidos procedentes de 0 y 180 grados son los que provocan la mayor diferencia de presión sonora y por tanto son recibidos con más fuerza. Por el contrario, el sonido que desde 90 o 270 grados es recibido con la misma fuerza por los dos puntos A y B, no generando ninguna diferencia de presión y por tanto, no provocando modificación en la salida del transductor.

La diferencia de presión entre los puntos A y B pueden ser comparadas eléctricamente o mecánicamente. En el primero de los casos se utilizan las salidas de dos micrófonos idénticos, situados muy próximos y conectados en contrafase. En el segundo caso, ambas caras del diafragma quedan expuestas al sonido por lo que solo la diferencia entre las fuerzas que actúen desde atrás y delante resultará en un movimiento del diafragma.

Tiene especial interés el resultado de sobreponer una captación omnidireccional y una en forma de 8, se produce lo que conocemos como figura de captación cardioide. La característica fundamental de estos micrófonos es que captan el sonido por un solo lado con un amplio ángulo de apertura. Es posible construirlos de tres formas:

1. Las salidas de dos capsulas adyacentes acopladas, una omnidireccional y otra con forma de 8.
2. Una parte del diafragma tiene solo cara frontal expuesta al sonido y otra a ambas caras.
3. Un transductor de gradiente de presión al que llega el sonido a su parte posterior mediante un elemento de retardo acústico.

La mayoría de los  micrófonos cardioides actuales trabaja bajo este principio. Las aperturas acústicas que dan paso a la parte posterior del diafragma están diseñadas a modo de filtro paso bajo cuyo tiempo de paso corresponde con el retardo deseado y cuyo límite de frecuencias asegura que a la parte posterior lleguen las altas frecuencias, lo que convierte al micrófono en un transductor de presión unidireccional.

Dependiendo del diseño del filtro posterior y de la disposición física del diafragma, podemos conseguir variantes del patrón cardioide, éste es útil cuando es necesario atenuar los sonidos procedentes de la parte posterior del micro.

La captación hipercardioide acentúa los sonidos que proceden de 0º del frontal del micro, frente a los que con igual intensidad procedan de sus laterales. Es apropiada, por ejemplo, para dar prominencia a un orador o a un instrumento solista frente a su sonido reverberado.El patrón de captación supercardioide está entre los dos casos anteriores. Si imaginamos una sala de grabación partida por la mitad, por un plano que también parta el diagrama de los micrófonos y utilizamos supercardioides, obtendremos la máxima diferencia entre el sonido captado de la mitad frontal frente a la posterior.

Desde el punto de vista del usuario, es normalmente más importante el hecho de que un micrófono direccional puede ser situado más lejos del orador sin una pérdida significante en el sonido directo, dándole así más transparencia y presencia. Tomando como referencia la distancia óptima de un micrófono omnidireccional cualquiera, uno similar hipercardioide lo podremos situar al doble de distancia, un supercardiode a 1,9 veces y un cardioide a 1,7 veces la distancia.

En Avacab disponemos de micrófonos Neumann fabricante reconocido internacionalmente como el mejor en micrófonos de grabación profesional, por ejemplo, el micrófono KMS 104con patrón de captación cardioide para vocalista en directo, especialmente diseñado para un uso en radio muy cercano, que incorpora un sistema de compensación electrónica de graves para compensar el efecto proximidad, o el micrófono  Sennheiser e945 de captación supercardioide para vocalista, que permite una mayor distancia de uso, cuando las condiciones lo permiten, sin renunciar a una respuesta consistente y con bobina para evitar zumbidos inconvenientes.