geber ramalho e osman gioia 1 microfones: funcionamento e características tipos de microfones e seu...
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Geber Ramalho e Osman Gioia
Microfones: funcionamento e características
Tipos de microfones e seu funcionamento
Características fundamentais
acessórios
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Cadeia de gravação/reprodução
funções dos microfones:• captação do som• controle acústico
Técnico:• saber escolher e posicionar
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Microfone
Definição • dispositivo que converte sinais acústicos (ondas
sonoras) em sinais elétricos. Transdutor acústico-elétrico
Funcionamento: Duas operações• onda sonora pressiona o diafragma, superfície
capaz de sofrer pequenos deslocamentos para frente e para traz reproduzindo o movimento das partículas do ar
• o movimento do diafragma causa uma variação correspondente em uma propriedade de um circuito elétrico
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Tipo de conversão tipo de microfone
Eletrodinâmica ou eletromagnética• microfones dinâmicos (bobina móvel e fita)
Eletrostática• microfones capacitivos (condensador)
Piezoelétrica• microfones a cristal e microfones cerâmicos
Resistência de contato variável• microfones de carvão (telefone)
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Microfone capacitivo
Dielétrico de ar
Diafragma
Backplatecapacitor
• A pressão do ar desloca o diafragma, • que modifica a espessura do dielétrico,• que modifica a a capacitância• que produz uma (fraca) corrente elétrica variável• que é amplificada
----
++++
Tensão contínua (DC)
corrente
Pré-amplificador
Phanton power 48V
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Dinâmico: Bobina móvel
• A pressão do ar desloca o diafragma, • que movimenta a bobina• que faz variar o campo magnético dentro dela• que induz uma corrente elétrica variável na bobina
SN imã
Bobina
Diafragma
corrente
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Dinâmico: De fita
N S
imã
imã
Fita metálica
Vista superior
polos
• A pressão do ar desloca a fita, • que faz variar o campo magnético atravessando-a• que induz uma tensão variável nas bordas da fita
corrente
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Microfone de carvão (de telefone)
corrente
-+
• A pressão do ar desloca o diafragma, • que faz variar a densidade de partículas• que varia a resistência elétrica• que faz variar a corrente
diafragma
Partículas de carvão
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Outros microfones
Microfone de cerâmica e Microfone de cristal• ambos baseado no efeito piezoelétrico: • deformação => corrente
Microfones especiais• de superfície (contorno)• miniatura• estéreo
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Características dos microfones
• Direcionalidade
• Resposta em freqüência
• Efeito proximidade
• Nível máximo de pressão sonora
• Sensibilidade
• Resposta a transitórios
• Impedância
• Nível de saída
• Robustez mecânica
• alimentação e polaridade da saída
• etc.
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Operação do diafragma
Microfones de pressão• qualquer diafragma exposta à onda sonora em um
único lado• ex. bobina móvel, capacitivo, etc.
Microfones de velocidade (gradiente de pressão)• o diafragma é exposto à onda sonora de ambos os
lados• seu movimento depende da diferença de pressão, ou
seja, da velocidade instantânea da onda sonora• ex. Microfone de fita
– pode ser usado por dois cantores, instrumentistas ou grupos simultaneamente
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Direcionalidade
Dependendo da resposta às diferentes direções de incidência do som, os microfones podem ser:
1) Omnidirecionais• captam igualmente sons de todas a direções
– ex. microfone do console
2) Unidirecionais• captam som somente de uma direção• dividem-se em cardióide, super-cardióide, hiper-
cardióide e shot-gun
3) Bidirecionais (figure 8)• captam som de duas direções opostas
Diagramas polares: omni e bi
Diagramas polares: cardióide e super
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Diagrama polar: hiper-cadióde
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Direcionalidade x tipo de microfone
Capacitor• omnidirecionais• unidirecionais: todas as categorias• bidirecionais
Bobina móvel• omnidirecionais• unidirecionais: todas as categorias
Capacitor• omnidirecionais• unidirecionais: só hiper-cadióide• bidirecionais
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Efeito de proximidade
Os unidirecionais enfatizam os graves quando usados perto da fonte sonora
• legal para bateria mas ruim para voz e outros• solução: cortar graves na mesa ou usar microfones com
“low cut” embutido
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Resposta em freqüência
Observação
• Como o microfone é o primeiro elo da cadeia, a
resposta de freqüência deve ser adequada!
Três fatores afetam a fidelidade de reprodução
• Faixa de freqüência: quanto mais extensa mais fiel
• Resposta suave: não deve possuir picos ou vales
abruptos em nenhuma freqüência
• Resposta plana: a resposta deve permanecer no
mesmo nível durante toda a faixa de freqüência. A
reposta será a mesma para qualquer freqüência
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Resposta em freqüência Faixa de freqüência
• com tolerância de +/- 3dB, de 50 a 15kHz é razoável, de 40 a 18kHz é ótimo, de 20 a 20kHz é excelente
• mas tudo depende do que se grava• a resposta às baixas freqüências deve se limitar ao do
instrumento
Exemplos (Senheiser)• Os valores são medidos em referência a resposta em
1KHz a 0 dB
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Exemplos (Senheiser)
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Exemplos (Senheiser)
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Como escolher o microfone? (parte I)
Usar omnidirecionais para• captar sons de toda a parte• captar reverberação da sala• diminuir a sensibilidade ao “pop” (explosão) • obter baixo ruído• anular efeito de proximidade• Estender respostas nas baixas (mics. Capacitivos)• gastar menos dinheiro $$
Usar unidirecionais para• captação seletiva• rejeitar acústica da sala (reverberação e eco),
vazamentos (leakage), ruído de fundo e realimentação• obter efeito de proximidade
– obs. o mais popular é o cardióde!
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Sensibilidade
É a medida de eficiência do microfone• para uma mesma fonte sonora, microfones sensíveis
produzem uma sinal de saída mais forte do que os pouco sensíveis
• Mics. pouco sensíveis exigem um maior ganho de entrada da mesa => maior ruído
– Crítico em instrumento acústicos de baixa faixa dinâmica
• No entanto, a sensibilidade não altera a “qualidade” (sound quality)
Medida:• tensão gerada por um tom de 1kHz a 74 dB-SPL
– capacitor: -65dB (alta sensibilidade)– bobina móvel: -75 (média sensibilidade) – fita: -85 (baixa sensibilidade)
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Sensibilidade
Observação importante• cuidado ao usar um microfone de alta sensibilidade
em uma fonte sonora de alta intensidade• isto pode sobrecarregar o pré-amplificador da mesa• nestes casos, use atenuadores (da mesa ou do
microfone - PADs)
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Resposta aos transitórios
Uma boa reposta aos sinais transitórios (rápidos)
implica em clareza, detalhamento, e qualidade.
Neste aspecto...
• o melhor é o Capacitivo– ex. bom para ouvir o “tin” de um chimbal
• Bobina tem baixa resposta– pode ser usado em metais para “cortar as arestas”
• Fita está entre os dois– metais para suavizar, dar som “cheio”,...
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Impedância de saída
A impedância de saída de um microfone pode ser• alta (>10000 ohm) - micros dinâmicos• média (1000-4000 ohm) • baixa (150-600 ohm) - micros capacitivos
– Obs: a impedância é medida a 1kHz
Baixas impedâncias são preferidas• permitem uso de cabos longos sem grande captação
de ruídos e perdas nas altas freqüências• as mesas estão preparadas para tal
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Máximo nível de pressão sonora
Maximum SPL• ponto a partir do qual o microfone distorce (3% de
distorção harmônica)• 120 dB é bom, 135 é muito bom, e 150 é excelente
Neste aspecto• Mics de bobina “agüenta” mais sons fortes e por isto
pode ser usado para percussão (surdo), bateria (bumbo, surdo), amplificadores de guitarra, etc.
• Mics capacitivos saturam antes...
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Outros
Ruído próprio • ruído elétrico que o microfone produz• è geralmente ponderado pela figura-A,que e um filtro
de exclui a resposta em freqüência do ouvido (pouco de baixas e altas freqüências)
Nível de saída• normalmente expresso, a 1kHz, em mV/Pascal, dBm
ou dBV• áudio balanceado: + 4dBm• áudio não-balanceado: -10 dBV
Robustez• Capacitivos são mais frágeis, e Fita mais ainda
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Co
mo
esc
olh
er o
mic
rofo
ne?
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Como escolher o microfone? (parte III)
Mic. Capacitivo• excelente resposta em freqüência• exclente qualidade de reprodução• não é afetado por variações de temperatura• nível de saída reduzido• frágil
Mic. Dinâmico• baixa impedância• bom nível de saída• suporta bem altas pressões sonoras• boa resposta em freqüência e qualidade de
reprodução
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Acessórios
Anti-puff• usado em vocalistas para evitar os puffs (explosões do
tipo letra “b”, “p” e “t”• O anti-puff fica entre a fonte e o microfone
Pedestais (estantes e girafas) e luvas• serve para posicionar os microfones• Deve ter base de metal pesada + mecanismos de
rotação + telescopagem
Aranha (Shock mount)• segura o microfone com material elástico• evita contato direto com os suportes, isolando-o de
choques mecânicos
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Acessórios
Cabos e conectores
Multicabos
Splitters
etc.