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Micrófonos, tipos y utilización practica.
El sonido es la vibración de un medio elástico, bien sea gaseoso, liquido o sólido. Cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, estamos hablando de la sensación detectada por nuestro oído, que producen las rápidas variaciones de presión en el aire por encima y por debajo de un valor estático. Este valor estático nos lo da la presión atmosférica (alrededor de 100.000 pascals) el cual tiene unas variaciones pequeñas y de forma muy lenta, tal y como se puede comprobar en un barómetro. ¿Como son de pequeñas y de rápidas las variaciones de presión que causan el sonido?. Cuando las rápidas variaciones de presión se centran entre 20 y 20.000 veces por segundo (igual a una frecuencia de 20 Hz a 20 kHz) el sonido es potencialmente audible aunque las variaciones de presión puedan ser a veces tan pequeñas como la millonésima parte de un pascal. Los sonidos muy fuertes son causados por grandes variaciones de presión, por ejemplo una variación de 1 pascal se oiría como un sonido muy fuerte, siempre y cuando la mayoría de la energía de dicho sonido estuviera contenida en las frecuencias medias (1kHz - 4 kHz) que es donde el oído humano es mas sensitivo. El sonido lo puede producir diferentes fuentes, desde una persona hablando hasta un altavoz, que es una membrana móvil que comprime el aire generado ondas sonoras. Como hemos visto el sonido se produce como consecuencia de las compresiones y expansiones de un medio elástico, o sea de las vibraciones que se generan en el. La frecuencia de una onda sonora se define como el numero de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo (segundo).La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el herzio (Hz). Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos "graves" , son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que llamamos "agudos" y son vibraciones muy rápidas. El espectro de frecuencias audible varia según cada persona, edad etc. Sin embrago normalmente se acepta como el intervalos entre 20 Hz y 20 kHz. El decibelio es una unidad logarítmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada de referencia. Normalmente el valor tomado como referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En algunos casos puede ser un valor promediado aproximado. En Acústica la mayoría de las veces el decibelio se utiliza para comparar la presión sonora, en el aire, con una presión de referencia. Este nivel de referencia tomado en Acústica, es una aproximación al nivel de presión mínimo que hace que nuestro oído sea capaz de percibirlo. El nivel de referencia varia lógicamente según el tipo de medida que estemos realizando. No es el mismo nivel de referencia para la presión acústica, que para la intensidad acústica o para la potencia acústica. A continuación se dan los valores de referencia. Nivel
de Referencia para la Presión Sonora (en el aire) = 0.00002 = 2E-5
Pa (rms) Como su nombre indica el decibelio es la décima parte del Bel. El Bel es el logaritmo en base 10 de la relación de dos potencias o intensidades. No obstante esta unidad resulta demasiado grande por lo que se ha normalizado el uso de la décima parte del Bel, siendo el decibel o decibelio. La formula para su aplicación es la siguiente, partiendo que la intensidad acústica en el campo lejano es proporcional al cuadrado de la presión acústica, se define el nivel de presión sonora como: Lp = 10log (p^2/pr) = 20 log p/pr Siendo Lp = Nivel de Presión sonora; p la presión medida; pr la presión de referencia (2E-5 Pa) Como es fácil ver el nivel de referencia siempre se corresponde con el nivel de 0 dB: Lp = 20log (0.00002/0.00002) = 20log(1) = 20 * 0 = 0 dB Por la tanto en 0 dB tenemos el umbral de audición del oído humano, se supone que no es posible oír por debajo de este nivel, o sea variaciones de nivel en la presión del aire inferiores a 0,00002 pascal. La razón por la que se utiliza el decibelio es que si no, tendríamos que estar manejando números o muy pequeños o excesivamente grandes, llenos de ceros, con lo que la posibilidad de error seria muy grande al hacer cálculos. Además también hay que tener en cuenta que el comportamiento del oído humano esta mas cerca de una función logarítmica que de una lineal, ya que no percibe la misma variación de nivel en las diferentes escalas de nivel, ni en las diferentes bandas de frecuencias. 4-
¿Como se mide el Nivel Sonoro?. Para medir el nivel sonoro disponemos de los Sonometros. Estos aparatos nos permiten conocer el Nivel de Presión sonora o SPL (Sound Presure Level). Normalmente suelen ser sistemas digitales y presentan en una pantalla de cristal liquido los valores medidos. Estos siempre se dan como decibelios dB y en referencia al valor antes señalado de (2E-5 Pa). Con el sonometro es posible además del hallar el valor rms de la presión, también ver los picos máximos y niveles mínimos de la medida. Como se vera en el capitulo de ponderaciones, los sonometros normalmente no dan la medida en dB lineales si no que dan ya con la ponderación y son dBA/dBC etc.. Una función muy utilizada a la hora de medir niveles de presión acústica y que ofrecen los sonometros es la medición en modo Leq. Normalmente se utiliza el Leq 1´ (leq a un minuto). El sonometro mide las diferentes presiones que se generan durante un tiempo determinado (Leq X) siendo X = 1 minuto en nuestro caso, el valor que nos da al finalizar el minuto de medida es un valor en dB que equilvadria al de una señal de valor continuo durante todo el minuto y que utilizaría la misma energía que se ha medido durante el minuto. Hay que observar que en una medida de un minuto los valores varían y si se quiere determinar un valor medio de ruido hay que hacerlo con la función Leq, de otra forma se obtendrán valores erróneos puesto que podemos tener valores de pico durante un instante y no ser representativos del nivel de ruido normal que se esta intentando determinar. 5-
¿Que es el dBA o la ponderación -A-? En el punto anterior hemos visto que el dB es un valor lineal, quiere decir que los valores medidos son los valores tomados como validos sin que sufran ninguna alteración. Si los valores de presión acústica los medimos de esta forma, linealmente, aun siendo cierta dicha medida, tendrá poco valor en cuanto a la percepción del odio humano. El oído no se comporta igual para el mismo nivel de presión en diferentes frecuencias. Por ejemplo tomemos un sonido lineal en toda la banda de 20 Hz a 20 kHz tenemos en todas las bandas un nivel de 30 dB, si nuestro oído fuese lineal oiríamos los mismo o mejor con la misma intensidad auditiva las frecuencias mas bajas, que las medias y que las agudas. Sin embargo esto no es cierto el oído humano tiene una menor sensibilidad en las frecuencias mas graves, y en las mas agudas frente a las medias. Lo que mas oímos por tanto son las frecuencias medias, y las que menos las mas graves seguidas de las mas agudas. Como vemos es necesario encontrar una forma de ajustar los niveles de dB que hemos medido con la percepción que el oído tiene de los mismos según cada frecuencia. Esta corrección se realiza ponderando los dB medidos mediante una tabla de ponderación ya especificada y que se llama tabla "A". Los decibelios ya ponderados en "A" se representan como dBA y los no ponderados, llamados lineales, como dB. Por ejemplo si en una frecuencia de 100 Hz hemos medido 80 dB, al ponderarlo pasaran a ser 60,9 dBA, esto quiere decir que un nivel de presión sonora de 80 dB en una frecuencia de 100 Hz es oída por nuestro sistema de audición como si realmente tuviese 60,9 dBA y no 80 dB. Al final se adjuntan unas tablas con las ponderaciones de A y C. 6-
¿Como se suman los niveles de sonido?. Hemos
visto que el decibelio es una función logarítmica y por
tanto cuando hablamos de dB de presión sonora no es posible sumarlos
sin mas. Por ejemplo 30 dB + 30 dB no es igual a 60 dB si no a 33 dB como
vamos a ver a continuación. Suma dB1 + dB2 = 10 log (10^(dB1/10) + 10^(dB2/10)) 30
dB + 30 dB = 10 log(10^(30/10) + 10^(30/10) = La suma de dos dB nunca puede ser mas de 3 dB mas que el mayor de los dos. Si la diferencia que hay entre los dos valores a sumar es mayor de 10 dB la suma no tiene valor practico y se toma el valor del mayor de los dos. Por ejemplo si sumamos 20 dB + 10 dB el resultado será igual a 20 dB (aproximado). Solamente son significativos para la suma los valores que tienen una diferencia menor a 10 dB. 7-
¿A partir de que niveles el sonido es perjudicial?. Por encima de los 100 dBA es muy recomendable siempre que sea posible utilizar protectores para los oídos. Si la exposición es prolongada, por ejemplo en puestos de trabajos, se considera necesario el utilizar protectores en ambientes con niveles de 85 dBA, siempre y cuando la exposición sea prolongada. Los daños producidos en el oído por exposiciones a ruidos muy fuertes son acumulativos e irreversibles, por lo que se deben de extremar las precauciones. De la exposición prolongada a ruidos se observan trastornos nerviosos, cardiacos y mentales. 8-
¿Que es la Presión Acústica y el Nivel de Presión
Acústica? menú La presión sonora como hemos visto antes, es la presión que se genera en un punto determinado por una fuente sonora. El nivel de presión sonora SPL se mide en dB(A) SPL y determina el nivel de presión que realiza la onda sonora en relación a un nivel de referencia que es 2E-5 Pascal en el aire. Es el parámetro mas fácil de medir, se puede medir con un sonometro. Su valor depende del punto donde midamos, del local etc. Realmente no da mucha información sobre las características acústicas de la fuente, a no ser que se haga un análisis frecuencial de los nivel de presión, dado que el SPL siempre esta influenciado por la distancia a la fuente, el local etc. 9-
¿Que es la Intensidad Acústica y el Nivel de Intensidad
Acústica?. Se puede definir como la cantidad de energía sonora transmitida en una dirección determinada por unidad de área. Con buen oído se puede citar dentro de un rango de entre 0.000000000001 w por metro cuadrado, hasta 1 w. Para realizar la medida de intensidades se utiliza actualmente analizadores de doble canal con posibilidad de espectro cruzado y una sonda que consiste en dos micrófonos separados a corta distancia. Permite determinar la cantidad de energía sonora que radia una fuente dentro de un ambiente ruidoso. No es posible medirlo con un sonometro. El nivel de intensidad sonora se mide en w/m2. 10-
¿Que es la potencia Acústica y el Nivel de Potencia Acústica?.
La potencia acústica es la cantidad de energía radiada por una fuente determinada. El nivel de potencia Acústica es la cantidad de energía total radiada en un segundo y se mide en w. La referencia es 1pw = 1E-12 w. Para determinar la potencia acústica que radia una fuente se utiliza un sistema de medición alrededor de la fuente sonora a fin de poder determinar la energía total irradiada. La potencia acústica es un valor intrínseco de la fuente y no depende del local donde se halle. Es como una bombilla, puede tener 100 w y siempre tendrá 100 w la pongamos en nuestra habitación o la pongamos dentro de una nave enorme su potencia siempre será la misma. Con la potencia acústica ocurre lo mismo el valor no varia por estar en un local reverberante o en uno seco.Al contrario de la Presión Acústica que si que varia según varíe las características del local donde se halle la fuente, la distancia etc. 11-
¿Cual es la velocidad de propagación del sonido en el aire,
agua etc...? La velocidad de propagación del sonido en el aire es de unos 334 m/s . y a 0º es de 331,6 m/s. La velocidad de propagación es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º. La velocidad es siempre independiente de la presión atmosférica. En el agua la velocidad de propagación es de 1500 m/s. Es posible obtener medidas de temperatura de los océanos midiendo la diferencia de velocidad sobre grandes distancias. Si necesitas mas datos sobre la propagación del sonido en los materiales recurre al CRC Handbook of Chemistry & Physics. 12-
¿Que es el Tiempo de Reverberación?. El Tiempo de Reverberación RT, es el tiempo que tarda una señal, desde que esta deja de sonar, en atenuarse un nivel de 60 dB. Para realizar la medida se genera un ruido y se mide a partir de que este deja de sonar, entonces se determina el tiempo que tarda en atenuarse 60 dB. El Tiempo de Reverberación se mide de forma frecuencial, esto es, un local no tiene el mismo RT en 200 Hz que en 4 kHz. Ello es debido a que el RT tiene determinado por el Volumen de la sala, y por los coeficientes de absorción de sus superficies, o si se prefiere por las superficies con un coeficiente de absorción determinado. Como los coeficientes de absorción de los diferentes materiales que componen cualquier local no son iguales para todas las frecuencias, las reflexiones generadas en el interior del local serán diferentes para cada frecuencia y por lo tanto el RT del local es diferente según las frecuencias. Para calcular la RT de un local sin realizar mediciones se puede utilizar la formula de Sabine: RT60 = 0,163 * (V/A) V = Volumen de la sala en m3 y A = Superficie de Absorción en m2 Como norma cuanto mayor es el local mayor es el RT. Si los materiales que lo componen internamente son poco absorbentes el RT también aumentara. El valor de RT es muy importante si se quiere conseguir buenos niveles de inteligibilidad dentro de los locales. 13-
¿Que es el Coeficiente de Absorción de un material?.
El coeficiente de absorción de un material es la relación entre la energía absorbida por el material y la energía reflejada por el mismo. Dada esta formulación su valor siempre esta comprendido entre 0 y 1. El máximo coeficiente de absorción esta determinado por un valor de 1 donde toda la energía que incide en el material es absorbida por el mismo, y el mínimo es 0 donde toda la energía es reflejada. El coeficiente de absorción varia con la frecuencia y por tanto los fabricantes de materiales acústicos dan los coeficientes de absorción por lo menos en resolución de una octava. Sabiendo los materiales de una sala y sabiendo sus coeficientes de absorción podemos saber como sonora esa sala en cada frecuencia y podremos también saber, mediante la formula de Sabine, Eyring etc., el tiempo de reverberación también por frecuencias.
14- Tablas de Ponderación A,C y U (dB). Nominal ..............Exacta Frecuencia.......... Frecuencia .........A-weight ..........C-weight ........U-weight 10
...........................10.00 ...............-70.4 ...............-14.3...............
0.0 15-
¿Que es Eco, Reverberación y Resonancia? Esto ocurre porque las ondas sonoras inciden en las diferentes superficies y estas las reflejan de diferente forma según su coeficiente de reflexión acústica. Como es lógico, primero siempre se percibe el sonido directo, esto es, el sonido que nos llega a nuestro oído sin que se aún se halla reflejado en ninguna superficie. Una vez recibido el sonido directo, llegará a nuestros oídos, con un retraso de tiempo con respecto al sonido directo, el sonido reflejado por las superficies del local. Tanto el retraso como el nivel sonoro del sonido reflejado dependen de las características físicas del local y sus superficies. Si el retraso entre el sonido directo y el reflejado es mayor de 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición será Micrófonos,
tipos y utilización practica. Realmente
si hay un punto importante a la hora de estudiar el sonido, es el de su
captación. Normalmente hoy en día la mayoría de los
Técnicos dedicados al sonido realizan la mayor parte de su trabajo
realizando tomas de sonido, bien sea para grabar un disco, como para un
reportaje de noticias, la banda sonora de una película, una actuación
en directo, o simplemente para la realización de una biblioteca
sonora. EL DIAGRAMA POLAR
. El micrófono unidireccional se puede clasificar como aquel que tiene una mayor sensibilidad a los sonido que el vienen de frente a la cápsula con un ángulo relativamente amplio. Este tipo de diagrama polar, se puede subdividir en tres que son, el cardioide, el supercadioide y el hipercardioide. Cada uno de ellos va presentando un diagrama polar cada vez mas estrecho y por tanto se van haciendo mas insensibles a los sonidos que les llegan desde la parte posterior así como del lateral. Ver Gráfico 2.
Gráfico 2
Un
factor importante es que el micrófono, con un diagrama polar determinado,
lo mantenga los mas igualado posible en todas las frecuencias, dado que
si no, se presentan coloraciones en el sonido debido al acercamiento o
separación desde o hacia la fuente sonora. Si tenemos unos diagramas
polares uniformes para diferentes frecuencias, sabremos que la respuesta
en frecuencia del micrófono no variara en exceso según los
ángulos de incidencia del sonido. Los micrófonos omnidireccionales son recomendables cuando se necesite alguno o varios de los siguientes usos: -
Captación del sonido en todas las direcciones. Los micrófonos direccionales (Cardioides, SuperCardioides e HiperCardioides) los usaremos en los siguientes casos: -
Rechazar al máximo la acústica que tenga el recinto donde
se realiza la toma.
LA SENSIBILIDAD La
sensibilidad de un micrófono es la relación entre la tensión
de salida obtenida en el mismo y la tensión de referencia que provoca
dicha salida en el micrófono. Normalmente se mide en decibelios
referenciados a 1 voltio con una presión de 1 dina/cm2 y la señal
de referencia usada es un tono de 1000 Hz a 74 dB SPL. El
ruido propio de un micrófono es el que produce cuando no hay ninguna
señal externa que excite el micrófono. Esta medida se realiza
normalmente en una cámara anecoica y se especifica como una medida
de presión sonora y por tanto en dB SPL, equivalente a una fuente
sonora que hubiese generado la misma tensión de salida que el ruido
producido por el micrófono. La
relación señal ruido (S/R) representa realmente la diferencia
entre el nivel SPL y el ruido propio del micrófono. Cuanto mayor
sea la SPL y menor el ruido mejor será la relación señal
ruido, y por contra si el nivel de SPL es menor y el ruido propio aumenta,
la relación será menor y por tanto peor. La
respuesta en frecuencia de un micrófono indica la sensibilidad
del mismo a cada frecuencia. Como hemos visto al principio al hablar de
los diagramas polares, los micrófonos no tienen la misma sensibilidad
para cada ángulo de incidencia ni para cada frecuencia, por tanto
es difícil conseguir una respuesta uniforme en todo el espectro. Grafico 3
La
impedancia en un micrófono es la propiedad de limitar el paso de
la corriente, como ya sabemos se mide en Ohmios. Normalmente en los micrófonos
se mide sobre una frecuencia de 1Khz y en micrófonos de baja impedancia,
esta, suele valer 200 Ohmios. CLASIFICACIÓN DE LOS MICRÓFONOS SEGÚN SU TRANSDUCTOR. Son
los llamados normalmente como "dinámicos". Estos micrófonos
consisten en un diafragma de plástico "mylar", unido
a una bobina que se desplaza dentro de un campo magnético creado
por un imán polarizado. Cuando la membrana se mueve como consecuencia
de la presión del aire sobre ella, la bobina que es solidaria se
mueve también dentro del campo magnético y produce una corriente
que es proporcional al desplazamiento de la membrana. En
este sistema se utiliza una cinta metálica muy ligera que esta
expuesta a las ondas sonoras tanto por delante como por detrás.
Dicha cinta se halla montada dentro de un campo magnético permanente
creado por un imán. ELECTROSTÁTICOS O DE CONDENSADOR. Los
micrófonos electrostáticos utilizan otro tipo de transductor
basado en el funcionamiento de un condensador. UTILIZACIÓN PRACTICA DE LOS MICRÓFONOS. En primer lugar debo señalar que este apartado es meramente orientativo. Cada técnico de sonido debe realizar sus pruebas para cada instrumento, probando diferentes micrófonos y sobre todo diferentes colocaciones de este frente al instrumento que se debe grabar. Las salas influyen de forma considerable en la grabación, y donde un micrófono nos ha ido muy bien es posible que para el mismo instrumento en otra sala diferente no nos suene también. Así que lo dicho, probar. El
piano es un instrumento que tiene un registro muy amplio, tiene notas
muy graves y notas muy agudas. Por ello es muy recomendable la utilización
de al menos dos micrófonos, una para las cuerdas graves y otro
para las cuerdas medias/agudas. Dentro de las cuerdas debemos de notar que los violes generan un sonido mas agudo y mas directivo que las violas y estas mas que los chelos y estos mas que los contrabajos. Por tanto no hay que tratarlos por igual aunque aquí los veamos de forma genérica. Siempre
hay que dejar una distancia suficiente entre el micrófono y el
instrumento para poder recoger los armónicos que generan las cajas
de estos, en las cuerdas es muy importante. Se
necesitan micrófonos que tengan algún sistema de atenuación
dado que los vientos generan presiones relativamente elevadas y pueden
llegar a saturar el micrófono. también se debe buscar micrófonos
con buenas repuestas no tanto en graves si no en las zonas de medios agudos. La batería acústica cambia mucho si la vamos a grabar en un estudio o si la vamos a sonorizar para una actuación en directo, por lo que dependiendo de los medios que dispongas en cada caso hay que elegir unos u otro micrófonos. -
Bombo. El bombo genera el sonido mas grave de la batería y además
el que mas presión acústica, por lo que necesitamos un micrófono
con un diafragma grande para que aguante bien la presión generada
y con una respuesta en graves lo mejor posible. La colocación también
influye mucho. Yo normalmente lo meto dentro, entre los dos parches, si
lo acercas mucho al parche delantero oirás la pegada de la maza
sobre el parche, tendrás un sonido mas definido, pero con menos
peso en la zona grave. Si lo retiras demasiado te ocurrirá lo contrario
además de recoger sonidos no deseados del escenario. -
Caja . Una gran parte del sonido de la caja lo da el bordonero de esta
(la cinta metálica que se sujeta sobre el parche inferior). Por
ello hay técnicos que utilizan dos micrófonos para la caja,
uno para el parche superior, y otro para el inferior con el bordón.
Esto, a ala hora de mezclar presenta algunos problemas con la fase de
ambos micrófonos. Yo personalmente siempre uso un único
micrófono para el parche superior. En directo el micrófono
debe estar los mas próximo al parche y los mas separado del charles
. - Timbales. Los timbales no suelen presentar muchos problemas por lo que normalmente se toman con el MD 421 de Senheisser o con SM-57 de Shure. -
Platos y Charles. Para estos usaremos micrófonos eléctricos,
para el charles es recomendable uno mas cerrado que para los platos de
forma que no cojamos en exceso el sonido de la caja por este micrófono. Las voces son a veces difíciles de tomar y varían mucho entre una persona y otra, la sala en la que se realiza la toma etc. Es importante en estudio interponer entre el micrófono y el emisor una pantalla filtro que elimine los "pos" y siseos de la voz. En directo interesa mas un micrófono dinámico que no presente tanta facilidad a la realimentación como los eléctricos aun a consta de perder algo de calidad.
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