Micrófono

Micrófono
	; Diferentes tipos de micrófonos
Símbolo electrónico
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Un micrófono^[a] (vocablo acuñado en el siglo XVIII^[2] a partir del prefijo micro-, «pequeño» y el griego antiguo ϕωνήi - foné, «voz») es un dispositivo de entrada que se usa para transformar las ondas sonoras en energía eléctrica y viceversa en procesos de grabación y reproducción de sonido; consiste esencialmente en un diafragma atraído por un electroimán, que, al vibrar, modifica la corriente transmitida por las diferentes presiones a un circuito. Un micrófono funciona como un transductor o sensor electroacústico y convierte el sonido (ondas sonoras) en una señal eléctrica para aumentar su intensidad, transmitirla y registrarla. Los micrófonos tienen múltiples aplicaciones en diferentes campos como en telefonía,^[3] ciencia, salud,^[4] transmisión de sonido en conciertos y eventos públicos, trasmisión de sonido en medios masivos de comunicación como producciones audiovisuales (cine y televisión), radio, producción en vivo y grabado de audio profesional, desarrollo de ingeniería de sonido, reconocimiento de voz y VoIP.

Actualmente, la mayor�a de los micr�fonos utilizan inducci�n electromagn�tica (micr�fonos din�micos), cambio de capacitancia (micr�fonos de condensador) o piezoelectricidad (micr�fonos piezoel�ctricos) para producir una se�al el�ctrica a partir de las variaciones de la presi�n de aire. Los micr�fonos usualmente requieren estar conectados a un preamplificador antes de que su se�al pueda ser grabada o procesada y reproducida en altavoces o cualquier dispositivo de amplificaci�n sonora.

Historia

Con el tiempo, la humanidad entendi� la necesidad de desarrollar herramientas de comunicaci�n m�s eficientes y de mayor alcance. As�, naci� el deseo de aumentar el volumen de las palabras que buscaban ser transmitidas. El dispositivo de mayor antig�edad para lograr esto data de 600 a. C.; era una m�scara con aperturas bucales que ten�a un dise�o ac�stico especial que incrementaba el volumen de la voz en los anfiteatros.^[5] En 1665, el f�sico ingl�s Robert Hooke fue el primero en experimentar con un elemento como el aire mediante la invenci�n del tel�fono de lata que consist�a en un alambre unido a una taza en cada una de sus extremos.^[6]

En 1827, Charles Wheatstone utiliza por primera vez el vocablo �micr�fono� para describir un dispositivo ac�stico dise�ado para amplificar sonidos d�biles. Entre 1870 y 1880 comenz� la historia del micr�fono y las grabaciones de audio. El primer micr�fono formaba parte del fon�grafo, que en esa �poca era el dispositivo m�s com�n para reproducir sonido grabado, y fue conocido como el primer micr�fono din�mico.

El inventor alem�n Johann Philipp Reis dise�� un transmisor de sonido rudimentario, que utilizaba una tira met�lica unida a una membrana vibrante y produc�a una corriente intermitente. En 1876 Alexander Graham Bell invent� el tel�fono y por primera vez incluy� un micr�fono funcional que usaba un electroim�n. Este dispositivo era conocido como 'transmisor l�quido', con el diafragma conectado a una varilla conductora en una soluci�n de �cido.^[7] Estos sistemas, sin embargo, ofrecieron una captaci�n de sonido de muy baja calidad, lo que incit� a los inventores a seguir v�as alternativas de dise�o.

Micr�fono de carb�n

El primer dispositivo que permiti� una comunicaci�n de calidad fue el micr�fono de carb�n (entonces llamado transmisor), desarrollado independientemente por David Edward Hughes en Inglaterra y Emile Berliner y Thomas Edison en Estados Unidos. Aunque Edison obtuvo la primera patente (despu�s de una larga disputa legal) a mediados de 1877, Hughes logr� demostrar que su dispositivo hab�a sido desarrollado durante a�os, en presencia de muchos testigos. De hecho, la mayor�a de los historiadores lo acreditan con su invenci�n.^[8]^[9]^[10]^[11]

El dispositivo de Hughes estaba formado por gr�nulos de carb�n empaquetados sin compactar en un recipiente donde solo pod�a entrar el aire. Las ondas ac�sticas ejerc�an presi�n sobre las part�culas de carb�n, que reaccionaban y actuaban como un diafragma ejerciendo una resistencia variable al paso de la corriente el�ctrica debido a su contenido en carbono, lo que permit�a una reproducci�n relativamente precisa de la se�al de sonido.^[12] Hizo una demostraci�n de su aparato a la Real Sociedad de Londres magnificando el sonido de insectos a trav�s de una caja de resonancia. La principal desventaja del dispositivo era que con el tiempo perd�a sensibilidad. Contrariamente a lo que hizo el inventor estadounidense Thomas Alva Edison, quien solicit� una patente el 27 de abril de 1877 para su desarrollo,^[13] Hughes decidi� no registrar la patente donando su invenci�n como un regalo para el mundo.^[14]

El micr�fono de carb�n fue el prototipo que dio origen, de forma directa, a los micr�fonos que existen en la actualidad y fue fundamental en el desarrollo de la telefon�a, la radiodifusi�n y la industria del entretenimiento.^[15]

Por su parte, Edison perfeccion� el micr�fono de carbono en 1886, simplific�ndolo, consiguiendo una fabricaci�n de bajo costo, y haci�ndolo muy eficiente y duradero. Se convirti� en la base para los transmisores telef�nicos usados en millones de tel�fonos en todo el mundo.^[10]^[14] Este micr�fono fue empleado en la primera emisi�n de radio de la historia, una actuaci�n en el Metropolitan Opera House en 1910.^[16]

El siguiente paso importante en el dise�o del transmisor estuvo en manos del inventor ingl�s Henry Hunnings. Utiliz� gr�nulos de coque entre el diafragma y una placa met�lica como soporte. Este dise�o se origin� en 1878 y fue patentado en 1879. Este transmisor era muy eficiente y podr�a competir con cualquiera de sus actuales competidores. Su �nico inconveniente era que ten�a una tendencia a perder sensibilidad de captaci�n.^[17]

Otros aportes

En 1916, los Laboratorios Bell desarrollaron el primer micr�fono de condensador.^[18]

Con el crecimiento de la industria musical y la radio en los a�os 1920 se estimul� el desarrollo de los micr�fonos de carb�n de una calidad mayor. En 1920 se inici� la era de los anuncios comerciales en los medios masivos de comunicaci�n. La mayor�a de profesionales en comunicaci�n y los artistas de alto perfil como cantantes y estrellas comenzaron a usar los micr�fonos en sus respectivos campos.

En 1923 se construy� el primer micr�fono de bobina m�vil con un uso pr�ctico. Era denominado el magnet�fono de Marconi-Sykes. Desarrollado por el Capit�n Henry Joseph Round, fue utilizado en los estudios de la BBC de Londres.^[19] Esta versi�n de micr�fono fue mejorada en 1930 por Alan Blumlein y Herbert Holman, quienes desarrollaron el HB1A, el mejor micr�fono en su momento.^[20] En el mismo a�o, se lanz� al mercado el micr�fono de cinta, otro tipo de micr�fono electromagn�tico, que se cree fue desarrollado por Harry F. Olson mediante el uso de ingenier�a inversa en un altavoz antiguo.^[21]

En 1931 la Western Electric present� el primer micr�fono din�mico, el modelo 600, serie 618.

A trav�s de los a�os, estos micr�fonos fueron desarrollados por varias empresas, las mayores aportaciones a esta tecnolog�a los hizo la compa��a RCA, que introdujo grandes avances en el control de patr�n polar, para dar direccionalidad a la captación del micrófono. Debido al auge del cine y la televisión, se incrementó la demanda de micrófonos de alta fidelidad y una mayor direccionalidad. El primer micrófono que se desarrolló para la industria del cine fue el PB17. Era un cilindro de aluminio de 17 pulgadas de largo y 6 pulgadas de diámetro, su estructura estaba magnetizada y utilizaba un electroimán que requería una corriente de seis voltios y un amperio.

Ya en 1947 se produce un evento importante para la historia del micrófono: se fundó la AKG en Viena, una empresa austríaca que empezó a fabricar accesorios profesionales de audio, en especial micrófonos y auriculares. Y en 1948 Neumann lanzó el micrófono de válvulas U47, el primer micrófono de condensador con patrón polar conmutable entre cardioide y omnidireccional. Acabó convirtiéndose en todo un clásico para grabar voces desde que se supo que Frank Sinatra se negaba a cantar sin su U47.

En 1962 Hideo Matsushita estableció la empresa Audio-Technica Corporation en Tokio. La compañía lanzó los modelos AT-1 y AT-3MM de cápsulas estereofónicas y empezó a suministrar cápsulas a fabricantes de audio. Posteriormente, en 1978, Audio-Technica lanzó los auriculares de condensador ATH-8 y ATH-7. Estos auriculares ganaron diversos premios. Este año también se produjo el desarrollo y lanzamiento de la Serie 800 de micrófonos, y la creación de Audio-Technica Ltd. en Leeds, Inglaterra

El fabricante Electro-Voice respondió a las demandas de la industria del cine desarrollando el "Shotgun microphone" o "Micrófono Boom" en 1963, que ofrecía una captación de audio con mayor enfoque gracias que era unidireccional.

Durante la segunda mitad del siglo XX el desarrollo en tecnología de micrófonos avanzó rápidamente, cuando los Hermanos Shure lanzaron al mercado los modelos SM58 y SM57. La compañía Milab fue pionera en la era digital al lanzar en 1999 el DM-1001.^[22] Las investigaciones más recientes incluyen el uso de fibras ópticas, láser e interferómetros.

Componentes y estructura

Diafragma

Es la parte más delicada de un micrófono. En algunos lugares también recibe el nombre de «pastilla», aunque generalmente este término se refiere al dispositivo que capta las vibraciones en los instrumentos como, por ejemplo, en una guitarra eléctrica. El diafragma es una membrana que recibe las vibraciones sonoras y está unido al sistema que transforma estas ondas en electricidad.

Dispositivo transductor (elemento o cápsula)

El dispositivo transductor sensible de un micrófono se llama «elemento» o «cápsula». Esta cápsula microfónica puede estar construida de diferentes maneras y, dependiendo del tipo de transductor, se pueden clasificar los micrófonos como dinámicos, de condensador, de carbón o piezoeléctricos.

Rejilla

Protege el diafragma. Evita tanto los golpes de sonido (las “p” y las “b”) como los daños físicos causados por alguna caída.

Carcasa

Es el recipiente donde se colocan los componentes del micrófono. En los de mano, que son los más comunes, esta carcasa es de metales poco pesados, ligeros de portar pero resistentes a la hora de proteger el dispositivo transductor.

Tipos de micrófono

Los micrófonos son clasificados según su tipo de transductor, ya sea de condensador o dinámico, y por sus características direccionales. A veces, otras características tales como el tamaño de diafragma, el uso previsto o la orientación de la entrada de sonido principal se utilizan para clasificar el micrófono.

Micrófono de condensador

El «micrófono de condensador» fue inventado en los Laboratorios Bell en 1916 por Edward Christopher Wente.^[23] También llamado «micrófono electroestático» o «micrófono de capacitancia» , en este tipo de micrófonos el diafragma actúa como una placa que «condensa» las vibraciones de las ondas sonoras, que producen cambios debido a la variación de la distancia que hay entre el diafragma y la placa. Hay dos tipos, dependiendo del método de extracción de la señal de audio desde el transductor: micrófonos de polarización de CC, y micrófonos de condensador de frecuencia de radio (RF) o de onda corta.

En un micrófono de polarización de CC, las placas son sesgadas con una carga fija (Q). La tensión que existe entre las placas del condensador cambia con las vibraciones en el aire (de acuerdo con la ecuación de la capacitancia ${C}={Q \over V}$ , donde Q = carga en culombios, C = capacitancia en faradios y V = diferencia de potencial en voltios). La capacitancia de las placas es inversamente proporcional a la distancia entre ellas para un condensador de placas paralelas. El montaje de placas fijas y móviles se llama un «elemento» o «cápsula».

En el condensador se mantiene una carga casi constante. Con los cambios de capacitancia, la carga a través del condensador cambia muy ligeramente, pero a frecuencias audibles es sensiblemente constante. La capacitancia de la cápsula (alrededor de 5 a 100 pF) y el valor de la resistencia de polarización (100 mO a decenas de GΩ) forman un filtro que es de paso alto para la señal de audio, y de paso bajo para la tensión de polarización. Téngase en cuenta que la constante de tiempo de un circuito RC es igual al producto de la resistencia y la capacitancia.

Dentro del marco de tiempo de la variación de la capacidad (tanto como 50 ms a 20 Hz de una señal de audio), la carga es prácticamente constante y el voltaje a través del condensador cambia instantáneamente para reflejar el cambio en la capacitancia. El voltaje a través del condensador varía por encima y por debajo de la tensión de polarización. La diferencia de voltaje entre el sesgo y el condensador se detecta a través de la resistencia en serie. El voltaje a través del resistor es amplificado para mejorar su rendimiento o para su grabación. En la mayoría de los casos, la electrónica del propio micrófono contribuye a la ganancia de tensión, de forma que el diferencial de tensión es bastante significativo, hasta de varios voltios para niveles de sonido altos. Como se trata de un circuito de muy alta impedancia, la ganancia de corriente solo es la necesaria para modificar la tensión constante de referencia.

Micrófono de condensador RF

Utilizan una tensión de RF comparativamente baja, generada por un oscilador de bajo ruido. La señal del oscilador o bien puede ser modulada en amplitud por los cambios de capacitancia producidas por las ondas de sonido al mover el diafragma o cápsula, o la cápsula puede ser parte de un circuito resonante que modula la frecuencia de la señal del oscilador. La demodulación produce una señal de frecuencia de audio de bajo ruido, con una impedancia de fuente muy baja. La ausencia de una tensión de polarización alta permite el uso de un diafragma con la tensión más baja, que puede ser utilizado para lograr la respuesta de frecuencia más amplia debido a una mayor sensibilidad. Los resultados del proceso de polarización de RF en una cápsula de impedancia eléctrica más baja, permite que los micrófonos de condensador de RF pueden funcionar en condiciones climáticas húmedas, que podrían crear problemas en los micrófonos que utilizan una corriente de referencia-DC con superficies aislantes contaminadas. La serie de micrófonos Sennheiser "MKH" utiliza la técnica de empuje de RF.

Los micrófonos de condensador abarcan toda la gama de transmisores de telefon�a, as� como para otros usos, desde los micr�fonos de karaoke de bajo costo hasta los micr�fonos de grabaci�n de alta fidelidad. Por lo general, producen una se�al de audio de alta calidad y ahora son la elecci�n habitual de laboratorios y estudios de grabaci�n. La idoneidad inherente de esta tecnolog�a se debe a la masa muy peque�a que debe ser movida por la onda sonora incidente, a diferencia de otros tipos de micr�fonos que requieren que la onda de sonido realice un mayor trabajo mec�nico. Requieren una fuente de alimentaci�n, bien a trav�s de las entradas de micr�fono en el equipo como alimentaci�n auxiliar o de una peque�a bater�a. Esta corriente es necesaria para el establecimiento de la tensi�n de placa del condensador de potencia, y tambi�n es necesaria para alimentar la electr�nica de micr�fono (conversi�n de impedancia en el caso de micr�fonos electret y polarizadas-DC, demodulaci�n o detecci�n en el caso de micr�fonos RF/HF). Los micr�fonos de condensador tambi�n est�n disponibles con dos diafragmas que pueden ser conectados el�ctricamente para proporcionar una gama de patrones polares (v�ase m�s adelante), como cardioide, omnidireccional, y en forma de ocho. Tambi�n es posible variar el patr�n continuamente con algunos micr�fonos (por ejemplo el R�de NT2000 o el CAD M179).

Un micr�fono de v�lvula es un micr�fono de condensador que utiliza un tubo de vac�o amplificador (v�lvula). Siguen siendo populares entre los entusiastas del sonido procesado por v�lvulas de vac�o.

Micr�fono de condensador Electret

Un micr�fono electret es un tipo de micr�fono condensador inventado por Gerhard Sessler y Jim West en los Laboratorios Bell en 1962. La aplicaci�n de una carga externa descrita anteriormente en los micr�fonos de condensador se sustituye por una carga permanente en un material electret, un material ferroel�ctrico que ha sido permanentemente cargado el�ctricamente o polarizado. El nombre proviene de electrostatic y magnet; una carga est�tica se mantiene asociada en un electret por la alineaci�n de las cargas est�ticas en el material, de la misma forma en que un im�n el magnetismo se hace permanente mediante la alineaci�n de los dominios magn�ticos en una pieza de hierro.

Debido a su buen funcionamiento y facilidad de fabricaci�n, por lo tanto, de bajo coste, la gran mayor�a de los micr�fonos hechos hoy en d�a son micr�fonos electret; un fabricante de semiconductores estima que la producci�n anual es de m�s de mil millones de unidades. Casi todos los tel�fonos celulares, ordenadores, PDA y auriculares-micr�fonos son del tipo electret. Se utilizan en muchas aplicaciones, desde la grabaci�n de alta calidad y de solapa, hasta en los micr�fonos incorporados en peque�os dispositivos de grabaci�n de sonido y tel�fonos. Aunque los micr�fonos electret fueron considerados inicialmente de baja calidad, los mejores modelos de estos micr�fonos pueden ahora competir con los modelos de condensadores tradicionales en todos los aspectos y pueden incluso ofrecer una mayor estabilidad a largo plazo y la respuesta ultra-plana necesaria para un micr�fono de medici�n. A pesar de no requerir tensi�n de polarizaci�n, como otros micr�fonos de condensador, a menudo contienen un sistema integrado preamplificador que requiere de energ�a (a menudo llamado incorrectamente potencia o sesgo de polarizaci�n). Este preamplificador es frecuentemente una alimentaci�n fantasma para el refuerzo de sonido y aplicaciones de estudio. Algunos micr�fonos monof�nicos dise�ados para computadoras personales (PC), a veces llamados micr�fonos multimedia, utilizan un conector de 3,5 mm, como se usa por lo general, sin toma de potencia, para los equipos estereof�nicos; el conector, en lugar de llevar la se�al para un segundo canal, lleva la potencia el�ctrica a trav�s de una resistencia de (normalmente) un suministro de 5 V en el ordenador. Los micr�fonos estereof�nicos utilizan el mismo conector; no hay forma obvia de determinar qu� sistema es utilizado por equipos y micr�fonos.

Solo los mejores micr�fonos electret pueden rivalizar en t�rminos de nivel de ruido y calidad con otros tipos de micr�fonos de calidad. Por el contrario, se prestan a la producci�n en masa de bajo costo con unas prestaciones aceptables, lo que ha propiciado su uso masivo en todo tipo de dispositivos.

Micr�fono din�mico

Los micr�fonos din�micos (tambi�n conocidos como micr�fonos magneto-din�micos) trabajan a trav�s de la inducci�n electromagn�tica. Son robustos, relativamente baratos y resistentes a la humedad. Esto, junto con su potencial de alta ganancia antes de la retroalimentaci�n, los hace ideales para su uso en el escenario.

Los micr�fonos de bobina m�vil utilizan el mismo principio din�mico que es utilizado en un altavoz, pero invertido. Una peque�a bobina de inducci�n m�vil, situada en el campo magn�tico de un im�n permanente, est� unida a la membrana. Cuando el sonido entra a trav�s de la rejilla del micr�fono, la onda de sonido mueve el diafragma, desplazando la bobina que se mueve en el campo magn�tico, que a su vez produce una variaci�n de corriente en la bobina a trav�s de la inducci�n electromagn�tica. Una sola membrana din�mica no responde linealmente a todas las frecuencias de audio. Algunos micr�fonos por esta raz�n utilizan m�ltiples membranas para las diferentes partes del espectro de audio y luego se combinan las se�ales resultantes. Combinar correctamente las m�ltiples se�ales es dif�cil, y los dise�os capaces de hacerlo son raros y tienden a ser caros. Por otra parte, existen varios dise�os que se dirigen m�s espec�ficamente a partes aisladas del espectro de audio. El AKG D 112, por ejemplo, est� dise�ado para responder a los sonidos graves en lugar de los agudos. En la ingenier�a de audio, se utilizan a menudo varios tipos de micr�fonos al mismo tiempo para obtener el mejor resultado.

Micr�fono de cinta

Los micr�fonos de cinta utilizan una cinta delgada de metal (por lo general corrugada), suspendida en un campo magn�tico. La cinta est� conectada el�ctricamente a la salida del micr�fono, y su vibraci�n dentro del campo magn�tico genera la se�al el�ctrica. Los micr�fonos de cinta son similares a los micr�fonos de bobina (ambos producen sonido por medio de la inducci�n magn�tica). Detectan el sonido en un patr�n bidireccional (tambi�n llamado en forma de ocho, como en el diagrama de abajo) porque la cinta est� abierta en ambos lados, y porque tiene poca masa, por lo que responde a la velocidad del aire en lugar de a la presi�n del sonido. Aunque la parte delantera sim�trica y la pastilla trasera pueden ser una molestia en la grabaci�n est�reo normal, el rechazo del lado de alta se puede utilizar ventajosamente mediante la colocaci�n de un micr�fono de cinta horizontal, por ejemplo, por encima de los platillos de una bater�a, de modo que el l�bulo trasero recoge �nicamente el sonido de los platillos. Las figuras cruzadas en forma de 8 o pares Blumlein, est�n ganando popularidad en la grabaci�n estereof�nica, y la disposici�n de la respuesta de un micr�fono de cinta con forma de ocho es ideal para esa aplicaci�n.

Otros patrones direccionales se pueden producir confinando un lado de la cinta en una trampa ac�stica o deflector, lo que permite que el sonido llegue de un solo lado. El cl�sico micr�fono RCA Tipo 77-DX tiene varias posiciones externamente ajustables del deflector interno, lo que permite la selecci�n de varios patrones de respuesta que van desde la "forma de ocho" a "unidireccional". Estos micr�fonos de cinta mayores, algunos de los cuales siguen ofreciendo una reproducci�n de sonido de alta calidad, fueron en su momento muy valorados por esta raz�n, pero solo pod�an obtener una buena respuesta de baja frecuencia cuando la cinta permanec�a correctamente suspendida, lo que les hizo relativamente fr�giles. Los materiales utilizados en la cinta se han modernizado, incluyendo nuevos nanomateriales, lo que ha permitido hacer estos micr�fonos m�s fiables, e incluso mejorar su rango din�mico efectivo en las frecuencias bajas. Las pantallas anti-viento de protecci�n pueden reducir el peligro de da�ar una cinta antigua, y tambi�n reducir las explosiones sonoras en la grabaci�n. Las pantallas de viento correctamente dise�adas producen una atenuaci�n de agudos insignificante. Al igual que otros tipos de micr�fono din�mico, los micr�fonos de cinta no requieren alimentaci�n auxiliar; de hecho, este voltaje puede da�ar algunos micr�fonos de cinta antiguos. Algunos nuevos dise�os modernos de micr�fonos de cinta incorporan un preamplificador y, por lo tanto, requieren alimentaci�n auxiliar. Los circuitos de los micr�fonos de cinta pasiva modernos, es decir, los que no tienen el preamplificador mencionado, est�n dise�ados espec�ficamente para resistir el da�o a la cinta y al transformador de alimentaci�n auxiliar. Tambi�n hay nuevos materiales de cinta disponibles que son inmunes al viento, a las explosiones sonoras y a la alimentaci�n auxiliar.

Micr�fono de carbono

Un micr�fono de carbono, tambi�n conocido como micr�fono de bot�n, utiliza una c�psula o bot�n que contiene gr�nulos de carb�n prensado entre dos placas de metal como los micr�fonos de Berliner y Edison. Aplicando un voltaje a trav�s de las placas de metal, provoca que una peque�a corriente el�ctrica fluya hacia el carbono. Una de las placas, el diafragma, vibra en sinton�a con las ondas de sonido incidente, aplicando una presión variable a los gránulos de carbón. El cambio de presión deforma los gránulos, causando que el área de contacto entre cada par de gránulos adyacentes cambie, y esto provoca que la resistencia eléctrica de la masa de gránulos cambie. Los cambios en la resistencia produce un cambio correspondiente en el flujo de corriente a través del micrófono, produciendo la señal eléctrica. Hubo una época en que los micrófonos de carbono fueron usados comúnmente en telefonía; tienen una calidad de reproducción de sonido extremadamente baja y un rango de respuesta de frecuencias muy limitado, pero son dispositivos muy robustos. El micrófono de Boudet, que utiliza bolas de carbono relativamente grandes, fue similar a los micrófonos de botón de carbono granular.

A diferencia de otros tipos de micrófonos, el micrófono de carbono también puede ser utilizado como un tipo de amplificador, usando una pequeña cantidad de energía eléctrica. En su inicio, los micrófonos de carbono se utilizaban como repetidores telefónicos, haciendo posible las llamadas de larga distancia en la era anterior a los tubos de vacío. Estos repetidores trabajan mecánicamente, acoplando un receptor telefónico magnético al micrófono de carbono: la débil señal del receptor era transferida al micrófono, donde era modulada en una fuerte corriente eléctrica, produciendo a su vez una fuerte señal eléctrica para enviar por la línea. Una consecuencia de este efecto amplificador era la oscilación producida por retroalimentación, resultando en un chillido audible en los primitivos teléfonos de pared cuando el auricular se colocaba cerca del micrófono de carbono.

Micrófono piezoeléctrico

Un micrófono de cristal o piezo micrófono^[24] utiliza el fenómeno de la piezoelectricidad —la capacidad de algunos materiales para producir un voltaje cuando se someten a presión, para convertir las vibraciones en una señal eléctrica—. Un ejemplo de esto es el tartrato de sodio y potasio, que es un cristal piezoeléctrico que funciona como un transductor (en forma de componente extraplano), indistintamente como un micrófono o como un altavoz. Los micrófonos de cristal eran suministrados comúnmente con los equipos de tubos de vacío (válvulas), tales como grabadoras domésticas. Su alta impedancia de salida coincide también con la alta impedancia (típicamente de aproximadamente 10 megaohmios) de la etapa de entrada de los tubos de vacío. Eran difíciles de igualar al comienzo de los equipos transistorizados, pero fueron sustituidos rápidamente por los micrófonos dinámicos durante un tiempo, y más tarde por los pequeños dispositivos de condensador electret. La alta impedancia de los micrófonos de cristal los hizo muy susceptibles a los ruidos parásitos, tanto desde el propio micrófono como desde el cable de conexión.

Los transductores piezoeléctricos se utilizan a menudo como micrófonos de contacto para amplificar el sonido de los instrumentos musicales acústicos, para detectar golpes de tambor, para disparar muestras electrónicas, y para grabar sonido en entornos difíciles, como bajo el agua a alta presión. Las pastillas montadas en guitarras acústicas son generalmente dispositivos piezoeléctricos en contacto con las cuerdas. Este tipo de micrófono es diferente de las pastillas de bobina magnética comúnmente visibles en las típicas guitarras eléctricas, que utilizan la inducción magnética, en lugar del acoplamiento mecánico, para recoger las vibraciones.

Micrófono de fibra óptica

Un micrófono de fibra óptica convierte las ondas acústicas en señales eléctricas mediante la detección de cambios en la intensidad de la luz, en lugar de detectar cambios en la capacitancia o en campos magn�ticos, como con los micr�fonos convencionales.^[25]^[26]

Durante su funcionamiento, la luz de una fuente l�ser viaja a trav�s de una fibra �ptica para iluminar la superficie de un diafragma reflectante. Las vibraciones del sonido del diafragma modulan la intensidad de la luz que refleja el diafragma en una direcci�n espec�fica. La luz modulada se transmite entonces a trav�s de una segunda fibra �ptica a un fotodetector, que transforma la luz de intensidad modulada en audio anal�gico o digital para su transmisi�n o grabaci�n. Los micr�fonos de fibra �ptica poseen un alto rango din�mico y de frecuencia, similar al de los mejores micr�fonos convencionales de alta fidelidad.

Adem�s, no son influidos por campos el�ctricos, magn�ticos, electrost�ticos o radiactivos (esto se llama inmunidad EMI/RFI). El dise�o del micr�fono de fibra �ptica por lo tanto, es ideal para su uso en �reas donde los micr�fonos convencionales son ineficaces o peligrosos, como el interior de turbinas industriales o en el entorno de equipos de resonancia magn�tica (MRI).

Son robustos, resistentes a los cambios ambientales de temperatura y humedad, y se pueden producir para cualquier direccionalidad o adaptaci�n de impedancia. La distancia entre la fuente de luz del micr�fono y su fotodetector puede ser de hasta varios kil�metros sin necesidad de preamplificador o de cualquier otro dispositivo el�ctrico, por lo que los micr�fonos de fibra �ptica son adecuados para la monitorizaci�n ac�stica industrial y la vigilancia.

Se utilizan en �reas de aplicaci�n muy espec�ficas, como la detecci�n de infrasonidos y en la cancelaci�n de ruido. Han demostrado ser especialmente �tiles en aplicaciones m�dicas, permitiendo que puedan comunicarse con normalidad los radi�logos, el personal y los pacientes situados dentro del potente campo magn�tico y del ambiente ruidoso en las salas con equipos de resonancia magn�tica, as� como en las salas de control a distancia.^[27] Otros usos incluyen el monitorizado de equipos industriales y detecci�n, calibraci�n y medici�n de audio, grabaci�n de alta fidelidad y cumplimiento de los niveles sonoros limitados por la ley.^[28]

Micr�fono l�ser

Los micr�fonos l�ser aparecen a menudo en las pel�culas como gadgets de espionaje, ya que pueden ser utilizados para recoger el sonido a distancia desde el equipo de microf�nico. Un rayo l�ser se dirige a la superficie de una ventana u otra superficie plana que se ve afectada por el sonido. Las vibraciones de esta superficie cambian el �ngulo en el que el haz se refleja, permitiendo detectar el movimiento del punto del haz l�ser, que tras regresar al equipo se convierte en una se�al de audio.

En una aplicaci�n m�s robusta y cara, la luz devuelta se divide y alimenta un interfer�metro, que detecta el movimiento de la superficie por los cambios en la longitud del camino �ptico del haz reflejado. Se trata de un desarrollo experimental; puesto que requiere un l�ser extremadamente estable y �pticas muy precisas.

Un nuevo tipo de micr�fono l�ser es un dispositivo que utiliza un haz de l�ser y humo o vapor para detectar las vibraciones sonoras al aire libre. El 25 de agosto de 2009, la patente de Estados Unidos 7.580.533 expedida para un micr�fono de detecci�n de part�culas de flujo basado en el acoplamiento de l�ser y fotoc�lula, con una corriente en movimiento del humo o vapor en la trayectoria del rayo l�ser. Las ondas de presi�n del sonido causan perturbaciones en el humo, que a su vez causan variaciones en la cantidad de luz l�ser que llega al fotodetector. Un prototipo del dispositivo se demostr� en la 127a convenci�n de la Audio Engineering Society en Nueva York del 9 al 12 de octubre de 2009.

Micr�fono l�quido

Los primeros micr�fonos no permitieron reproducir el habla de forma inteligible, hasta que Alexander Graham Bell hizo mejoras incluyendo una resistencia variable entre micr�fono y transmisor. El transmisor l�quido de Bell consist�a en un recipiente de metal lleno de agua con una peque�a cantidad de �cido sulf�rico a�adido. Una onda de sonido provocaba que el diafragma se moviera, forzando que una aguja se moviera hacia arriba y hacia abajo en el agua. La resistencia el�ctrica entre el alambre y el recipiente era entonces inversamente proporcional al tama�o del menisco de agua alrededor de la aguja sumergida. Elisha Gray present� el anuncio de una versi�n con una varilla de bronce en lugar de la aguja. Se presentaron otras variantes y mejoras menores al micr�fono l�quido (ideadas por Majoranna, Chambers, Vanni, Sykes, y Elisha Gray), y Reginald Fessenden patent� su propia versi�n en 1903. Estos fueron los primeros micr�fonos, pero no eran pr�cticos para su aplicaci�n comercial. La famosa primera conversaci�n telef�nica entre Bell y Watson se llev� a cabo utilizando un micr�fono l�quido.

Micr�fono microelectromec�nico (MEMS)

Los micr�fonos del tipo MEMS ("Microelectromechanical systems" en ingl�s), tambi�n son denominados chips microf�nicos o micr�fonos de silicio. Un diafragma sensible a la presi�n se graba directamente en una oblea de silicio mediante t�cnicas de procesamiento de MEMS, y por lo general se acompa�a con un preamplificador integrado. La mayor�a de los micr�fonos MEMS son variantes del dise�o del micr�fono de condensador. Los MEMS digitales se han construido integrados en circuitos anal�gico-a-digital (ADC) en el mismo chip CMOS, haciendo del chip un micr�fono digital completo, m�s f�cilmente incorporable a productos digitales modernos. Los principales fabricantes que producen micr�fonos MEMS de silicio son Wolfson Microelectr�nica (WM7xxx) ahora Cirrus Logic,^[29] Analog Devices,^[30] Akustica (AKU200x), Infineon (producto SMM310), Knowles Electronics, MemsTech (MSMx), NXP Semiconductors (divisi�n comprada por Knowles^[31]), Sonion MEMS, Vesper, Tecnolog�as ac�sticas AAC^[32] y Omron.^[33]

M�s recientemente, ha aumentado el inter�s y la investigaci�n en la fabricaci�n de MEMS piezoel�ctricos, que suponen un cambio de arquitectura y materiales significativo respecto a los dise�os de MEMS existentes, basados en la tecnolog�a del condensador.^[34]

Altavoces como micr�fonos

Un altavoz es un transductor que convierte una se�al el�ctrica en ondas de sonido. Funcionalmente, es lo opuesto a un micr�fono, dado que los altavoces convencionales se construyen de forma muy parecida a un micr�fono din�mico (con un diafragma, la bobina y el im�n), los altavoces en realidad puede trabajar "a la inversa", como micr�fonos. El resultado, sin embargo, es un micr�fono con mala calidad, respuesta de frecuencia limitada (sobre todo en el extremo superior), y una pobre sensibilidad. En la pr�ctica, los altavoces se utilizan a veces como micr�fonos en aplicaciones donde la alta calidad y la sensibilidad no se necesitan, como interfonos, walkie-talkies o videojuegos de chat de voz perif�ricos, o cuando los micr�fonos convencionales son escasos.

Sin embargo, hay al menos otra aplicaci�n pr�ctica de este principio: el uso de un altavoz de tama�o medio colocado muy pr�ximo, frente al pedal del bombo de una bater�a, para actuar como un micr�fono. El uso de altavoces relativamente grandes para transducir fuentes de sonido de baja frecuencia, sobre todo en la producci�n de m�sica, se est� volviendo bastante com�n. Un ejemplo de un producto de este tipo de dispositivo es el Yamaha SUBKICK, un altavoz de graves de 6,5 pulgadas (170 mm) montado frente a los instrumentos de percusi�n. Al poseer una membrana relativamente pesada, no es capaz de transducir altas frecuencias, por lo que la colocaci�n de un altavoz delante de un bombo a menudo es ideal para captar el sonido del bombo. Con menos frecuencia, los micr�fonos en s� mismos se pueden utilizar como altavoces, casi siempre para reproducir sonidos agudos. Los micr�fonos, sin embargo, no est�n dise�ados para manejar la potencias que se requieren habitualmente utilizadas para activar los altavoces. Un ejemplo de tal aplicaci�n fue "s�per tweeter" STC 4001, derivado de un micr�fono. Este dispositivo fue utilizado con �xito en una serie de sistemas de altavoces de alta calidad de la d�cada de 1960 hasta mediados de los a�os 70.

Dise�o y direccionalidad de la c�psula

Los elementos internos de un micr�fono son la principal fuente de diferencias en la direccionalidad. Un micr�fono de presi�n usa un diafragma entre un volumen interno fijo de aire y el ambiente, y responde uniformemente a la presi�n desde todas las direcciones, por lo que se dice que es omnidireccional. Un micr�fono de gradiente de presi�n utiliza un diafragma que est� al menos parcialmente abierto en ambos lados. La diferencia de presi�n entre los dos lados produce sus caracter�sticas direccionales. Otros elementos, como la forma externa del micr�fono y los dispositivos externos, como los tubos de interferencia, tambi�n pueden alterar la respuesta direccional de un micr�fono. Un micr�fono de gradiente de presi�n puro es igualmente sensible a los sonidos que llegan desde adelante o atr�s, pero insensible a los sonidos que llegan desde un lado porque el sonido que llega al frente y atr�s al mismo tiempo no crea gradiente entre los dos. El patr�n direccional caracter�stico de un micr�fono de gradiente de presi�n puro es como una figura en forma de 8. Otros patrones polares se generan al crear una c�psula que combina estos dos efectos de diferentes maneras. El cardioide, por ejemplo, presenta una parte trasera parcialmente cerrada, por lo que su respuesta es una combinaci�n de caracter�sticas de presi�n y gradiente de presi�n.^[35]

Patr�n polar de un micr�fono

(Gr�ficas de los diferentes tipos de patrones polares):

Omnidireccional
Bidireccional o Figura de 8
Subcardiode
Cardioide
Hipercardioide
Supercardioide
Shotgun

La direccionalidad de un micr�fono o patr�n polar indica de qu� manera es sensible a los sonidos que llegan en diferentes �ngulos alrededor de su eje central. Los patrones polares ilustrados anteriormente representan el lugar geom�trico de los puntos que producen la misma salida de nivel de se�al en el micr�fono si un determinado nivel de presi�n sonora (SPL) se genera a partir de ese punto. La forma en que el cuerpo f�sico del micr�fono se orienta en relaci�n con los diagramas depende del dise�o del micr�fono. Para los micr�fonos de gran membrana como en el Oktava (foto superior), la direcci�n hacia arriba en el diagrama polar es generalmente perpendicular al cuerpo del micr�fono, com�nmente conocido como "lado de fuego" o "direcci�n de lado". Para los peque�os micr�fonos de diafragma, como el Shure (tambi�n en la foto de arriba), por lo general se extiende desde el eje del micr�fono com�nmente conocido como "fuego final" o "direcci�n de la parte superior/fin".

Algunos dise�os de micr�fonos combinan varios principios en la creaci�n del patr�n polar deseado. Esto va desde el blindaje del propio alojamiento (lo que significa difracci�n/disipaci�n/absorci�n), hasta combinar electr�nicamente membranas duales.

Omnidireccional

La respuesta de un micr�fono omnidireccional (o no direccional) se considera generalmente que es una esfera perfecta en tres dimensiones. En el mundo real, este no es el caso. Como con los micr�fonos direccionales, el patr�n polar de un micr�fono "omnidireccional" es una funci�n de la frecuencia. El cuerpo del micr�fono no es infinitamente peque�o y, como consecuencia, tiende a interferir en su propio campo con respecto a los sonidos que llegan desde la parte trasera, provocando un ligero aplanamiento de la respuesta polar. Este aplanamiento aumenta a medida que el di�metro del micr�fono (asumiendo que es cil�ndrico) llega a la longitud de onda de la frecuencia en cuesti�n. Por lo tanto, el micr�fono de di�metro m�s peque�o da las mejores caracter�sticas omnidireccionales a altas frecuencias.

La longitud de onda del sonido a 10 kHz es poco m�s de una pulgada (3,4 cm). Los micr�fonos de medici�n m�s peque�os suelen ser de 1/4" (6 mm) de di�metro, lo que pr�cticamente elimina la direccionalidad incluso hasta de las frecuencias m�s altas. Los micr�fonos omnidireccionales, a diferencia de los cardioides, no emplean cavidades resonantes, por lo que pueden ser considerados los micr�fonos "m�s puros" en t�rminos de baja coloraci�n; agregan muy poca distorsi�n al sonido original. Ser sensible a la presi�n puede requerir una respuesta de baja frecuencia muy plana hasta los 20 Hz o por debajo, por lo que los micr�fonos sensibles a la presi�n tambi�n responden mucho menos al ruido del viento y a las oclusivas (velocidad sensible) que los micr�fonos direccionales.

Un ejemplo de un micr�fono no direccional es el modelo "8-Ball", cuyo dise�o es una esfera de color negro.^[36]

Unidireccional

Un micr�fono unidireccional es sensible a los sonidos de una sola direcci�n. El diagrama anterior ilustra varios de estos patrones. En cada diagrama, el micr�fono est� orientado hacia arriba. La intensidad del sonido de una frecuencia particular se mide perimetralmente de 0 a 360�. Los diagramas profesionales muestran estas escalas e incluyen varias gr�ficas con diferentes frecuencias. Los diagramas anteriores solo proporcionan una visi�n general de las formas t�picas de los patrones habituales, y facilitan sus nombres.

Cardioide

El micr�fono unidireccional m�s com�n es el micr�fono cardioide, llamado as� debido a que el patr�n de sensibilidad tiene "forma de coraz�n", es decir, una curva cardioide. La familia de micr�fonos cardioides se utilizan com�nmente como micr�fonos vocales o del habla, ya que son buenos en el rechazo de los sonidos de otras direcciones. En tres dimensiones, el cardioide tiene la forma de una manzana, centrada alrededor del micr�fono que ser�a el "tallo" de la manzana. La respuesta cardioide reduce la captaci�n trasera y desde los lados, ayudando a evitar la retroalimentaci�n de los monitores. Estos micr�fonos son direccionales respecto al gradiente de presi�n del transductor, por lo que ponerlos muy cerca de la fuente de sonido (a distancias de unos pocos cent�metros) se traduce en un refuerzo de los graves. Esto se conoce como el "efecto de proximidad".^[37] El SM58 ha sido el micr�fono m�s utilizado para voces en directo durante m�s de 50 a�os,^[38] lo que demuestra la importancia y la popularidad de los micr�fonos cardioides.

Un micr�fono cardioide es efectivamente una superposici�n de un micr�fono omnidireccional y de un micr�fono en figura en 8. Con esta disposici�n, las ondas sonoras procedentes de la parte de atr�s, la se�al negativa del dispositivo con figura en 8, cancela la se�al positiva del elemento omnidireccional, mientras que para las ondas de sonido que vienen de la parte delantera, los dos se suman entre s�. Un micr�fono hipercardioide es similar, pero con una figura en 8 un poco m�s grande, lo que produce una zona m�s estrecha de sensibilidad frontal y un l�bulo menor de sensibilidad trasera. Un micr�fono supercardioide es similar a uno hiper-cardioide, excepto en que posee una mayor sensibilidad frontal y una trasera todav�a menor. Mientras que cualquier patr�n entre el omnidireccional y la figura en 8 es posible mediante el ajuste de su mezcla, las definiciones comunes afirman que un hipercardioide se produce mediante la combinaci�n de ambos en una proporci�n de 3:1, produciendo sensibilidad nula a 109,5 �, mientras que un supercardioide se genera con una relaci�n 5:3, con sensibilidad nula a 126,9�. El micr�fono sub-cardioide no tiene puntos nulos. Se produce con una relaci�n de aproximadamente 7:3, con un nivel de 3-10 dB entre la toma delantera y la posterior.^[39]^[40]

Bidireccional

Los micr�fonos en "Figura de 8" o micr�fonos bidireccionales, reciben el sonido por igual de las partes delantera y posterior del elemento. La mayor�a de los micr�fonos de cinta son de este tipo. En principio no responden a la presi�n sonara en absoluto, excepto para el cambio de presi�n entre la parte delantera y la parte posterior; desde su llegada, el sonido alcanza la parte delantera y la trasera de igual manera, y no hay diferencia en la presi�n. Por lo tanto, no responden al sonido de esa direcci�n. En t�rminos matem�ticos, mientras que los micr�fonos omnidireccionales son transductores escalares que responden a la presi�n desde cualquier direcci�n, los micr�fonos bidireccionales son transductores vectoriales que responden al gradiente a lo largo de un eje normal al plano del diafragma. Esto tambi�n tiene el efecto de invertir la polaridad de salida para los sonidos que llegan desde el lado posterior.

Shotgun, boom y micr�fonos parab�licos

Los micr�fonos de ca��n son altamente direccionales. Su patr�n direccional tiene un l�bulo muy estrecho en la direcci�n hacia adelante y rechaza el sonido de otras direcciones. Tienen peque�os l�bulos de sensibilidad a la izquierda, a la derecha, y en la parte trasera, pero son mucho menos sensibles en la parte trasera que otros micr�fonos direccionales. Esto es consecuencia de la colocaci�n del elemento en el extremo posterior de un tubo con ranuras cortadas a lo largo del lateral; la cancelaci�n de ondas elimina gran parte del sonido fuera del eje. Debido a la estrechez de su �rea de sensibilidad, los micr�fonos de ca��n se utilizan com�nmente en las c�maras de televisi�n y de cine, en los estadios, y para la grabaci�n de campo de la vida silvestre. Los micr�fonos parab�licos tienen caracter�sticas similares, pero a menudo tienen una respuesta de graves m�s pobre.

Limitadores o "PZM"

Varios enfoques han sido desarrollados para la utilizaci�n eficaz de un micr�fono en espacios ac�sticos no ideales, que a menudo sufren de reflexiones excesivas de una o m�s de las superficies (l�mites) que componen el espacio. Si el micr�fono se coloca en, o muy cerca de, uno de estos l�mites, las reflexiones de superficie no son detectadas por el micr�fono. Inicialmente esto se hizo mediante la colocaci�n de un micr�fono normal adyacente a la superficie, a veces en un bloque de espuma ac�sticamente transparente. Los ingenieros de sonido Ed Long y Ron Wickersham desarrollaron el concepto de colocar el diafragma en paralelo y hacia la frontera. Hasta que la patente expire,^[41] los t�rminos "Pressure Zone Microphone" y "PZM" siguen siendo marcas activas de Crown International, por lo que es preferible utilizar la locuci�n gen�rica �micr�fono de superficie�. Mientras que el micr�fono de superficie se dise�� inicialmente utilizando un elemento omnidireccional, tambi�n es posible montar un micr�fono direccional lo suficientemente cerca de la superficie para obtener algunos de los beneficios de esta t�cnica, al tiempo que conserva las propiedades direccionales del elemento. La marca registrada de Crown de este enfoque se denomina "Phase Coherent Cardioid" o "PCC", pero hay otros fabricantes que emplean esta t�cnica tambi�n.

Aplicaciones de dise�os espec�ficos

Un micr�fono de solapa est� dise�ado para operar con manos libres. Estos peque�os micr�fonos se usan fijados a la ropa de las personas. Originalmente, se sujetaban con un cord�n de seguridad alrededor del cuello, pero m�s a menudo se colocan sobre la ropa con un clip, alfiler, cinta o im�n. El cord�n de solapa puede ocultarse en la ropa y conectarse a un transmisor de radiofrecuencia guardado en un bolsillo o sujetarse a una correa (para uso m�vil), o puede pasar directamente al mezclador (para aplicaciones en las que permanecen en el mismo sitio).

Un micr�fono inal�mbrico transmite el audio como una se�al de radio u �ptica, en vez de a trav�s de un cable. Por lo general, env�a su se�al usando un peque�o transmisor de radio FM a un receptor cercano conectado al sistema de sonido, pero tambi�n puede usar ondas infrarrojas si el transmisor y el receptor est�n a la vista el uno del otro.

Un micr�fono de cer�mica recoge las vibraciones directamente de una superficie s�lida u objeto, a diferencia de las vibraciones de sonido que se transmiten por el aire. Un uso para estos dispositivos es detectar sonidos de un nivel muy bajo, como los de objetos peque�os o el de los insectos. El micr�fono com�nmente consiste en un transductor magn�tico (bobina m�vil), placa de contacto y pin de contacto. La placa de contacto se coloca directamente en la parte vibrante de un instrumento musical u otra superficie, y el pin de contacto transfiere las vibraciones a la bobina. Los micr�fonos de contacto se han utilizado para captar el sonido del latido de un caracol y los pasos de las hormigas. Recientemente se ha desarrollado una versi�n port�til de este micr�fono. Un micr�fono de garganta es una variante del micr�fono de contacto que capta el habla directamente de la garganta de una persona, a la que est� sujeto. Esto permite que el dispositivo se use en �reas con sonidos ambientales que de otra manera har�an que la voz no fuese audible.

Un micr�fono parab�lico utiliza un reflector parab�lico para recolectar y enfocar las ondas de sonido en un receptor microf�nico, de la misma manera que lo hace una antena parab�lica (por ejemplo, un plato satelital) con las ondas de radio. Los usos típicos de este micrófono, que tiene una sensibilidad frontal inusualmente enfocada y puede captar sonidos desde muchos metros de distancia, incluyen grabación de naturaleza, eventos deportivos al aire libre, escuchas clandestinas, investigaciones policiales e incluso espionaje. Los micrófonos parabólicos no suelen utilizarse para aplicaciones de grabación estándar, ya que tienden a tener una baja respuesta de baja frecuencia como efecto secundario de su diseño.

Un micrófono estéreo integra dos micrófonos en una unidad para producir una señal estereofónica. Se usan a menudo para aplicaciones de radiodifusión o grabación de campo, donde sería poco práctico configurar dos micrófonos de condensador separados en una configuración X-Y clásica (véase práctica microfónica) para grabación estereofónica. Algunos de estos micrófonos tienen un ángulo de cobertura ajustable entre los dos canales.

Un micrófono cancelador de ruido es un diseño altamente direccional, ideado para entornos ruidosos. Uno de estos usos es en las cabinas de las aeronaves, donde normalmente se instalan como micrófonos de barbilla junto a los auriculares. Otro uso es en eventos musicales en directo, en escenarios de conciertos con música a elevado volumen, donde son utilizados por los vocalistas de conciertos en vivo. Muchos micrófonos con cancelación de ruido combinan las señales recibidas de dos diafragmas que están en polaridad eléctrica opuesta o se procesan electrónicamente. En los diseños de doble diafragma, el diafragma principal se monta más cerca de la fuente deseada y el segundo se ubica más lejos de la fuente para que pueda recoger los sonidos ambientales que se restarán de la señal del diafragma principal. Después de que las dos señales se hayan combinado, los sonidos que no sean la fuente deseada se reducen considerablemente, lo que aumenta sustancialmente la inteligibilidad del sonido procesado. Otros diseños de cancelación de ruido utilizan un diafragma que se ve afectado por los puertos abiertos a los lados y la parte posterior del micrófono, con una suma de 16 dB de rechazo de los sonidos que están más lejos. Vocalistas como Garth Brooks o Janet Jackson^[42] han utilizado con frecuencia un diseño de auricular con cancelación de ruido de un solo diafragma. Algunos micrófonos con anulación de ruido son micrófonos de garganta.

Técnicas de micrófono estéreo

Artículo principal: Práctica microfónica

Se usan varias técnicas estándar con micrófonos utilizados en sistemas de refuerzo de sonido en actuaciones en vivo, o para grabar en un estudio de sonido o cinematográfico. Mediante la disposición adecuada de uno o más micrófonos, se pueden conservar las características deseables del sonido que se va a recoger, al tiempo que se rechazan los sonidos no deseados.

Alimentación eléctrica

Los micrófonos que contienen circuitos activos, como la mayoría de los micrófonos de condensador, requieren energía para operar los componentes activos. El primero de estos micrófonos utilizaba circuitos de tubo de vacío con una unidad de fuente de alimentación separada, empleando un cable y un conector multipolo. Con el advenimiento de la amplificación de estado sólido, los requisitos de potencia se redujeron en gran medida y se hizo práctico usar los mismos conductores de cable y conector para audio y potencia. Durante la década de 1960 se desarrollaron varios métodos de alimentación, principalmente en Europa. Los dos métodos dominantes se definieron inicialmente en alemán según los estándares DIN 45595 como Tonaderspeisung o T-potencia y DIN 45596 para la alimentación fantasma. Desde la década de 1980, la alimentación fantasma se ha vuelto mucho más común, porque la misma entrada se puede utilizar para micrófonos con y sin alimentación. En los productos electrónicos de consumo tales como cámaras réflex digitales y videocámaras, la «conexión con potencia eléctrica» es más común, para micrófonos que usan un conector de enchufe de teléfono de 3.5 mm. Las fuentes Fantasma (Phanton), T-power y plug-in power se describen en la norma internacional IEC 61938.^[43]

Conectores

Los conectores más comunes utilizados por los micrófonos son:

XLR-3 macho, en micrófonos profesionales.
¼ pulgada (a veces referido como 6.35 mm), un conector de audio analógico usado en los micrófonos para música más económicos, con un conector de teléfono TS asimétrico de 1/4 pulgadas (6.3 mm). Los micrófonos de armónica comúnmente usan una conexión TS de alta impedancia de 1/4 pulgadas (6.3 mm) conectados a amplificadores de guitarra.
3.5 mm (a veces referido como 1/8 minipulgadas), estéreo (y también viene en variedades conocidas como mono) minienchufe de teléfono en cámaras digitales, grabadoras y micrófonos de ordenador.
Universal Serial Bus, que permite la conexión directa a los ordenadores. La electrónica en estos micrófonos alimentados a través de la conexión USB realiza preamplificación y conversión Analógico/Digital antes de que los datos de audio se transfieran a través de la conexión USB.

Algunos micrófonos usan otros conectores, como un XLR de 5 pines o un mini XLR para la conexión a equipos portátiles. Algunos micrófonos de solapa utilizan un conector patentado para conectarse a un transmisor inalámbrico, como un radio pack. Desde 2005, comenzaron a aparecer micrófonos de calidad profesional con conexiones USB, diseñados para la grabación directa para programas de ordenador.

Impedancia

Los micrófonos tienen una característica eléctrica llamada impedancia, medida en ohmios (Ω), que depende de su diseño. En micrófonos pasivos, este valor describe la resistencia eléctrica de la bobina del imán (o mecanismo similar). En los micrófonos activos, este valor describe la resistencia de salida de los circuitos del amplificador. Por lo general, se establece la «impedancia nominal».^[44] La baja impedancia se considera en 600 Ω. La impedancia media se considera entre 600 Ω y 10 kΩ. La alta impedancia es superior a 10 kΩ. Debido a su amplificador electrónico incorporado, los micrófonos de condensador típicamente tienen una impedancia de salida entre 50 y 200 Ω.^[45]

La salida de un micrófono dado entrega la misma potencia ya sea de baja o alta impedancia.^{[cita requerida]} Si un micrófono se fábrica en versiones de alta y baja impedancia, la versión de alta impedancia tiene un voltaje de salida más alto para una entrada de presión de sonido dada, y es adecuado para usar con amplificadores de guitarra de tubo de vacío, por ejemplo, que tienen una impedancia de entrada alta y requieren un voltaje de entrada de señal relativamente alto para superar el ruido inherente de los tubos. La mayoría de los micrófonos profesionales son de baja impedancia, alrededor de 200 Ω o menos. El equipo de sonido profesional de tubo de vacío incorpora un transformador que aumenta la impedancia del circuito del micrófono a la alta impedancia y al voltaje necesario para activar el tubo de entrada. También hay disponibles transformadores de adaptación externos que se pueden usar en línea entre un micrófono de baja impedancia y una entrada de alta impedancia.

Los micrófonos de baja impedancia son preferibles a los de alta impedancia por dos razones: una es que usar un micrófono de alta impedancia con un cable largo produce una pérdida de señal de alta frecuencia debido a la capacitancia del cable, que forma un filtro de paso bajo con la impedancia de salida del micrófono.^{[cita requerida]} El otro es que los cables largos de alta impedancia tienden a captar más señales parásitas en forma de interferencias electromagnéticas. No se producen daños si la impedancia entre el micrófono y otros equipos no coincide; lo peor que puede ocurrir es una reducción en la señal o un cambio en la respuesta de frecuencia.

Algunos micrófonos están diseñados para que su impedancia no coincida con la carga a la que están conectados.^[46] En este caso, puede alterarse su respuesta de frecuencia y causar distorsión, especialmente a niveles altos de presión sonora. Ciertos micrófonos de cinta y dinámicos son las excepciones a este comportamiento, debido a que los diseñadores presuponen que cierta impedancia de carga forma parte del circuito interno de amortiguación electroacústica del micrófono.^[47]

Interfaces de micrófonos digitales

El estándar AES42, publicado por la Audio Engineering Society, define una interfaz digital para micrófonos. Los micrófonos que cumplen con este estándar emiten directamente un flujo de audio digital a través de un conector macho XLR o XLD, en lugar de producir una salida analógica. Los micrófonos digitales se pueden usar con equipos nuevos con conexiones de entrada apropiadas que cumplan con el estándar AES42, o bien a través de un dispositivo de interfaz adecuado. Los micr�fonos con calidad de estudio que operan de acuerdo con el est�ndar AES42 est�n disponibles en las gamas de varios fabricantes.

Mediciones y especificaciones

Comparaci�n de respuesta axial a frecuencias extremas de los micr�fonos Oktava 319 y Shure SM58

Debido a las diferencias en su construcci�n, los micr�fonos tienen sus propias respuestas caracter�sticas al sonido. Estas diferencias producen distintas respuesta para fases y frecuencias no uniformes. Adem�s, los micr�fonos no son uniformemente sensibles a la presi�n del sonido, y pueden aceptar diferentes niveles sin distorsi�n. Aunque para aplicaciones cient�ficas son deseables micr�fonos con una respuesta lo m�s uniforme posible, este no suele ser el caso para la grabaci�n de m�sica, ya que la respuesta no uniforme de un micr�fono puede producir una coloraci�n deseable del sonido. Existe un est�ndar internacional para especificaciones de micr�fonos,^[44] pero pocos fabricantes se adhieren a �l. Como resultado, la comparaci�n de los datos publicados de diferentes fabricantes es dif�cil, porque se usan distintas t�cnicas de medici�n. El sitio web Microphone Data ha recopilado las especificaciones t�cnicas completas con im�genes, curvas de respuesta y datos t�cnicos de los fabricantes de micr�fonos para cada micr�fono actualmente listado, e incluso algunos modelos obsoletos, y muestra los datos para todos en un formato com�n para facilitar la comparaci�n.^[48] Sin embargo, se debe tener cuidado al sacar conclusiones de este u otros datos publicados, a menos que se sepa que el fabricante ha suministrado las especificaciones de acuerdo con la norma IEC 60268-4.

Un diagrama de respuesta en frecuencia muestra la sensibilidad del micr�fono en decibelios en un rango de frecuencias (t�picamente de 20 hercios a 20 kilohercios), generalmente para un sonido perfectamente alineado con el eje del micr�fono (sonido que llega a 0� a la c�psula). La respuesta de frecuencia puede ser de forma orientativa como la siguiente: "30 Hz-16 kHz � 3 dB". Esto se interpreta como un gr�fico casi plano, lineal, entre las frecuencias establecidas, con variaciones en la amplitud no supriores ni inferiores en 3 dB. Sin embargo, no se puede determinar a partir de esta informaci�n lo suaves que son las variaciones, ni en qu� partes del espectro se producen. T�ngase en cuenta que valores declarados com�nmente como "20 Hz-20 kHz" no tienen sentido sin una medida de la tolerancia en decibelios. La respuesta de frecuencia de los micr�fonos direccionales var�a mucho con la distancia desde la fuente de sonido y con la geometr�a de la fuente de sonido. IEC 60268-4 espec�fica que la respuesta de frecuencia se debe medir en condiciones de �onda progresiva plana� (muy lejos de la fuente), pero esto rara vez es pr�ctico. Los micr�fonos para �hablar de cerca� se pueden medir con diferentes fuentes de sonido y distancias, pero no existe un est�ndar y, por lo tanto, no hay forma de comparar datos de diferentes modelos a menos que se describa la t�cnica de medici�n.

El ruido propio, o el nivel de ruido de entrada equivalente, es el nivel de sonido que crea la misma tensi�n de salida del micr�fono en ausencia de sonido. Esto representa el punto m�s bajo del rango din�mico del micr�fono, y es particularmente importante si se desea grabar sonidos que son muy d�biles. La medida a menudo se establece en dB(A), que es el volumen equivalente del ruido en una escala de decibelios ponderada en frecuencia de c�mo escucha el o�do, por ejemplo: "15 dBA SPL" (SPL significa nivel de presi�n sonora relativo a 20 pascales). Cuanto menor sea el n�mero, mejor. Algunos fabricantes de micr�fonos indican el nivel de ruido con el est�ndar ITU-R 468 ruido ponderado, que representa con mayor precisi�n la forma en que percibe el ruido el o�do humano, pero da una cifra de 11-14 dB m�s alta. Un micr�fono silencioso generalmente proporciona 20 dBA SPL o 32 dB SPL 468 ponderado. Los micr�fonos muy silenciosos han existido durante a�os para aplicaciones especiales, como el Br�el & Kjaer 4179, con un nivel de ruido de 0 dB SPL. Recientemente, se han introducido algunos micr�fonos con especificaciones de bajo nivel de ruido en el mercado de estudio / entretenimiento, como los modelos de Neumann y R�de que anuncian niveles de ruido de entre 5-7 dBA. Generalmente, esto se logra alterando la respuesta de frecuencia de la c�psula y la electr�nica para producir menos ruido dentro de la curva A-ponderada, mientras que el ruido de banda ancha puede aumentar.

El SPL m�ximo que el micr�fono puede aceptar se mide para valores particulares de distorsi�n arm�nica (THD), t�picamente del 0,5 %. Esta cantidad de distorsi�n es generalmente inaudible, por lo que se puede usar el micr�fono de forma segura en este SPL sin da�ar la grabaci�n. Ejemplo: "142 Pico de presi�n sonora (a 0,5 % THD)". Cuanto mayor sea el valor, mejor, aunque los micr�fonos con un SPL m�ximo muy alto tambi�n tienen un mayor ruido propio.

El nivel de corte es un indicador importante del nivel m�ximo utilizable, ya que la cifra de 1 % THD generalmente citada bajo SPL m�ximo es realmente un nivel muy leve de distorsi�n, bastante inaudible, especialmente en picos altos breves. El corte es mucho m�s audible. Para algunos micr�fonos, el nivel de corte puede ser mucho mayor que el SPL m�ximo.

El rango din�mico de un micr�fono es la diferencia en SPL entre el suelo de ruido y el SPL m�ximo. Si se establece por s� mismo, por ejemplo, "120 dB", transmite significativamente menos informaci�n que el ruido propio y las cifras SPL m�ximas individualmente.

La sensibilidad indica con qu� eficacia el micr�fono convierte la presi�n ac�stica en voltaje de salida. Un micr�fono de alta sensibilidad crea m�s voltaje y, por lo tanto, necesita menos amplificaci�n en el mezclador o en el dispositivo de grabaci�n. Esta es una preocupaci�n pr�ctica pero no es directamente una indicaci�n de la calidad de un micr�fono, y de hecho el vocablo sensibilidad es un nombre inapropiado, ganancia de transducci�n es quiz�s m�s significativo (o simplemente "nivel de salida") porque la sensibilidad real es generalmente establecida por el ruido base, y demasiada "sensibilidad" en t�rminos de nivel de salida compromete el nivel de corte. Hay dos medidas comunes. El est�ndar internacional (preferido) se f�brica en milivoltios por pascal a 1 kHz. Un valor m�s alto indica una mayor sensibilidad. El m�todo americano m�s antiguo se refiere a un est�ndar de 1 V/Pa y se mide en decibelios simples, lo que se traduce en un valor negativo. De nuevo, un valor m�s alto indica una mayor sensibilidad, por lo que -60 dB es m�s sensible que -70 dB.

Micr�fonos de medici�n

Algunos micr�fonos est�n dise�ados para probar altavoces, medir niveles de ruido y cuantificar una experiencia ac�stica. Estos son transductores calibrados y generalmente se suministran con un certificado de calibraci�n que establece la sensibilidad absoluta contra la frecuencia. La calidad de los micr�fonos de medici�n a menudo se refiere a las designaciones "Clase 1", "Tipo 2", etc., que son referencias no a especificaciones de micr�fono sino a son�metros.^[49] Se adopt� un est�ndar m�s amplio^[50] para la descripci�n del rendimiento de los micr�fonos de medici�n.

Los micr�fonos de medici�n generalmente son sensores escalares de presi�n; exhiben una respuesta omnidireccional, limitada solo por el perfil de dispersi�n de sus dimensiones f�sicas. Las mediciones de intensidad de sonido o potencia de sonido requieren mediciones de gradiente de presi�n, que normalmente se realizan con matrices de al menos dos micr�fonos, o con anem�metros.

Calibraci�n

Art�culo principal: Calibraci�n de micr�fonos de medida

Para realizar una medici�n cient�fica con un micr�fono, se debe conocer su sensibilidad precisa (en voltios por cada pascal). Dado que esto puede cambiar en la vida �til del dispositivo, es necesario utilizar micr�fonos de medici�n calibrados con regularidad. Este servicio lo ofrecen algunos fabricantes de micr�fonos y laboratorios de pruebas independientes certificados. Todo micr�fono de medici�n calibrado es en �ltima instancia trazable seg�n un patr�n primario en un instituto nacional de medici�n, como el NPL en el Reino Unido, el PTB en Alemania y el Instituto Nacional de Est�ndares y Tecnolog�a en los Estados Unidos, que m�s com�nmente calibran utilizando un est�ndar primario de reciprocidad. Los micr�fonos de medici�n calibrados con este m�todo se pueden usar para calibrar otros micr�fonos utilizando t�cnicas de comparaci�n de calibraci�n.

Dependiendo de la aplicaci�n a la que se destinen, los micr�fonos de medici�n se deben probar peri�dicamente (cada a�o o varios meses generalmente) y despu�s de cualquier evento potencialmente da�ino, como ca�das (la mayor�a de estos micr�fonos vienen en estuches acolchados con espuma para reducir este riesgo) o la exposici�n a sonidos m�s all� del nivel aceptable.

Matrices de micr�fonos

Art�culo principal: Matriz de micr�fonos

Una matriz de micr�fonos es cualquier grupo de micr�fonos que funcionan en t�ndem. Poseen muchas aplicaciones:

Sistemas para separar fuentes de voz y el ruido ambiental (especialmente tel�fonos, sistemas de reconocimiento del habla o audífonos).
Sonido envolvente y tecnologías relacionadas.
Localización de objetos por sonido, como por ejemplo su uso militar para localizar la procedencia del fuego de artillería, o la localización y seguimiento de aeronaves.
Grabaciones originales de alta fidelidad.
Conformación de haces de sonido para la detección acústica localizada de tejidos subcutáneos.

Normalmente, una matriz se compone de micrófonos omnidireccionales distribuidos sobre el perímetro de un espacio. Están conectados a un ordenador que registra e interpreta los resultados en una forma coherente.

Protección antiviento y antiestallido acústico

Los protectores antiviento o antiestallido acústico proporcionan un método para reducir el efecto del viento en los micrófonos. Mientras que las pantallas deflectoras brindan protección contra microexplosiones sonoras unidireccionales, los antiviento de gomaespuma protegen del viento la rejilla desde todas las direcciones. Otros sistemas envuelven por completo el micrófono y protegen también su cuerpo. Esto último es importante porque, dado el contenido de baja frecuencia extrema del ruido del viento, la vibración inducida en la carcasa del micrófono puede contribuir sustancialmente a la formación de ruido.

El material de protección utilizado —tela metálica, tela o espuma— está diseñado para tener una impedancia acústica significativa. Las relativamente bajas variaciones de presión del aire de partículas de baja velocidad que constituyen las ondas de sonido pueden atravesar la pantalla con una mínima amortiguación, pero el aire de partículas de alta velocidad es impedido en mayor medida. Aumentar el grosor del material mejora la amortiguación del viento pero también comienza a comprometer el sonido de alta frecuencia. Esto limita el tamaño práctico de pantallas de gomaespuma simples. Mientras que las espumas y las mallas de alambre pueden ser parcial o totalmente autoportantes, las telas suaves y las mallas de tejido requieren permanecer tensadas sobre un bastidor o ser sujetadas con elementos estructurales más gruesos.

Dado que todo el ruido por viento se genera en la primera superficie en que golpea el aire, cuanto mayor sea el espacio entre la periferia del antiviento o pantalla y la cápsula del micrófono, mayor será la atenuación del ruido. Para un antiviento aproximadamente esférico, la amortiguación aumenta aproximadamente el cubo de esa distancia. Por lo tanto, los antiviento más grandes son siempre mucho más eficientes que los más pequeños.^[51] Con los protectores antiviento de canastilla completa hay un efecto de cámara de presión adicional, explicado por primera vez por Joerg Wuttke,^[52] que, para micrófonos de dos puertos (gradiente de presión), permite que la combinación antiviento/micrófono actúe como un filtro acústico de paso alto.

Dado que la turbulencia sobre una superficie es la fuente del ruido del viento, reducir la turbulencia bruta puede aumentar la reducción del ruido. Las superficies lisas aerodinámicamente, y las que evitan que se generen poderosos vórtices, ambas suelen usarse con éxito. Históricamente, el pelaje o pelo artificial ha demostrado ser muy útil para este fin, ya que sus fibras producen microturbulencias y absorben energía en silencio. Si no están protegidos para resistir el viento y la lluvia, las fibras de pelaje o pelo son muy transparentes acústicamente, pero el respaldo de un tejido puede proporcionar una amortiguación significativa. Como material, es difícil de fabricar con consistencia y de mantener en perfectas condiciones. Es por ello que tiende a evitarse su uso (DPA 5100, Rycote Cyclone).^[54]

En el estudio y en el plató, las pantallas deflectoras y los protectores antiviento de espuma pueden ser útiles por razones de higiene y para proteger los micrófonos de la saliva y el sudor. También, con sus colores y personalización pueden ser útiles como identificadores. En su lugar, el protector de canastilla puede contener un sistema de suspensión para aislar al micrófono del ruido producido por los golpes recibidos durante su manejo.

Establecer la eficiencia de la reducción del ruido generado por el viento es una ciencia inexacta, ya que el efecto varía enormemente con la frecuencia y, por lo tanto, con el ancho de banda del micrófono y el canal de audio. A frecuencias muy bajas (10-100 Hz), donde existe una energía por viento masiva, las reducciones son importantes para evitar la sobrecarga de la cadena de audio, particularmente en las primeras fases. Esto puede producir el típico sonido “wump” asociado con el viento, que a menudo es silenciado debido a la limitación del pico de baja frecuencia. A frecuencias más altas - 200 Hz a ~ 3 kHz - la curva de sensibilidad auditiva permite escuchar el efecto del viento como una adición al sonido ambiente, a pesar de que tiene un contenido de energía mucho más bajo. Los antiviento simples pueden permitir que el ruido producido por el viento se reduzca en 10 dB; los mejores pueden lograr una atenuación de más de 50 dB. Sin embargo, también debería indicarse la transparencia acústica, particularmente a alta frecuencia, ya que un nivel muy alto de atenuación del viento podría asociarse con un sonido ensordecido o débil.

Clasificación de los micrófonos

Los micrófonos se pueden dividir según varias clasificaciones:

Según su directividad
Según el transductor
Según su utilidad
Según su calidad

Según la directividad

Como se mencionó en las características hay seis tipos de micrófonos:

Micrófono omnidireccional
Micrófono de zona de presión
Micrófono bidireccional
Micrófono de gradiente de presión
Micrófono unidireccional de interferencia, línea, rifle, cañón o semicañón.
Micrófono parabólico

Según el confinamiento del diafragma

Se establecen tres grupos:

Según su transducción mecánico-eléctrica

Los 6 tipos de micrófonos más importantes son:

Micrófono electrostático: de condensador, electret, etc.
Micrófono dinámico: de bobina y de cinta
Micrófono piezoeléctrico
Micrófono magnetoestrictivo
Micrófono magnético
Micrófono de carbón

Según su utilidad

Existen seis tipos de micrófonos según su uso:

Micrófono de mano o de bastón: Diseñado para utilizarse sujeto con la mano. Está diseñado de forma que amortigua los golpes y ruidos de manipulación.
Micrófono de estudio: No poseen protección contra la manipulación, pero se sitúan en una posición fija y se protegen mediante gomas contra las vibraciones.
Micrófono de contacto: Toman el sonido al estar en contacto físico con el instrumento. Se utiliza también para disparar un sonido de un módulo o sampler a través de un MIDI trigger.
Micrófono de solapa, de corbata o Lavalier. Micrófono en miniatura que posee filtros para evitar las bajas frecuencias que produce el roce del dispositivo con la ropa.
Micrófono inalámbrico: La particularidad de este dispositivo es la posibilidad de utilizarlo sin cable. Pueden ser de solapa o de bastón (de mano). No necesitan el cable al poseer un transmisor de FM (más habitual que uno de AM).
Micrófono mega direccional: Micrófono con una zona de grabación de 50 cm. Sirve para grabar a una sola persona o fuente desde distancias mayores.

Véase también

Alimentación phantom
Alimentación A-B
Caja DI
Grabación estéreo
Línea no balanceada de audio
Línea balanceada de audio
Megáfono
Micrófono estéreo
Micrófono láser
PC 99
Sistemas de alimentación de micrófonos
Tarjeta de sonido
Geófono, sensor de ondas sonoras transmitidas por el terreno.
Hidrófono, sensor de ondas sonoras transmitidas por el agua.
Arco cantante, un micrófono basado en un arco de plasma.
Práctica microfónica, con ejemplos de uso.
Impedancia nominal
Montaje flotante, soporte que suspende el micrófono mediante correas elásticas.
Micrófonos generales

Notas

↑ cuyo acortamiento es «micro».^[1]

Referencias

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Enlaces externos

Información sobre tipo de micrófonos.
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre el micrófono.

Datos: Q46384
Multimedia: Microphones / Q46384

[2] uyo acortamiento es «micro».^[1]

[1] «micro». RAE.

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