Do mesmo modo que as cápsulas fonográficas, fones de cabeça e auto-falantes, o microfone é um transdutor – em outras palavras, um conversor de energia. Ele capta a energia acústica (som) e a transforma em energia elétrica equivalente. Depois de amplificado e enviado a um alto-falante ou fone de ouvido, o som captado pelo transdutor do microfone deveria emergir pelo transdutor de reprodução sem alterações significativas.
Existem muitas maneiras de converter som em energia elétrica, mas nós nos concentraremos nos dois métodos mais populares: dinâmico e condensador. Esses são os tipos de microfones encontrados com mais freqüência em estúdios de gravação, broadcast e produção de filmes, gravação doméstica de som em alta fidelidade e vídeo e em palcos para reforço de som ao vivo.
Figura 1 – Elemento de microfone dinâmico
Microfones dinâmicos
A comparação entre tipos de microfones e alto-falantes talvez ajude a compreender com mais facilidade como operam. De maneira geral, os microfones dinâmicos podem ser considerados similares a alto-falantes convencionais. Ambos têm um diafragma (ou cone) com uma bobina de voz (uma bobina longa, de fio) presa próximo ao ápice. Ambos têm um sistema magnético com a bobina no meio. A diferença está em como são utilizados.
Em um alto-falante, a corrente do amplificador flui através da bobina. O campo magnético criado pela corrente que flui através da bobina interage com o campo magnético do ímã do alto-falante, forçando um movimento para dentro e para fora da bobina com o cone afixado, o que produz a saída do som.
Um microfone dinâmico opera como um alto-falante “ao contrário”. O diafragma é movimentado pela alteração da pressão sonora. Isto move a bobina, o que provoca um fluxo de corrente quando as linhas de fluxo do ímã são cortadas. Desta forma, em vez da aplicação de energia elétrica à bobina (como em um alto-falante), obtém-se saída de energia. Na verdade, muitos sistemas de intercomunicação utilizam pequenos alto-falantes com cones leves como microfone e alto-falante, simplesmente comutando o mesmo transdutor de uma das extremidades do amplificador para a outra! Um alto-falante não é um bom microfone, mas é suficientemente bom essa aplicação.
Os microfones dinâmicos são famosos pela sua resistência e confiabilidade. Não precisam de baterias ou fontes de alimentação externas. São capazes de produzir uma resposta plana em uma ampla gama de freqüências ou estão disponíveis com respostas “sob medida” para aplicações especiais. A nível de saída é suficientemente elevado para conexão direta à maioria das entradas de microfone, com uma excelente relação sinal-ruído. Exigem pouca ou nenhuma manutenção regular e, com cuidados razoáveis, manterão o mesmo desempenho por muitos anos.
Figura 2 – Elemento de microfone condensador com eletreto
Microfones condensadores
Microfones condensadores (ou capacitores) utilizam uma membrana leve e uma placa fixa que atuam como faces opostas de um capacitor. A pressão sonora contra essa fina película de polímero faz com que ela se mova. Esse movimento altera a capacitância do circuito e cria uma saída elétrica variável. Em muitos aspectos, o microfone condensador funciona da mesma maneira que um alto-falante de agudos (“tweeter”) eletrostático, embora em escala muito mais baixa e “ao contrário”.
Os microfones condensadores são preferidos por causa de sua resposta de freqüência muito uniforme e a capacidade para responder com clareza a sons transientes. A baixa massa da membrana do diafragma permite ampla gama de resposta em altas freqüências, enquanto que a natureza do projeto também assegura a captação de baixas freqüências. O som resultante é natural, limpo e claro, com excelente transparência e rico em detalhes.
Atualmente existem à disposição dois tipos básicos de microfones condensadores. Um utiliza uma fonte de alimentação externa para fornecer a tensão de polarização necessária ao circuito capacitivo. Esses microfones com polarização externa destinam-se principalmente à utilização em estúdios profissionais ou outras aplicações extremamente críticas.
Um desenvolvimento mais recente é o microfone condensador com eletreto (Fig.2). Nesses modelos, a tensão de polarização é impressa no diafragma ou na placa posterior durante a fabricação, e essa carga permanece durante toda a vida útil do microfone.
Os melhores microfones condensadores com eletreto são capazes de desempenhos de qualidade muito elevada, e são amplamente utilizados em broadcast, gravação e reforço de som.
Devido, em parte, a seus diafragmas de baixa massa, o ruído por movimentação ou de ordem mecânica é inerentemente mais baixo nos microfones condensadores do que nos microfones dinâmicos. E
Os elementos condensadores apresentam outras vantagens de projeto que os tornam a escolha ideal (ou a única) para muitas aplicações: pesam muito menos do que os elementos dinâmicos e podem ser muito menores. Essas características os tornam a escolha lógica para os microfones de linha (“shotgun”), microfones de lapela e microfones miniatura de todos os tipos.
As tentativas para miniaturizar microfones dinâmicos resultaram em respostas de níveis muito baixos para baixas freqüências, perda global em termos de sensibilidade acústica e maior ruído de ordem mecânica ou por movimento.
Outros tipos de microfones
Há diversas maneiras de transformar som em energia elétrica. Grãos de carbono também são utilizados como elementos em microfones de telefones e de comunicação. Alguns microfones de baixo custo utilizam elementos de cristal ou de cerâmica que geralmente são suficientemente bons para voz, mas não seriamente considerados para reprodução de música ou sons críticos.
Um outro tipo algumas vezes encontrado em estúdios de gravação é o microfone de fita. É uma forma de microfone dinâmico, com uma fina fita metálica (que atua como bobina de voz e diafragma) suspensa entre os pólos de um circuito magnético. Embora seja capaz de um excelente desempenho, o elemento de fita precisa ser protegido contra elevados níveis de pressão acústica ou vento, pois é relativamente frágil. Por essa razão, os microfones de fita são raramente vistos em aplicações de reforço de som ou gravação fora de estúdio.
Os microfones de fita são muitas vezes projetados para responder a sons frontais e posteriores e, algumas vezes, são utilizados quando é necessário um padrão de captação bidirecional – o que nos leva à próxima classificação importante de microfones.
Impedância
Uma importante característica de um microfone é a sua impedância de saída. Esta é medida da resistência AC olhando-se de volta para o microfone. De maneira geral, os microfones podem ser divididos em microfones de baixa (50 – 1.000 ohms), média (5.000 – 15.000 ohms) e alta (mais de 20.000 ohms) impedância. A maioria dos microfones são classificados como de baixa impedância. Eles funcionarão ligados diretamente a entradas de mixers de 150 ohms até aproximadamente 4.000 ohms e devem ser ideais para a maioria dos gravadores de fita e mixers atualmente existentes. É claro que alguns usuários poderiam desejar utilizar um microfone de baixa impedância em uma entrada de alta impedância (50.000 ohms);
Há um limite para a quantidade de cabo que deve ser utilizado entre um microfone de alta impedância e a sua entrada. Qualquer coisa acima de aproximadamente 6 m resultará em perda de altas freqüências e de nível de saída. Com microfones e cabos de baixa impedância, os cabos do microfone podem ter quase qualquer comprimento prático, sem perdas significativas de qualquer tipo.
Saída balanceada
A maioria dos microfones dispõem de saída balanceada. Uma saída balanceada proporciona vantagens reais ao gravador sério. Linhas balanceadas são muito menos suscetíveis à RFI (Interferência de radiofreqüência) e captação de outros ruídos elétricos e zumbido grave (ronco). Em uma linha balanceada, a blindagem do cabo é conectada ao terra e o sinal de áudio percorre os dois condutores internos, que não são conectados ao terra. Como, a qualquer momento dado, as correntes de sinal fluem em sentidos opostos no par de condutores de sinal, o ruído que é comum a ambos é cancelado (“rejeição em modo comum”). Este cancelamento não pode ocorrer quando são utilizados apenas um condutor de sinal e a blindagem. É perfeitamente possível conectar um microfone de baixa impedância diretamente a uma entrada não balanceada de baixa impedância, mas o benefício do cancelamento de ruído será perdido. Isso não deve ser problema com cabos curtos, mas se forem utilizados cabos mais longos, é preferível uma entrada balanceada.
Figura 9: Conexões de cabeamento de microfone típicos
Faseamento de microfones
O faseamento de microfones é mais importante quando dois (ou mais) microfones são utilizados um perto do outro e, em seguida combinados em um único canal, ou quando a gravação é em estéreo. Se forem cabeados fora de fase um em relação ao outro, os níveis de sinal e o equilíbrio tonal serão adversamente afetados e podem apresentar alterações bruscas devido a pequenos movimentos da fonte de sinal ou dos microfones. Em estéreo pode ocorrer deficiência de imagem, localização imprecisa de instrumentos e redução de freqüências baixas. O termo “fora de fase” é empregado para descrever um microfone que está cabeado com polaridade invertida em relação a um outro. Embora “fora de fase” não seja uma expressão tecnicamente correta quando se fala sobre o que é, na verdade, inversão de polaridade, o seu uso é tão generalizado que foi incluído aqui para ajudá-lo a entender a “linguagem” do áudio.
Muitos fabricantes fazem o cabeamento de seus microfones em conformidade com a convenção mais popular da indústria: Uma pressão acústica positiva no diafragma gera uma tensão positiva no pino 2 do conector de saída de 3 pinos ou na extremidade de um plugue de 1/4 pol. É evidente que o faseamento consistente (polaridade) precisa ser preservado em todos os cabos entre o(s) microfone(s) e o equipamento eletrônico.
Figura 10: “dB em relação a 1V”
Sensibilidade
Não é muito fácil comparar valores de sensibilidade de microfones, pois os diversos fabricantes podem utilizar outros sistemas de avaliação e medida. De maneira geral, a saída de um microfone (em um campo sonoro de intensidade específica) é especificada em dB (decibéis) em comparação com um nível de referência. A maioria dos níveis de referência está bem acima do nível de saída do microfone; por isso, o valor resultante (em dB) será negativo. Conseqüentemente, um microfone com uma sensibilidade de -55 dB fornecerá mais sinal aos terminais de saída do que um outro com -60 dB. Consulte a Figura 10.
Fabricantes tipicamente classificam a sensibilidade de um microfone em termos de tensão de saída a circuito aberto. Especificado em dB-em-relação-a-1-volt ou em milivolts (mV) verdadeiros, esta é saída fornecida pelo microfone com uma pressão sonora declarada (SPL) de entrada. Alguns fabricantes utilizam uma pressão sonora de referência de 1 Pa (Pascal), que equivale a 94 dB SPL ou a 10 dinas/cm2. (Uma referência de 0,1 Pa equivale a 74 dB SPL ou 1 dina/cm2). Na maioria dos equipamentos de áudio modernos, as impedâncias de entrada de microfone são significativamente mais elevadas do que a impedância de saída do microfone, podendo ser consideradas, portanto, como um circuito aberto. Isso torna a medição de tensão em circuito aberto uma útil ferramenta para comparar sensibilidades de microfones.
Saber como ler/comparar sensibilidades de microfone (saída) é importante, mas o valor real de sensibilidade geralmente não é um dos principais fatores a levar em consideração para selecionar um microfone. Na verdade, a saída do microfone é um fator considerado no projeto do microfone para uma determinada aplicação. Por exemplo, os microfones “shotgun” apresentam níveis de saída mais elevados do que o “normal” porque precisam manter uma tensão de saída utilizável com fontes sonoras distantes.
Realimentação
Realimentação é uma condição em uma aplicação de reforço de som quando o som captado pelo microfone é amplificado, irradiado por um alto-falante e, em seguida, captado novamente para ser novamente amplificado. No fim, o sistema começa a oscilar e continua a “uivar” até o volume ser reduzido. A realimentação ocorre quando o som do alto-falante chega ao microfone tão ou mais alto do que o som que chega diretamente da fonte sonora original (orador, cantor, etc.).
O microfone correto atenuará esse problema. Um microfone sem picos na resposta é o melhor, já que a realimentação ocorrerá mais facilmente nas freqüências onde existem picos. Um bom omnidirecional funcionará bem em algumas situações, mas onde existir uma elevada probabilidade de realimentação, sempre é preferível um cardióide. Quando o som do alto-falante vier principalmente de uma única direção (em vez de refletido de todas as paredes, tetos, etc.), o ponto de nulo de um microfone cardióide (ou outro padrão direcional) pode ser apontado para minimizar a captação do som do alto-falante.
A distância também é outro fator. Deslocar o microfone (ou o alto-falante) para tornar o trajeto acústico mais longo muitas vezes pode reduzir a realimentação. Aproximar o microfone da fonte sonora pretendida também ajudará. De modo geral, o microfone deve sempre ser colocado por trás dos alto-falantes.
Figura 11: Distâncias desiguais de microfones
Interferência de fase acústica — múltiplos microfones
A interferência de fase acústica ocorre quando o mesmo som chega a dois ou mais microfones adjacentes em momentos diferentes. Isso acontece, por exemplo, quando dois microfones são colocados em um suporte para leitura como na Figura 11. Como estão afastados, o som da fonte certamente chegará aos dois microfones em momentos diferentes. As curvas da Figura 12 mostram os efeitos das destrutivas interferências de onda que isso causa quando os microfones são combinados. Os resultados dessas degradações de resposta podem não ser apenas baixa qualidade de áudio, mas também problemas de realimentação.
Figura 12: Curvas de resposta de múltiplos microfones
Uma solução óbvia para esse problema com o microfone para suporte de leitura seria utilizar apenas um microfone. Isso não apenas melhora a qualidade do som, como também reduz o orçamento do microfone para suporte de leitura em aproximadamente 50%! Algumas vezes pode ser desejável ter um segundo microfone como parte de um sistema de reserva ou “redundância”, como em conferências de imprensa. Nesse caso, os dois microfones devem estar localizados diretamente em frente à fonte, tão juntos quanto possível, e somente um deve estar ligado ou “aberto” de cada vez.
Figura 13: Arranjo de pódio com múltiplos microfones
A Figura 13 mostra uma outra opção para a combinação de dois microfones em um pódio. Nesse caso, os dois microfones estão posicionados com as respectivas cápsulas tão próximas quanto possível e em um ângulo de “tiro cruzado”. Isso proporciona um ângulo de aceitação global mais amplo, permite combinação em estéreo com excelente compatibilidade para mono e evita amplamente o problema de interferência de fase.
Figura 14: A regra da relação 3:1
Sempre que for necessário utilizar dois microfones espaçados, a “regra da relação 3:1” é uma boa orientação para o posicionamento. A Figura 14 ilustra essa regra. Na ilustração, o microfone 1 está a 30 cm da fonte sonora. O outro microfone mais próximo no sistema, o microfone 2, deveria ser posicionado a 90 cm ou mais do microfone 1. Se a distância entre a fonte sonora e o microfone 1 alterar para 60 cm, a distância mínima entre os dois microfones deveria ser de, pelo menos, 1,80 m, mantendo-se a relação 3:1.
Figura 15: Efeitos das reflexões
Interferência de fase acústica — Um único microfone
A interferência de fase acústica também pode ocorrer quando somente um microfone estiver em uso. Isso acontece quando o som é refletido de uma superfície próxima e chega ao microfone um pouco depois do som direto. A adição dos dois sinais pode gerar problemas similares aos encontrados nos arranjos inadequados de múltiplos microfones. Essa interferência de fase será mais perceptível quando o som refletido chegar com um nível de pressão sonora dentro de 9 dB do som direto.
Existem diversas maneiras de eliminar esse problema. Primeiro, tentar aproximar o microfone da fonte sonora. Segundo, afaste o microfone da superfície refletora. Terceiro, use um microfone especialmente configurado para ser posicionado muito perto do plano refletivo (Figura 15). Em um microfone direcional de perfil baixo ou de “placa” , por exemplo, a cápsula do microfone está tão perto da superfície que o som direto e o refletido chegam simultaneamente e se somam, em vez de se cancelarem. Essa técnica pode se mostrar bastante útil na organização de um palco, em uma mesa de conferências ou no altar de uma igreja.
Além de os microfones poderem ser classificados segundo seus elementos geradores, eles também podem ser identificados por suas propriedades direcionais, isto é, com que facilidade captam o som de diversas direções. A maioria dos microfones pode ser classificada em um de dois grupos principais: omnidirecional e direcional. Microfones omnidirecionais são os mais simples de projetar, construir e compreender. Eles também servem como referência para a comparação de todos os outros microfones.
Omnidirecional
Os microfones omnidirecionais captam o som de todas as direções de maneira praticamente igual. Funcionarão igualmente bem tanto quando apontados para longe quanto apontados na direção do tema, se as distâncias forem iguais. No entanto, até mesmo os melhores modelos omni tendem a se tornar direcionais em freqüências mais elevadas; assim, o som que vem por trás pode parecer um pouco mais “embotado” do que o que vem pela frente, embora pareça igualmente “alto”.
O tamanho físico do microfone omnidirecional tem relação direta com a manutenção de suas características omnidirecionais em freqüências muito elevadas. O corpo do microfone simplesmente bloqueia os comprimentos de onda mais curtos das altas freqüências que chegam por trás. Por isso, quanto menor o diâmetro do corpo do microfone, mais ele pode se tornar verdadeiramente omnidirecional.
Da para visualizar a área de captação assim:
Direcional
Os microfones direcionais são especialmente projetados para responder melhor a sons que vêm pela frente (e por trás, no caso dos bidirecionais), tendendo a rejeitar sons que chegam de outras direções. Esse efeito também varia com a freqüência, e somente os melhores microfones são capazes de proporcionar rejeição uniforme em uma ampla gama de freqüências. Essa capacidade direcional geralmente é resultado de aberturas externas e passagens internas no microfone, que permitem que o som alcance os dois lados do diafragma de maneira cuidadosamente controlada. O som que chega pela frente do microfone ajudará a movimentar o diafragma, enquanto o som que chega pela lateral ou por trás cancelará o movimento.
Os tipos direcionais básicos incluem o cardióide, o subcardióide, o hipercardióide e o bidirecional. Também incluído na categoria geral de microfones direcionais está o microfone de linha ou “shotgun”, um projeto mais complexo que pode proporcionar uma direcionalidade consideravelmente mais elevada do que os quatro tipos direcionais básicos.
Cardióide (180º)
Super Cardióide (127º)
Hiper Cardióide (110º)
Captam com maior eficácia os sons emitidos na sua frente, conforme vai se deslocando do eixo central do microfone, sua captação é reduzida. Desta forma, sons vindos de trás não são captados ou são captados com pequena intensidade.
Shotgun ou Ultra Cardióide
Quando for necessário posicionar microfones a distâncias ainda maiores, os microfones de linha ou “shotgun” são muitas vezes a melhor escolha. Os microfones de linha são excelentes para utilização com vídeo e filmagens, para captar o som quando o microfone precisa estar localizado fora do quadro, isto é, fora do ângulo de visualização da câmera.
O microfone de linha utiliza um tubo de interferência em frente ao elemento para assegurar um cancelamento muito maior do som que chega das laterais.
Como regra geral de projeto, o tubo de interferência de um microfone de linha precisa ser dimensionado para estreitar o ângulo de aceitação e aumentar a distância de trabalho. Embora microfones de linha mais curtos talvez não proporcionem uma distância de trabalho tão grande como suas contrapartes mais longas, seus ângulos de aceitação maiores são preferíveis para algumas aplicações porque não há necessidade de apontar com muita precisão. Alguns microfones “shotgun” utilizam um sistema que apresenta o mesmo desempenho com um tubo de interferência um terço mais curto do que os sistemas convencionais.
Bidirecionais ou “Figura 8?
Captam o som igualmente no eixo da cápsula (0º e 180º), rejeitando o som que chega a 90º e a 270º.
Hemisférico
Não achei o desenho deste, mas é basicamente uma meia lua, ou se preferir, um ominidirecional cortado.
Como soam?
A uma distância de aproximadamente 6 m, em um ambiente absolutamente “morto”, um bom omni e um bom cardióide podem soar de maneira bastante semelhante. Mas, se colocados lado a lado em um ambiente “vivo” (uma igreja grande ou auditório, por exemplo), será possível notar uma diferença imediata. O omni captará todas as reverberações e ecos – o som parecerá muito “vivo”. O cardióide também captará alguma reverberação, mas muito menos, e seu som não se alterará tanto quando comparado ao som do ambiente “morto” (é o “Fator de distância” em ação.)
Se você estiver em um ambiente muito ruidoso e puder apontar o microfone para longe do ruído, uma comparação mostrará que o cardióide apresentará melhor relação entre som desejado ou indesejável do que o omni.
Figura 8: Influência do efeito de proximidade na resposta de um microfone.
Efeito de proximidade
Agora vamos repetir a comparação acima, só que desta vez com os microfones muito próximos à fonte (talvez um cantor). A uma distância de aproximadamente cinco centímetros, pode-se notar uma resposta crescente às freqüências baixas na maioria dos microfones cardióides. Isso é conhecido como efeito de proximidade, uma característica não compartilhada pelo microfone omnidirecional utilizado para comparação.
O efeito de proximidade pode ser uma bênção ou uma maldição, dependendo de como é utilizado. Um cantor pode conseguir um som profundo, terreno, ao cantar bem próximo e depois alternar para um som mais penetrante cantando mais alto enquanto afasta o microfone. Esse tipo de utilização criativa exige alguma prática, mas é muito eficiente. Por outro lado, cantar no mesmo volume (sem ter em mente efeitos especiais), aproximando e afastando o microfone, criará problemas de equilíbrio tonal, além das alterações no nível global do microfone. Alguns artistas também gostam de trabalhar sempre bem próximos para “reforçar” uma voz normalmente “suave”.
O efeito de proximidade pode ser utilizado com eficiência para eliminar a realimentação em uma situação de reforço de som. Se um artista trabalhar muito próximo ao microfone e não necessitar do reforço nos sons de baixa freqüência, é possível utilizar um equalizador para diminuir a resposta de baixos do canal. Isso torna o microfone menos sensível à realimentação em freqüências baixas, uma vez que ele agora está menos sensível a qualquer sinal de baixa freqüência que chegue de mais de 30 cm de distância (essa técnica de equalização também ajudará a diminuir o efeito de qualquer ruído devido à movimentação).
Qual padrão é o “melhor”?
A escolha entre um microfone direcional ou omnidirecional pode depender da aplicação (gravação X reforço de som), das condições acústicas, da distância de trabalho exigida e do tipo de som que se deseja obter. Os microfones direcionais podem eliminar ruídos indesejáveis, diminuir os efeitos da reverberação e aumentar o ganho antes da realimentação. Em ambientes com boas condições acústicas, microfones omnidirecionais, adequadamente posicionados, podem preservar o “som” do local de gravação e muitas vezes são preferidos por sua resposta plana e isenção de efeitos de proximidade.
Os microfones omnidirecionais normalmente resistem melhor ao ruído de vento, a ruídos mecânicos ou de movimento do que os microfones direcionais. Os omnis também são menos suscetíveis aos “estalos” causados por certas consoantes explosivas na fala, como “p”, “b” e “t”. Gravadores sérios sem dúvida desejarão ter os dois tipos disponíveis de microfones prontos para todas as situações de gravação.
ORTF (Office de Radiodiffusion Télévision Française)
Essa é uma técnica que inventaram na década de 60 numa rádio francesa.
Para dar uma boa imagem estéreo os microfones devem ser o mais similares possível. (reparem que estes são cardióides)
Técnica XY
Esta técnica não tem uma imagem muito grande, e também tem melhor resultado com 2 Cardióides.
Faltou na imagem abaixo o ângulo que fica entre 70º a 140º
Aqui uma foto de um Rode que imita isso:
Blumlein Para esta técnica é necessário ter 2 microfones “Figura 8? formando um ângulo de 90º
MS ou “Mid-Side Para está técnica você vai precisar de 1 “Figura 8? e um cardióides.
Na falta de “Figura 8? podem ser empregados dois cardióides no lugar, ou seja, 3 no total. É uma técnica mais avançada que precisa de atenção especial ao sinal do microfone Figura 8.
Decca Tree Não serve para violão, mas é muito usado para gravar orquestras etc.
Geralmente usavam 3 mic’s ominidirecionais de diafragma pequeno como o Neumann M-50
Phantom Power
O microfone condensador com eletreto não precisa de fonte de alimentação para fornecer tensão de polarização, mas o circuito para casamento de impedâncias com FET no interior do microfone necessita de alguma energia. Esta pode ser fornecida por uma bateria interna de baixa tensão ou por uma alimentação externa “fantasma”.
Alimentação fantasma é uma técnica que fornece uma tensão DC ao microfone através do mesmo cabo blindado de dois condutores que transfere o áudio do microfone. A alimentação fantasma pode ser suprida pelo mixer do microfone ou por uma fonte externa “inserida” na linha entre o microfone e a entrada do mixer. Para que a alimentação fantasma funcione, a linha entre a fonte de alimentação e o microfone precisa ser balanceada em relação ao terra e não pode ser interrompida por dispositivos como filtros ou transformadores, que poderiam transferir o sinal de áudio, mas bloquear a DC. A alimentação fantasma também requer uma conexão contínua ao terra (Pino 1 no conector do tipo XLR) desde a fonte de alimentação até o microfone. A alimentação fornece tensão DC positiva aos dois cabos condutores de sinal e utiliza a blindagem como caminho de retorno ou negativo. Microfones dinâmicos com saída balanceada não são afetados pela presença da alimentação fantasma, já que não há conexão entre a blindagem e qualquer um dos condutores de sinal; conseqüentemente, não existe percurso para a tensão DC.
Há fontes de alimentação fantasmas disponíveis em diversas tensões de saída, desde 9 até 48 volts. Elas podem ser projetadas para operar a partir de tensões de linha AC ou de baterias internas.
Microfones condensadores externamente polarizados ou “discretos” raramente são alimentados por baterias internas. Em vez disso, é utilizada uma fonte de alimentação fantasma para fornecer a tensão de polarização para o elemento e para fornecer energia ao conversor de impedância. Esse tipo é, algumas vezes, chamado de “condensador puro”.
Balanceado vs. Não-Balanceado – Tradução de Miguel Ratton
Conexões não-balanceadas empregam dois condutores: um no potencial do aterramento e o outro conduzindo o sinal. Os equipamentos que operam em nível de -10 dBV quase sempre usam conexões não-balanceadas.
Conexões balanceadas empregam dois condutores, cada um conduzindo o mesmo potencial de sinal, mas com polaridade invertida em relação um ao outro. A conexão balanceada pode ter ou não uma referência de aterramento. Se não tiver, é chamada de conexão “flutuante”. Uma conexão balanceada com referência de aterramento requer três condutores, sendo o terceiro o potencial de aterramento (uma conexão flutuante pode também ter um terceiro condutor, mas ele é usado como blindagem e não como potencial de aterramento).
OBS.: O termo “push-pull” também tem sido usado para descrever uma saída balanceada, mas é mais adequado para descrever o tipo de saída de amplificadores de potência, e não circuitos de sinal de linha.
Por que usar conexões balanceadas?
Particularmente em sistemas de sonorização, ou em sistemas complexos de gravação e radiodifusão, as conexões balanceadas são preferenciais porque elas são bem menos suscetíveis a captação de interferência. Os equipamentos profissionais que operam em +4 dBu usualmente (mas nem sempre) possuem entradas e saídas balanceadas. Conexões não-balanceadas podem operar muito bem em sistemas de áudio de pequeno porte, ou em sistemas fixos (permanentes), onde os problemas de loops de terra podem ser eliminados de uma vez, e esquecidos. Em sistemas de sonorização portáteis, é melhor evitar conexões não-balanceadas.
Entradas balanceadas com e sem transformadores
Muito freqüentemente. equipamentos profissionais modernos usam acoplamento direto (e não transformadores). A entrada balanceada com acoplamento direto muitas vezes é chamada de “entrada diferencial”. Uma das desvantagens dos circuitos diferenciais é que eles podem não estar “flutuantes”, e por isso às vezes é preciso adicionar transformadores auxiliares para eliminar o ruído induzido (devido aos loops de terra ou a níveis muito altos de sinais de ruído). As entradas (e saídas) balanceadas algumas vezes são implementadas usando um transformador, que pode ou não possuir um tap central. Quando presente, o tap central em geral não deve ser aterrado. A presença de um transformador não garante o balanceamento do circuito; uma conexão não-balanceada pode estar acoplada por transformador, e uma saída balanceada pode ser desbalanceada se conectada à uma entrada não balanceada.
Como interconectar vários tipos de circuitos
A natureza da saída ativa determina o tipo de cabo que deve ser usado quando aquela saída balanceada é conectada a uma entrada não balanceada. Usualmente deve ser empregado um cabo blindado com dois condutores, permitindo ao cabo permanecer razoavelmente balanceado até a entrada do equipamento não-balanceado. Isso realmente ajuda a cancelar o ruído porque a blindagem drena o ruído para o terra, e não é ela quem conduz o sinal. A resistência finita da blindagem faz com que seja diferente aterrar a blindagem e a parte baixa do cabo na entrada não-balanceada do que aterrá-los na saída do equipamento balanceado.
A Fig.2 ilustra as práticas recomendadas para se manipular conexões balanceadas e não-balanceadas em várias combinações. Há outras formas de fazer, mas estas representam um bom ponto de partida para quem ainda não está bem certo de como fazer.
Quais conectores usar?
A Fig.2 descreve quais circuitos de entrada se ligam a quais circuitos de saída, e se o cabo é de um ou dois condutores, com blindagem. Também é mostrado como a blindagem deve ser conectada (em uma ou outra extremidade do cabo, ou em ambas). Mas a ilustração não mostra os conectores.
Geralmente, não há a escolha quanto ao tipo de conector a usar, pois os equipamentos já determinam isso. Em alguns casos, pode-se ter alternativas, como com conectores de 1/4”, que podem estar disponíveis para dois ou três condutores. É preciso saber previamente, antes de efetuar as conexões. Veja na Fig.3 as sugestões de cabos e conectores para cada caso.
No mercado, há conectores bem feitos, com baixa resistência de contato (e pouca tendência em desenvolver uma resistência a longo prazo), e mal feitos. Eles podem estar bem firmes no cabo, com blindagem e condutores internos bem soldados, e o cabo bem preso à braçadeira do plug. E podem também ser construídos com pouca atenção a esses detalhes. Consulte o vendedor sobre as características construtivas do cabo, e você se certificará de que, no longo prazo, será mais econômico não comprar o cabo mais barato.
Além disso, é possível usar vários tipos de cabos com um determinado conector, e por isso você poderá encontrar cabos melhores ou cabos não tão bons para uma mesma aplicação. O que faz tudo isso complexo é que o “adequado” depende da natureza dos circuitos de entrada e de saída que estão sendo interconectados.
A importância de um bom cabo
Um cabo possivelmente custa menos do que qualquer outro componente do sistema de sonorização (exceto os multi-cabos – “snakes” – que de fato são caros). Claro, pode-se ter dezenas de cabos num único sistema, e o custo até chegar a um valor razoável. Ruídos de “hum”, perda de sinal, ou falhas nas saídas por causa de curto-circuito, tudo isso pode ser causado por um cabo. Nunca tente economizar dinheiro nos cabos.
Todo fio é diferente, assim como nem todos os conectores são feitos da mesma forma. Mesmo que o diâmetro final, calibre do cabo e a montagem em geral seja similar, dois cabos podem ter propriedades elétricas e físicas diferentes, tais como resistência, capacitância e indutância entre condutores, flexibilidade, densidade de blindagem, durabilidade, capacidade de suportar esmagamento, dobramentos, tração, fricção, etc.
Os cabos de microfone devem sempre ter braçadeiras amarrando-os aos plugs.
A melhor blindagem que se pode ter em instalações fixas (permanentes) ou dentro de racks é a blindagem por folha, mas esses cabos não são particularmente fortes e a blindagem se deteriorará caso eles sejam muito flexionados.
As blindagens trançada e enrolada são mais usadas em cabos de microfone e de instrumentos. A trançada é preferida porque a enrolada tende a se abrir quando o cabo é flexionado, o que não só degrada a densidade de blindagem, mas também causa ruído no microfone.
Se a capacitância do cabo se altera quando este é flexionado, isso pode modificar o nível de ruído induzido. Esse é o maior problema com a alimentação “phantom power” em cabos de microfone, embora isso possa ocorrer em qualquer cabo, e é algo que ninguém deseja num sistema de sonorização. Pode-se evitar esse problema usando-se cabos com material dielétrico (isolante) estável, e com uma blindagem bem trançada que esteja bem presa ao plug, de forma que não ocorram aberturas na blindagem quando o cabo é flexionado. Os cabos de microfone e de instrumentos costumam ter plugs com uma capa de borracha, que dá uma boa pegada e é flexível numa faixa ampla de temperatura. Também se usa para isso vinil de boa qualidade.
Alguns cabos com um condutor e blindagem parecem similares aos cabos coaxiais usados para sinal de TV e rádio (ex: RG-58, RG-59), mas existe uma diferença maior. Os cabos coaxiais para uso com rádio-freqüência (RF) geralmente possuem condutor central rígido (ou condutor feito com poucos fios grossos), e sua capacitância é bem diferente da dos cabos de áudio O cabo coaxial também é menos flexível, por isso não use cabos de RF para aplicações de áudio.
Cabos sem blindagem e cabos para caixas acústicas
A blindagem adiciona capacitância, massa, peso e custo a um cabo, e por isso algumas pessoas tentam evitá-la. Isso é aceitável no caso de linhas telefônicas, mas jamais considere a possibilidade de usar cabos sem blindagem para microfones ou instrumentos.
Nas caixas acústicas, o nível de sinal é tão alto que o ruído eletromagnético é insignificante e por isso pode-se usar cabos sem blindagem. Na verdade, cabos blindados em caixas acústicas apresentam uma reatância maior e podem induzir a oscilações parasitas!
Leia também Sound Reinforcement Handbook, de Gary Davis e Ralph Jones, 2a. edição revisada, fev/1990, publicada por Hal Leonard Publishing Co.
Microfones
Tipos de Microfone
Do mesmo modo que as cápsulas fonográficas, fones de cabeça e auto-falantes, o microfone é um transdutor – em outras palavras, um conversor de energia. Ele capta a energia acústica (som) e a transforma em energia elétrica equivalente. Depois de amplificado e enviado a um alto-falante ou fone de ouvido, o som captado pelo transdutor do microfone deveria emergir pelo transdutor de reprodução sem alterações significativas.
Existem muitas maneiras de converter som em energia elétrica, mas nós nos concentraremos nos dois métodos mais populares: dinâmico e condensador. Esses são os tipos de microfones encontrados com mais freqüência em estúdios de gravação, broadcast e produção de filmes, gravação doméstica de som em alta fidelidade e vídeo e em palcos para reforço de som ao vivo.
Microfones dinâmicos
A comparação entre tipos de microfones e alto-falantes talvez ajude a compreender com mais facilidade como operam. De maneira geral, os microfones dinâmicos podem ser considerados similares a alto-falantes convencionais. Ambos têm um diafragma (ou cone) com uma bobina de voz (uma bobina longa, de fio) presa próximo ao ápice. Ambos têm um sistema magnético com a bobina no meio. A diferença está em como são utilizados.
Em um alto-falante, a corrente do amplificador flui através da bobina. O campo magnético criado pela corrente que flui através da bobina interage com o campo magnético do ímã do alto-falante, forçando um movimento para dentro e para fora da bobina com o cone afixado, o que produz a saída do som.
Um microfone dinâmico opera como um alto-falante “ao contrário”. O diafragma é movimentado pela alteração da pressão sonora. Isto move a bobina, o que provoca um fluxo de corrente quando as linhas de fluxo do ímã são cortadas. Desta forma, em vez da aplicação de energia elétrica à bobina (como em um alto-falante), obtém-se saída de energia. Na verdade, muitos sistemas de intercomunicação utilizam pequenos alto-falantes com cones leves como microfone e alto-falante, simplesmente comutando o mesmo transdutor de uma das extremidades do amplificador para a outra! Um alto-falante não é um bom microfone, mas é suficientemente bom essa aplicação.
Os microfones dinâmicos são famosos pela sua resistência e confiabilidade. Não precisam de baterias ou fontes de alimentação externas. São capazes de produzir uma resposta plana em uma ampla gama de freqüências ou estão disponíveis com respostas “sob medida” para aplicações especiais. A nível de saída é suficientemente elevado para conexão direta à maioria das entradas de microfone, com uma excelente relação sinal-ruído. Exigem pouca ou nenhuma manutenção regular e, com cuidados razoáveis, manterão o mesmo desempenho por muitos anos.
Microfones condensadores
Microfones condensadores (ou capacitores) utilizam uma membrana leve e uma placa fixa que atuam como faces opostas de um capacitor. A pressão sonora contra essa fina película de polímero faz com que ela se mova. Esse movimento altera a capacitância do circuito e cria uma saída elétrica variável. Em muitos aspectos, o microfone condensador funciona da mesma maneira que um alto-falante de agudos (“tweeter”) eletrostático, embora em escala muito mais baixa e “ao contrário”.
Os microfones condensadores são preferidos por causa de sua resposta de freqüência muito uniforme e a capacidade para responder com clareza a sons transientes. A baixa massa da membrana do diafragma permite ampla gama de resposta em altas freqüências, enquanto que a natureza do projeto também assegura a captação de baixas freqüências. O som resultante é natural, limpo e claro, com excelente transparência e rico em detalhes.
Atualmente existem à disposição dois tipos básicos de microfones condensadores. Um utiliza uma fonte de alimentação externa para fornecer a tensão de polarização necessária ao circuito capacitivo. Esses microfones com polarização externa destinam-se principalmente à utilização em estúdios profissionais ou outras aplicações extremamente críticas.
Um desenvolvimento mais recente é o microfone condensador com eletreto (Fig.2). Nesses modelos, a tensão de polarização é impressa no diafragma ou na placa posterior durante a fabricação, e essa carga permanece durante toda a vida útil do microfone.
Os melhores microfones condensadores com eletreto são capazes de desempenhos de qualidade muito elevada, e são amplamente utilizados em broadcast, gravação e reforço de som.
Devido, em parte, a seus diafragmas de baixa massa, o ruído por movimentação ou de ordem mecânica é inerentemente mais baixo nos microfones condensadores do que nos microfones dinâmicos. E
Os elementos condensadores apresentam outras vantagens de projeto que os tornam a escolha ideal (ou a única) para muitas aplicações: pesam muito menos do que os elementos dinâmicos e podem ser muito menores. Essas características os tornam a escolha lógica para os microfones de linha (“shotgun”), microfones de lapela e microfones miniatura de todos os tipos.
As tentativas para miniaturizar microfones dinâmicos resultaram em respostas de níveis muito baixos para baixas freqüências, perda global em termos de sensibilidade acústica e maior ruído de ordem mecânica ou por movimento.
Outros tipos de microfones
Há diversas maneiras de transformar som em energia elétrica. Grãos de carbono também são utilizados como elementos em microfones de telefones e de comunicação. Alguns microfones de baixo custo utilizam elementos de cristal ou de cerâmica que geralmente são suficientemente bons para voz, mas não seriamente considerados para reprodução de música ou sons críticos.
Um outro tipo algumas vezes encontrado em estúdios de gravação é o microfone de fita. É uma forma de microfone dinâmico, com uma fina fita metálica (que atua como bobina de voz e diafragma) suspensa entre os pólos de um circuito magnético. Embora seja capaz de um excelente desempenho, o elemento de fita precisa ser protegido contra elevados níveis de pressão acústica ou vento, pois é relativamente frágil. Por essa razão, os microfones de fita são raramente vistos em aplicações de reforço de som ou gravação fora de estúdio.
Os microfones de fita são muitas vezes projetados para responder a sons frontais e posteriores e, algumas vezes, são utilizados quando é necessário um padrão de captação bidirecional – o que nos leva à próxima classificação importante de microfones.
Fonte: http://www.audio-technica.com/cms/site/ba89b0c6d0960b3b/index.html
Importantes características de microfones
Impedância
Uma importante característica de um microfone é a sua impedância de saída. Esta é medida da resistência AC olhando-se de volta para o microfone. De maneira geral, os microfones podem ser divididos em microfones de baixa (50 – 1.000 ohms), média (5.000 – 15.000 ohms) e alta (mais de 20.000 ohms) impedância. A maioria dos microfones são classificados como de baixa impedância. Eles funcionarão ligados diretamente a entradas de mixers de 150 ohms até aproximadamente 4.000 ohms e devem ser ideais para a maioria dos gravadores de fita e mixers atualmente existentes. É claro que alguns usuários poderiam desejar utilizar um microfone de baixa impedância em uma entrada de alta impedância (50.000 ohms);
Há um limite para a quantidade de cabo que deve ser utilizado entre um microfone de alta impedância e a sua entrada. Qualquer coisa acima de aproximadamente 6 m resultará em perda de altas freqüências e de nível de saída. Com microfones e cabos de baixa impedância, os cabos do microfone podem ter quase qualquer comprimento prático, sem perdas significativas de qualquer tipo.
Saída balanceada
A maioria dos microfones dispõem de saída balanceada. Uma saída balanceada proporciona vantagens reais ao gravador sério. Linhas balanceadas são muito menos suscetíveis à RFI (Interferência de radiofreqüência) e captação de outros ruídos elétricos e zumbido grave (ronco). Em uma linha balanceada, a blindagem do cabo é conectada ao terra e o sinal de áudio percorre os dois condutores internos, que não são conectados ao terra. Como, a qualquer momento dado, as correntes de sinal fluem em sentidos opostos no par de condutores de sinal, o ruído que é comum a ambos é cancelado (“rejeição em modo comum”). Este cancelamento não pode ocorrer quando são utilizados apenas um condutor de sinal e a blindagem. É perfeitamente possível conectar um microfone de baixa impedância diretamente a uma entrada não balanceada de baixa impedância, mas o benefício do cancelamento de ruído será perdido. Isso não deve ser problema com cabos curtos, mas se forem utilizados cabos mais longos, é preferível uma entrada balanceada.
Faseamento de microfones
O faseamento de microfones é mais importante quando dois (ou mais) microfones são utilizados um perto do outro e, em seguida combinados em um único canal, ou quando a gravação é em estéreo. Se forem cabeados fora de fase um em relação ao outro, os níveis de sinal e o equilíbrio tonal serão adversamente afetados e podem apresentar alterações bruscas devido a pequenos movimentos da fonte de sinal ou dos microfones. Em estéreo pode ocorrer deficiência de imagem, localização imprecisa de instrumentos e redução de freqüências baixas. O termo “fora de fase” é empregado para descrever um microfone que está cabeado com polaridade invertida em relação a um outro. Embora “fora de fase” não seja uma expressão tecnicamente correta quando se fala sobre o que é, na verdade, inversão de polaridade, o seu uso é tão generalizado que foi incluído aqui para ajudá-lo a entender a “linguagem” do áudio.
Muitos fabricantes fazem o cabeamento de seus microfones em conformidade com a convenção mais popular da indústria: Uma pressão acústica positiva no diafragma gera uma tensão positiva no pino 2 do conector de saída de 3 pinos ou na extremidade de um plugue de 1/4 pol. É evidente que o faseamento consistente (polaridade) precisa ser preservado em todos os cabos entre o(s) microfone(s) e o equipamento eletrônico.
Sensibilidade
Não é muito fácil comparar valores de sensibilidade de microfones, pois os diversos fabricantes podem utilizar outros sistemas de avaliação e medida. De maneira geral, a saída de um microfone (em um campo sonoro de intensidade específica) é especificada em dB (decibéis) em comparação com um nível de referência. A maioria dos níveis de referência está bem acima do nível de saída do microfone; por isso, o valor resultante (em dB) será negativo. Conseqüentemente, um microfone com uma sensibilidade de -55 dB fornecerá mais sinal aos terminais de saída do que um outro com -60 dB. Consulte a Figura 10.
Fabricantes tipicamente classificam a sensibilidade de um microfone em termos de tensão de saída a circuito aberto. Especificado em dB-em-relação-a-1-volt ou em milivolts (mV) verdadeiros, esta é saída fornecida pelo microfone com uma pressão sonora declarada (SPL) de entrada. Alguns fabricantes utilizam uma pressão sonora de referência de 1 Pa (Pascal), que equivale a 94 dB SPL ou a 10 dinas/cm2. (Uma referência de 0,1 Pa equivale a 74 dB SPL ou 1 dina/cm2). Na maioria dos equipamentos de áudio modernos, as impedâncias de entrada de microfone são significativamente mais elevadas do que a impedância de saída do microfone, podendo ser consideradas, portanto, como um circuito aberto. Isso torna a medição de tensão em circuito aberto uma útil ferramenta para comparar sensibilidades de microfones.
Saber como ler/comparar sensibilidades de microfone (saída) é importante, mas o valor real de sensibilidade geralmente não é um dos principais fatores a levar em consideração para selecionar um microfone. Na verdade, a saída do microfone é um fator considerado no projeto do microfone para uma determinada aplicação. Por exemplo, os microfones “shotgun” apresentam níveis de saída mais elevados do que o “normal” porque precisam manter uma tensão de saída utilizável com fontes sonoras distantes.
Fonte: http://www.audio-technica.com/cms/site/ba89b0c6d0960b3b/index.html
Dois problemas comuns
Realimentação
Realimentação é uma condição em uma aplicação de reforço de som quando o som captado pelo microfone é amplificado, irradiado por um alto-falante e, em seguida, captado novamente para ser novamente amplificado. No fim, o sistema começa a oscilar e continua a “uivar” até o volume ser reduzido. A realimentação ocorre quando o som do alto-falante chega ao microfone tão ou mais alto do que o som que chega diretamente da fonte sonora original (orador, cantor, etc.).
O microfone correto atenuará esse problema. Um microfone sem picos na resposta é o melhor, já que a realimentação ocorrerá mais facilmente nas freqüências onde existem picos. Um bom omnidirecional funcionará bem em algumas situações, mas onde existir uma elevada probabilidade de realimentação, sempre é preferível um cardióide. Quando o som do alto-falante vier principalmente de uma única direção (em vez de refletido de todas as paredes, tetos, etc.), o ponto de nulo de um microfone cardióide (ou outro padrão direcional) pode ser apontado para minimizar a captação do som do alto-falante.
A distância também é outro fator. Deslocar o microfone (ou o alto-falante) para tornar o trajeto acústico mais longo muitas vezes pode reduzir a realimentação. Aproximar o microfone da fonte sonora pretendida também ajudará. De modo geral, o microfone deve sempre ser colocado por trás dos alto-falantes.
Interferência de fase acústica — múltiplos microfones
A interferência de fase acústica ocorre quando o mesmo som chega a dois ou mais microfones adjacentes em momentos diferentes. Isso acontece, por exemplo, quando dois microfones são colocados em um suporte para leitura como na Figura 11. Como estão afastados, o som da fonte certamente chegará aos dois microfones em momentos diferentes. As curvas da Figura 12 mostram os efeitos das destrutivas interferências de onda que isso causa quando os microfones são combinados. Os resultados dessas degradações de resposta podem não ser apenas baixa qualidade de áudio, mas também problemas de realimentação.
Uma solução óbvia para esse problema com o microfone para suporte de leitura seria utilizar apenas um microfone. Isso não apenas melhora a qualidade do som, como também reduz o orçamento do microfone para suporte de leitura em aproximadamente 50%! Algumas vezes pode ser desejável ter um segundo microfone como parte de um sistema de reserva ou “redundância”, como em conferências de imprensa. Nesse caso, os dois microfones devem estar localizados diretamente em frente à fonte, tão juntos quanto possível, e somente um deve estar ligado ou “aberto” de cada vez.
A Figura 13 mostra uma outra opção para a combinação de dois microfones em um pódio. Nesse caso, os dois microfones estão posicionados com as respectivas cápsulas tão próximas quanto possível e em um ângulo de “tiro cruzado”. Isso proporciona um ângulo de aceitação global mais amplo, permite combinação em estéreo com excelente compatibilidade para mono e evita amplamente o problema de interferência de fase.
Sempre que for necessário utilizar dois microfones espaçados, a “regra da relação 3:1” é uma boa orientação para o posicionamento. A Figura 14 ilustra essa regra. Na ilustração, o microfone 1 está a 30 cm da fonte sonora. O outro microfone mais próximo no sistema, o microfone 2, deveria ser posicionado a 90 cm ou mais do microfone 1. Se a distância entre a fonte sonora e o microfone 1 alterar para 60 cm, a distância mínima entre os dois microfones deveria ser de, pelo menos, 1,80 m, mantendo-se a relação 3:1.
Interferência de fase acústica — Um único microfone
A interferência de fase acústica também pode ocorrer quando somente um microfone estiver em uso. Isso acontece quando o som é refletido de uma superfície próxima e chega ao microfone um pouco depois do som direto. A adição dos dois sinais pode gerar problemas similares aos encontrados nos arranjos inadequados de múltiplos microfones. Essa interferência de fase será mais perceptível quando o som refletido chegar com um nível de pressão sonora dentro de 9 dB do som direto.
Existem diversas maneiras de eliminar esse problema. Primeiro, tentar aproximar o microfone da fonte sonora. Segundo, afaste o microfone da superfície refletora. Terceiro, use um microfone especialmente configurado para ser posicionado muito perto do plano refletivo (Figura 15). Em um microfone direcional de perfil baixo ou de “placa” , por exemplo, a cápsula do microfone está tão perto da superfície que o som direto e o refletido chegam simultaneamente e se somam, em vez de se cancelarem. Essa técnica pode se mostrar bastante útil na organização de um palco, em uma mesa de conferências ou no altar de uma igreja.
Fonte: http://www.audio-technica.com/cms/site/64e54353852eeeac/index.html
Figuras de Captação
Os microfones omnidirecionais captam o som de todas as direções de maneira praticamente igual. Funcionarão igualmente bem tanto quando apontados para longe quanto apontados na direção do tema, se as distâncias forem iguais. No entanto, até mesmo os melhores modelos omni tendem a se tornar direcionais em freqüências mais elevadas; assim, o som que vem por trás pode parecer um pouco mais “embotado” do que o que vem pela frente, embora pareça igualmente “alto”.
O tamanho físico do microfone omnidirecional tem relação direta com a manutenção de suas características omnidirecionais em freqüências muito elevadas. O corpo do microfone simplesmente bloqueia os comprimentos de onda mais curtos das altas freqüências que chegam por trás. Por isso, quanto menor o diâmetro do corpo do microfone, mais ele pode se tornar verdadeiramente omnidirecional.
Da para visualizar a área de captação assim:
Direcional
Os microfones direcionais são especialmente projetados para responder melhor a sons que vêm pela frente (e por trás, no caso dos bidirecionais), tendendo a rejeitar sons que chegam de outras direções. Esse efeito também varia com a freqüência, e somente os melhores microfones são capazes de proporcionar rejeição uniforme em uma ampla gama de freqüências. Essa capacidade direcional geralmente é resultado de aberturas externas e passagens internas no microfone, que permitem que o som alcance os dois lados do diafragma de maneira cuidadosamente controlada. O som que chega pela frente do microfone ajudará a movimentar o diafragma, enquanto o som que chega pela lateral ou por trás cancelará o movimento.
Os tipos direcionais básicos incluem o cardióide, o subcardióide, o hipercardióide e o bidirecional. Também incluído na categoria geral de microfones direcionais está o microfone de linha ou “shotgun”, um projeto mais complexo que pode proporcionar uma direcionalidade consideravelmente mais elevada do que os quatro tipos direcionais básicos.
Cardióide (180º)
Super Cardióide (127º)
Hiper Cardióide (110º)
Captam com maior eficácia os sons emitidos na sua frente, conforme vai se deslocando do eixo central do microfone, sua captação é reduzida. Desta forma, sons vindos de trás não são captados ou são captados com pequena intensidade.
Shotgun ou Ultra Cardióide
Quando for necessário posicionar microfones a distâncias ainda maiores, os microfones de linha ou “shotgun” são muitas vezes a melhor escolha. Os microfones de linha são excelentes para utilização com vídeo e filmagens, para captar o som quando o microfone precisa estar localizado fora do quadro, isto é, fora do ângulo de visualização da câmera.
O microfone de linha utiliza um tubo de interferência em frente ao elemento para assegurar um cancelamento muito maior do som que chega das laterais.
Como regra geral de projeto, o tubo de interferência de um microfone de linha precisa ser dimensionado para estreitar o ângulo de aceitação e aumentar a distância de trabalho. Embora microfones de linha mais curtos talvez não proporcionem uma distância de trabalho tão grande como suas contrapartes mais longas, seus ângulos de aceitação maiores são preferíveis para algumas aplicações porque não há necessidade de apontar com muita precisão. Alguns microfones “shotgun” utilizam um sistema que apresenta o mesmo desempenho com um tubo de interferência um terço mais curto do que os sistemas convencionais.
Bidirecionais ou “Figura 8?
Captam o som igualmente no eixo da cápsula (0º e 180º), rejeitando o som que chega a 90º e a 270º.
Hemisférico
Não achei o desenho deste, mas é basicamente uma meia lua, ou se preferir, um ominidirecional cortado.
Como soam?
A uma distância de aproximadamente 6 m, em um ambiente absolutamente “morto”, um bom omni e um bom cardióide podem soar de maneira bastante semelhante. Mas, se colocados lado a lado em um ambiente “vivo” (uma igreja grande ou auditório, por exemplo), será possível notar uma diferença imediata. O omni captará todas as reverberações e ecos – o som parecerá muito “vivo”. O cardióide também captará alguma reverberação, mas muito menos, e seu som não se alterará tanto quando comparado ao som do ambiente “morto” (é o “Fator de distância” em ação.)
Se você estiver em um ambiente muito ruidoso e puder apontar o microfone para longe do ruído, uma comparação mostrará que o cardióide apresentará melhor relação entre som desejado ou indesejável do que o omni.
O efeito de proximidade pode ser uma bênção ou uma maldição, dependendo de como é utilizado. Um cantor pode conseguir um som profundo, terreno, ao cantar bem próximo e depois alternar para um som mais penetrante cantando mais alto enquanto afasta o microfone. Esse tipo de utilização criativa exige alguma prática, mas é muito eficiente. Por outro lado, cantar no mesmo volume (sem ter em mente efeitos especiais), aproximando e afastando o microfone, criará problemas de equilíbrio tonal, além das alterações no nível global do microfone. Alguns artistas também gostam de trabalhar sempre bem próximos para “reforçar” uma voz normalmente “suave”.
O efeito de proximidade pode ser utilizado com eficiência para eliminar a realimentação em uma situação de reforço de som. Se um artista trabalhar muito próximo ao microfone e não necessitar do reforço nos sons de baixa freqüência, é possível utilizar um equalizador para diminuir a resposta de baixos do canal. Isso torna o microfone menos sensível à realimentação em freqüências baixas, uma vez que ele agora está menos sensível a qualquer sinal de baixa freqüência que chegue de mais de 30 cm de distância (essa técnica de equalização também ajudará a diminuir o efeito de qualquer ruído devido à movimentação).
Qual padrão é o “melhor”?
A escolha entre um microfone direcional ou omnidirecional pode depender da aplicação (gravação X reforço de som), das condições acústicas, da distância de trabalho exigida e do tipo de som que se deseja obter. Os microfones direcionais podem eliminar ruídos indesejáveis, diminuir os efeitos da reverberação e aumentar o ganho antes da realimentação. Em ambientes com boas condições acústicas, microfones omnidirecionais, adequadamente posicionados, podem preservar o “som” do local de gravação e muitas vezes são preferidos por sua resposta plana e isenção de efeitos de proximidade.
Os microfones omnidirecionais normalmente resistem melhor ao ruído de vento, a ruídos mecânicos ou de movimento do que os microfones direcionais. Os omnis também são menos suscetíveis aos “estalos” causados por certas consoantes explosivas na fala, como “p”, “b” e “t”. Gravadores sérios sem dúvida desejarão ter os dois tipos disponíveis de microfones prontos para todas as situações de gravação.
Algumas Técnicas de Captação Estéreo
ORTF (Office de Radiodiffusion Télévision Française)
Essa é uma técnica que inventaram na década de 60 numa rádio francesa.
Para dar uma boa imagem estéreo os microfones devem ser o mais similares possível. (reparem que estes são cardióides)
Técnica XY
Esta técnica não tem uma imagem muito grande, e também tem melhor resultado com 2 Cardióides.
Faltou na imagem abaixo o ângulo que fica entre 70º a 140º
Aqui uma foto de um Rode que imita isso:
Blumlein
Para esta técnica é necessário ter 2 microfones “Figura 8? formando um ângulo de 90º
MS ou “Mid-Side
Para está técnica você vai precisar de 1 “Figura 8? e um cardióides.
Na falta de “Figura 8? podem ser empregados dois cardióides no lugar, ou seja, 3 no total.
É uma técnica mais avançada que precisa de atenção especial ao sinal do microfone Figura 8.
Decca Tree
Não serve para violão, mas é muito usado para gravar orquestras etc.
Geralmente usavam 3 mic’s ominidirecionais de diafragma pequeno como o Neumann M-50
Phantom Power
O microfone condensador com eletreto não precisa de fonte de alimentação para fornecer tensão de polarização, mas o circuito para casamento de impedâncias com FET no interior do microfone necessita de alguma energia. Esta pode ser fornecida por uma bateria interna de baixa tensão ou por uma alimentação externa “fantasma”.
Alimentação fantasma é uma técnica que fornece uma tensão DC ao microfone através do mesmo cabo blindado de dois condutores que transfere o áudio do microfone. A alimentação fantasma pode ser suprida pelo mixer do microfone ou por uma fonte externa “inserida” na linha entre o microfone e a entrada do mixer. Para que a alimentação fantasma funcione, a linha entre a fonte de alimentação e o microfone precisa ser balanceada em relação ao terra e não pode ser interrompida por dispositivos como filtros ou transformadores, que poderiam transferir o sinal de áudio, mas bloquear a DC. A alimentação fantasma também requer uma conexão contínua ao terra (Pino 1 no conector do tipo XLR) desde a fonte de alimentação até o microfone. A alimentação fornece tensão DC positiva aos dois cabos condutores de sinal e utiliza a blindagem como caminho de retorno ou negativo. Microfones dinâmicos com saída balanceada não são afetados pela presença da alimentação fantasma, já que não há conexão entre a blindagem e qualquer um dos condutores de sinal; conseqüentemente, não existe percurso para a tensão DC.
Há fontes de alimentação fantasmas disponíveis em diversas tensões de saída, desde 9 até 48 volts. Elas podem ser projetadas para operar a partir de tensões de linha AC ou de baterias internas.
Microfones condensadores externamente polarizados ou “discretos” raramente são alimentados por baterias internas. Em vez disso, é utilizada uma fonte de alimentação fantasma para fornecer a tensão de polarização para o elemento e para fornecer energia ao conversor de impedância. Esse tipo é, algumas vezes, chamado de “condensador puro”.
Cabo XLR:
Fonte: http://www.audio-technica.com/cms/site/2053466a7579fbd9/index.html/
Balanceado vs. Não-Balanceado – Tradução de Miguel Ratton
Conexões não-balanceadas empregam dois condutores: um no potencial do aterramento e o outro conduzindo o sinal. Os equipamentos que operam em nível de -10 dBV quase sempre usam conexões não-balanceadas.
Conexões balanceadas empregam dois condutores, cada um conduzindo o mesmo potencial de sinal, mas com polaridade invertida em relação um ao outro. A conexão balanceada pode ter ou não uma referência de aterramento. Se não tiver, é chamada de conexão “flutuante”. Uma conexão balanceada com referência de aterramento requer três condutores, sendo o terceiro o potencial de aterramento (uma conexão flutuante pode também ter um terceiro condutor, mas ele é usado como blindagem e não como potencial de aterramento).
OBS.: O termo “push-pull” também tem sido usado para descrever uma saída balanceada, mas é mais adequado para descrever o tipo de saída de amplificadores de potência, e não circuitos de sinal de linha.
Por que usar conexões balanceadas?
Particularmente em sistemas de sonorização, ou em sistemas complexos de gravação e radiodifusão, as conexões balanceadas são preferenciais porque elas são bem menos suscetíveis a captação de interferência. Os equipamentos profissionais que operam em +4 dBu usualmente (mas nem sempre) possuem entradas e saídas balanceadas. Conexões não-balanceadas podem operar muito bem em sistemas de áudio de pequeno porte, ou em sistemas fixos (permanentes), onde os problemas de loops de terra podem ser eliminados de uma vez, e esquecidos. Em sistemas de sonorização portáteis, é melhor evitar conexões não-balanceadas.
Entradas balanceadas com e sem transformadores
Muito freqüentemente. equipamentos profissionais modernos usam acoplamento direto (e não transformadores). A entrada balanceada com acoplamento direto muitas vezes é chamada de “entrada diferencial”. Uma das desvantagens dos circuitos diferenciais é que eles podem não estar “flutuantes”, e por isso às vezes é preciso adicionar transformadores auxiliares para eliminar o ruído induzido (devido aos loops de terra ou a níveis muito altos de sinais de ruído). As entradas (e saídas) balanceadas algumas vezes são implementadas usando um transformador, que pode ou não possuir um tap central. Quando presente, o tap central em geral não deve ser aterrado. A presença de um transformador não garante o balanceamento do circuito; uma conexão não-balanceada pode estar acoplada por transformador, e uma saída balanceada pode ser desbalanceada se conectada à uma entrada não balanceada.
Como interconectar vários tipos de circuitos
A natureza da saída ativa determina o tipo de cabo que deve ser usado quando aquela saída balanceada é conectada a uma entrada não balanceada. Usualmente deve ser empregado um cabo blindado com dois condutores, permitindo ao cabo permanecer razoavelmente balanceado até a entrada do equipamento não-balanceado. Isso realmente ajuda a cancelar o ruído porque a blindagem drena o ruído para o terra, e não é ela quem conduz o sinal. A resistência finita da blindagem faz com que seja diferente aterrar a blindagem e a parte baixa do cabo na entrada não-balanceada do que aterrá-los na saída do equipamento balanceado.
A Fig.2 ilustra as práticas recomendadas para se manipular conexões balanceadas e não-balanceadas em várias combinações. Há outras formas de fazer, mas estas representam um bom ponto de partida para quem ainda não está bem certo de como fazer.
Quais conectores usar?
A Fig.2 descreve quais circuitos de entrada se ligam a quais circuitos de saída, e se o cabo é de um ou dois condutores, com blindagem. Também é mostrado como a blindagem deve ser conectada (em uma ou outra extremidade do cabo, ou em ambas). Mas a ilustração não mostra os conectores.
Geralmente, não há a escolha quanto ao tipo de conector a usar, pois os equipamentos já determinam isso. Em alguns casos, pode-se ter alternativas, como com conectores de 1/4”, que podem estar disponíveis para dois ou três condutores. É preciso saber previamente, antes de efetuar as conexões. Veja na Fig.3 as sugestões de cabos e conectores para cada caso.
No mercado, há conectores bem feitos, com baixa resistência de contato (e pouca tendência em desenvolver uma resistência a longo prazo), e mal feitos. Eles podem estar bem firmes no cabo, com blindagem e condutores internos bem soldados, e o cabo bem preso à braçadeira do plug. E podem também ser construídos com pouca atenção a esses detalhes. Consulte o vendedor sobre as características construtivas do cabo, e você se certificará de que, no longo prazo, será mais econômico não comprar o cabo mais barato.
Além disso, é possível usar vários tipos de cabos com um determinado conector, e por isso você poderá encontrar cabos melhores ou cabos não tão bons para uma mesma aplicação. O que faz tudo isso complexo é que o “adequado” depende da natureza dos circuitos de entrada e de saída que estão sendo interconectados.
A importância de um bom cabo
Um cabo possivelmente custa menos do que qualquer outro componente do sistema de sonorização (exceto os multi-cabos – “snakes” – que de fato são caros). Claro, pode-se ter dezenas de cabos num único sistema, e o custo até chegar a um valor razoável. Ruídos de “hum”, perda de sinal, ou falhas nas saídas por causa de curto-circuito, tudo isso pode ser causado por um cabo. Nunca tente economizar dinheiro nos cabos.
Todo fio é diferente, assim como nem todos os conectores são feitos da mesma forma. Mesmo que o diâmetro final, calibre do cabo e a montagem em geral seja similar, dois cabos podem ter propriedades elétricas e físicas diferentes, tais como resistência, capacitância e indutância entre condutores, flexibilidade, densidade de blindagem, durabilidade, capacidade de suportar esmagamento, dobramentos, tração, fricção, etc.
Os cabos de microfone devem sempre ter braçadeiras amarrando-os aos plugs.
A melhor blindagem que se pode ter em instalações fixas (permanentes) ou dentro de racks é a blindagem por folha, mas esses cabos não são particularmente fortes e a blindagem se deteriorará caso eles sejam muito flexionados.
As blindagens trançada e enrolada são mais usadas em cabos de microfone e de instrumentos. A trançada é preferida porque a enrolada tende a se abrir quando o cabo é flexionado, o que não só degrada a densidade de blindagem, mas também causa ruído no microfone.
Se a capacitância do cabo se altera quando este é flexionado, isso pode modificar o nível de ruído induzido. Esse é o maior problema com a alimentação “phantom power” em cabos de microfone, embora isso possa ocorrer em qualquer cabo, e é algo que ninguém deseja num sistema de sonorização. Pode-se evitar esse problema usando-se cabos com material dielétrico (isolante) estável, e com uma blindagem bem trançada que esteja bem presa ao plug, de forma que não ocorram aberturas na blindagem quando o cabo é flexionado. Os cabos de microfone e de instrumentos costumam ter plugs com uma capa de borracha, que dá uma boa pegada e é flexível numa faixa ampla de temperatura. Também se usa para isso vinil de boa qualidade.
Alguns cabos com um condutor e blindagem parecem similares aos cabos coaxiais usados para sinal de TV e rádio (ex: RG-58, RG-59), mas existe uma diferença maior. Os cabos coaxiais para uso com rádio-freqüência (RF) geralmente possuem condutor central rígido (ou condutor feito com poucos fios grossos), e sua capacitância é bem diferente da dos cabos de áudio O cabo coaxial também é menos flexível, por isso não use cabos de RF para aplicações de áudio.
Cabos sem blindagem e cabos para caixas acústicas
A blindagem adiciona capacitância, massa, peso e custo a um cabo, e por isso algumas pessoas tentam evitá-la. Isso é aceitável no caso de linhas telefônicas, mas jamais considere a possibilidade de usar cabos sem blindagem para microfones ou instrumentos.
Nas caixas acústicas, o nível de sinal é tão alto que o ruído eletromagnético é insignificante e por isso pode-se usar cabos sem blindagem. Na verdade, cabos blindados em caixas acústicas apresentam uma reatância maior e podem induzir a oscilações parasitas!
Leia também Sound Reinforcement Handbook, de Gary Davis e Ralph Jones, 2a. edição revisada, fev/1990, publicada por Hal Leonard Publishing Co.
© 1992 Yamaha Corporation of America
Tradução: Miguel Ratton
Este artigo foi publicado no music-center.com.br em 2003