Respuesta Bidireccional, Direccional y Omnidireccional de un Micrófono

Un micrófono es un transductor capaz de convertir las vibraciones sonoras en variaciones de voltaje equivalentes. Estas variaciones eléctricas reciben el nombre de señal de audio. Cuando se habla ante un micrófono, las ondas sonoras chocan con algún tipo de membrana sensible a la deformación, llamada diafragma, produciendo un movimiento elástico de vaivén que es transformado en una corriente eléctrica, proporcional a las presiones que recibe dicha membrana.

No todos los micrófonos recogen el sonido de la misma forma, ya que según la función a que están destinados conviene que tengan una manera determinada de captación u otra. Algunas cápsulas de micrófonos recogen con la misma intensidad un sonido que venga de delante del micro y otro que provenga de un lado o de detrás del micrófono; dicho de otra forma, recogen con la misma intensidad cualquier sonido venga de una dirección u otra. Otros micrófonos están diseñados para que capten con preferencia los sonidos que provengan de una dirección concreta; y otros que están diseñados para captar los sonidos que le llegan de delante y de atrás, pero que no captan los que llegan de los lados.

Las características direccionales básicas de los micrófonos se conocen con los nombres de: omnidireccional, unidireccional o cardioide, y bidireccional o con figura de ocho.

La respuesta direccional de un micrófono queda mejor definida con el auxilio de unos gráficos llamados diagramas polares, que consisten en unas curvas que muestran la sensibilidad del micrófono con respecto al ángulo de incidencia de las ondas sonoras sobre la membrana del micrófono a distintas frecuencias.

Respuesta Bidireccional

Un micrófono de curva de presión puro muestra un patrón polar bidireccional (coseno o figura de ocho). Uno de los mejores ejemplos de cápsula bidireccional es el micrófono de cinta. Puesto que el micrófono de cinta está expuesto a ondas de sonido de los dos ejes frontal y trasero, es sensible igualmente a los sonidos que emanan de las dos direcciones. Los sonidos traseros producen un voltaje (que es la curva desfasada en 180º el equivalente de la señal en el eje). Las ondas de sonido que llegan a 90º fuera del eje, produce una presión igual pero opuesta tanto al frente como por detrás del de cinta, resultando en ninguna señal de salida.

La figura 4 muestra una cápsula de un micro bidireccional; cuando el sonido llega de uno de los lados de la misma ejerce la misma presión sobre las dos caras del diafragma; al no haber diferencia de presión el diafragma no se moverá y no captará sonido alguno.

Figura 4.

En la figura 5 se puede ver el diagrama polar típico de un micrófono con estas características direccionales. La forma de ocho que suelen tomar hace que estos micros sean conocidos también con el nombre de "forma de ocho", en referencia a esta particular forma de captación.

Figura 5.

Una combinación de cápsula de presión y de curvas de presión seria proporcional a la velocidad de partícula y, como tal, direccionales en naturaleza. La siguiente imagen ilustra gráficamente como las salidas de cápsulas omnidireccionales y bidireccionales se pueden mezclar para obtener otros modelos direccionales.

Hay un número infinito de modelos direccionales que se pueden obtener a partir de esta mezcla. Los modelos más ampliamente conocidos que resultan de estas combinaciones son las curvas de respuestas cardioide, supercardioide e hipercardioide.

La cápsula de condensador se puede cambiar eléctricamente de un modelo a otro a través del uso de un sistema de cápsulas de membrana alrededor de una placa trasera central. Cuando estas cápsulas están eléctricamente configuradas en fase, la salida resultante es un modelo omnidireccional. Cada una de estas cápsulas solas pueden representar el modelo cardioide, o las dos cápsulas se pueden conectar eléctricamente desfasadas para producir una respuesta polar bidireccional.

Respuesta Direccional

La respuesta direccional de un micrófono se refiere a las variaciones en sensibilidad que se pueden trazar en un gráfico (con respecto al eje frontal del micrófono).

Este gráfico, conocido como Respuesta Polar o Patrón Polar de un micrófono, muestra salida de micrófono con respecto a la dirección y frecuencia por encima de 360º. La direccionalidad del micrófono se puede clasificar ampliamente en dos tipos:

- La respuesta polar Omnidireccional.

- La respuesta polar Direccional.

Los micrófonos que presentan este tipo de captación funcionan gracias a las diferencias de presión que existen a los dos lados del diafragma. Operan según el principio del gradiente de presión.

El funcionamiento del micrófono direccional es parecido al bidireccional, a excepción del retardo que siguen los sonidos antes de llegar a la parte posterior del diafragma. Cada fabricante posee un diseño especial para sus micros, pero lo que se persigue es que el sonido que llega desde delante del micrófono cause una diferencia de presión entre los dos lados del diafragma, mientras que el sonido que llega desde los lados o desde atrás cause la misma presión a ambos lados del diafragma, y en consecuencia no sea captado (figura 6).

Figura 6.

En realidad, todos los micros direccionales captan parte del sonido que les llega por los lados y por detrás; y para comprobar la calidad de uno de ellos es interesante ver su diagrama polar y observar su comportamiento con los sonidos que no vengan de su parte frontal; cuanto menos sean éstos mejor será comportamiento direccional. En la figura 7 se puede ver un diagrama polar típico de un micro direccional; debido a la forma particular que tiene, estos micrófonos son también conocidos como cardioides, ya que su directividad se asemeja a la silueta del corazón.

Figura 7

Respuesta Omnidireccional

El diafragma de estos micrófonos está fijado alrededor de una cámara de aire que permanece estancada, donde la presión es prácticamente constante. En el lado del diafragma abierto al exterior es donde los sonidos que llegan al micrófono hacen vibrar la membrana del diafragma. En la figura 2 se muestra una cápsula microfónica omnidireccional. Como este tipo de micros son impresionados por los cambios de presión que suceden en el aire, son también conocidos con el nombre de micrófonos de presión.

Figura 2.

Como estos cambios de presión suceden venga el sonido de una dirección u otra, indistintamente, la captación de esta cápsula será omnidireccional.

Conviene, no obstante, tener en cuenta que debido a la propia estructura física de la cápsula, una plena respuesta omnidireccional no es fácil de obtener. En efecto, usualmente las frecuencias más altas que llegan al micro desde los lados o desde atrás no son captadas con la misma intensidad que si vinieran de delante del micro. Por fortuna esto sucede tan sólo con las frecuencias muy altas, mientras que el comportamiento omnidireccional con el resto de frecuencias suele ser satisfactorio.

Los micrófonos omnidireccionales no presentan el "efecto de proximidad" que es propio de los micros unidireccionales y bidireccionales.

Figura 3.

En la figura 3 se muestra el diagrama polar de un micrófono con captación omnidireccional. Obsérvese que la curva de respuesta está trazada sobre un círculo dividido en circunferencias concéntricas, que representan los distintos niveles de captación con relación al nivel máximo.

Respuesta Super-direccional

Algunos micrófonos se diseñan para que tengan un comportamiento direccional excepcional, y son denominados hipercardioide o supercardioide. En las figuras 8 se puede ver el principio de funcionamiento de estos tipos de micrófono.

Figura 8(a)

En la figura 8(a) se ha fijado un cabezal microfónico detrás de una estructura tubular con un complejo grupo de aberturas por donde entra el sonido, con el objeto de que las ondas sonoras que no procedan de los puntos situados en el eje del micro (0º) sean canceladas. Por lo general, a medida que un sonido se aleja del ángulo 0º la captación va disminuyendo, ya que la diferencia de fase de las ondas sonoras que penetran por las aberturas del tubo hace que éstas se anulen. Estos micrófonos permiten la captación de sonidos a grandes distancias, y también cuando no es posible acercarse a la fuente del sonido, como cuando se realizan grabaciones de animales en libertad.

Figura 8(b)

Una cápsula microfónica encarada con un reflector parabólico supone otro modelo de micro super- direccional (figura 8 b). Las ondas sonoras son concentradas hacia el foco de la parábola, donde se tiene que colocar el cuerpo del micrófono. Debido a su propia estructura física la efectividad de estos micros es inversamente proporcional a la longitud de onda, ya que captan solamente aquellos sonidos cuyas longitudes de onda sean menores o iguales que el diámetro de la parábola; es decir captan perfectamente las frecuencias altas y medio-altas pero no las frecuencias más bajas.

ELEGIR UN MICRÓFONO SEGÚN SU DIRECTIVIDAD

Distintas necesidades en la sonorización hacen que la directividad de un micrófono sea un factor determinante en la elección del mismo.

• Los micrófonos de tipo cardioide serán los escogidos cuando no interese captar los sonidos que no provengan del eje del micrófono, ya sean las reverberaciones de la misma fuente de sonido u otros instrumentos. Este es el caso de una grabación en la que los instrumentos musicales se hallen muy cerca unos de otros, y nos interese su captación individual; y también cuando se coloque la microfonía en una batería, la gran proximidad que existe entre los diversos tambores exige la colocación de micros que presenten una direccionalidad muy estricta. Especialmente importante es la separación entre instrumentos en todos los conciertos en vivo, donde la utilización de micrófonos cardioides es preceptiva.

• Los micrófonos bidireccionales se usan en trabajos de directo donde interese la captación estéreo de varias fuentes sonoras, como por ejemplo una coral; y también cuando dos cantantes efectúan un dúo ante el público, situándose uno enfrente del otro con el micro entre ellos.

• Tanto los micrófonos direccionales como los bidireccionales operan según el principio del gradiente de presión, por esto ambos son afectados por el efecto de proximidad. Este efecto se reconoce por el incremento de las bajas frecuencias que ocurre cuando la fuente del sonido está muy cercana al micrófono. Esto sucede porque la distancia para que el sonido llegue a los lados anterior y posterior del diafragma no es la misma que cuando la fuente está más alejada. Si la distancia entre el micrófono y la fuente es muy pequeña, la diferencia entre las distancias que separan la fuente de las partes anterior y posterior del diafragma es suficiente para que la fase de la señal sonora no sea la misma; esto provoca un aumento en la captación de todas las bajas frecuencias. Son muchos los vocalistas que utilizan esta propiedad para modificar en ciertos pasajes su tono de voz, acercando o alejándose del micro.

• Los micrófonos omnidireccionales, por su constitución física, están capacitados para recoger el sonido con mayor naturalidad que los de tipo cardioide, ya que en su diseño no es necesario introducir barreras físicas que modifiquen su direccionalidad. Esto significa que los sonidos que provengan de fuera del eje del micrófono serán reproducidos con todo su espectro sonoro real. Otras ventajas de este tipo de micrófonos son que no presentan el efecto de proximidad, y que poseen una gran capacidad para manejar altos niveles de presión sonora. Los micros omnidireccionales se utilizan en programas de radio y TV donde un grupo de personas se colocan alrededor de un único micrófono. También se utilizan como micros de ambiente y para las grabaciones en estudio de música clásica o de jazz.

Carles P. Mas