martedì 24 aprile 2012

Basic Audio: Microphone Parameters - 2^ Parte

Nella seconda parte del capitolo Microphone Parameters verranno analizzati ulteriori parametri solitamente presenti nelle specifiche tecniche dei microfoni.
Le precedenti pubblicazioni sono disponibili ai seguenti link:

RISPOSTA IN FREQUENZA

Se all'ingresso di un dispositivo è posto un segnale di ampiezza costante e frequenza variabile, il grafico della risposta in frequenza permetterà di descrivere l'andamento del livello del segnale audio in uscita, dal dispositivo, rispetto alla frequenza.
Quando un dispositivo è progettato per avere una risposta eguale a tutte le frequenze, si indicherà che la Risposta in Frequenza è "flat".
INFO: Flat Frequency Response

Nell'immagine a seguire è rappresentato il tracciato relativo alla risposta in frequenza del microfono Neumann TLM102.

NEUMANN: TLM 102
In questo grafico è possibile notare:
  • range in frequenza della misurazione da 20 Hz a 20 kHz, indicato sull'asse x
  • segnale in uscita espresso in dB con escursione da -20 dB fino a +10 dB, indicato sull'asse y
    • i valori in dB sono rappresentati in una griglia con tolleranza di ± 2 dB
    • da ∼100 Hz fino a 5 kHz la risposta del microfono è di tipo flat
    • intorno ai 10 kHz si nota una banda di frequenze con un guadagno di ∼ +4 dB
    • da ∼50 Hz fino a 20 Hz si nota una curva in attenuazione fino a -12 dB
La curva rappresentata nel grafico della risposta in frequenza, indica la "colorazione" o la caratteristica sonora che introduce il microfono nella ripresa di uno strumento o di una voce. La lettura di questo tracciato permetterà sia di poter scegliere un microfono rispetto ad un altro, sia di adottare una specifica soluzione per la ripresa microfonica (vedi esempio in basso AKG D112).

Se il Diagramma Polare descrive graficamente la sensibilità del microfono in funzione della direzione di provenienza e della frequenza di un suono, allora la curva relativa alla risposta in frequenza di un microfono potrà essere sensibile alla direzione di provenienza di un suono e, quindi, all'angolo d'incidenza rispetto alla capsula.

Per questo motivo alcuni produttori possono dare una descrizione più o meno dettagliata della risposta in frequenza di un microfono, mediante le seguenti misurazioni:
  • On Axis - 0° (rispetto alla capsula microfonica)
  • Off Axis - 90° 
  • Off Axis - 180°
OKTAVA MK-012
Risposta in frequenza su differenti angoli d'incidenza
per una capsula cardioide 

AKG D112: Kick Microphone, Bass Instruments

CAPSULA E MICROFONO

Quando viene utilizzato un microfono è necessario considerare la posizione della capsula all'interno del corpo del microfono, per evitare un errato posizionamento rispetto alla sorgente che si vuole microfonare.
Esistono due categorie di microfoni:
  • End Fire 
  • Side Fire
Un microfono "End Fire" ha la capsula installata in modo perpendicolare rispetto al corpo del microfono (vedi esempio SHURE SM57 - SENNHEISER MD421).
A differenza del precedente, il microfono "Side Fire" è caratterizzato da una capsula montata in linea rispetto al corpo del microfono (vedi esempio AKG C414).
Capsula e Microfono: End Fire - Side Fire

MICROFONI PASSIVI E ATTIVI

Un microfono è definito come "Passivo" se, per il suo funzionamento, non è necessario fornire alcuna tensione di alimentazione; un microfono dinamico a bobina mobile è un esempio di microfono passivo.


Un microfono è definito come "Attivo" se, per il suo funzionamento, è necessaria una tensione di alimentazione continua, denominata Phantom Power, che solitamente può essere fornita:
  • dal preamplificatore microfonico
  • dal mixer
  • dall'interfaccia audio
  • da una batteria presente nel corpo del microfono
  • da un proprio alimentatore fornito dal produttore
Lo standard attuale prevede una tensione di alimentazione continua di +48 Volt.
Un microfono a condensatore è un esempio di microfono attivo.

Audient MiCO: Phantom Power Switch CH1
Prima di collegare un microfono, mediante l'ausilio di un cavo microfonico, al relativo canale di preamplificazione microfonico presente in un mixer, in un'interfaccia audio, etc... è necessario controllare che lo switch della Phantom Power (vedi immagine in alto) sia in posizione "off". 
Alcuni dispositivi prevedono uno switch di phantom power per ogni canale di preamplificazione, mentre altri sono caratterizzati da un unico switch che agirà su tutti i canali microfonici.
Inoltre, è necessario considerare che alcuni microfoni dinamici a nastro possono essere danneggiati dall'eventuale presenza di una tensione di alimentazione e, quindi, si consiglia di leggere attentamente il manuale fornito dal produttore del microfono in uso (Royer Ribbons and Phantom Power).

SENSITIVITY

La Sensibilità o Sensitivity di un microfono rappresenta la capacità o efficienza con la quale, a partire da un suono prodotto da una data sorgente, un microfono è in grado di restituire in uscita un determinato valore di tensione denominato segnale microfonico. L'unità di misura della sensitivity è millivolt/Pa, dove il valore di 1 Pa corrisponde a 94 dB SPL.
A partire da una sorgente che genera una Sinusoide ad 1 kHz con un livello di pressione sonora di 94 dB SPL e posta ad un metro di distanza dal microfono, è possibile eseguire una misura della sensibilità e quindi del valore di tensione in uscita dal microfono preso in esame.
Considerando due microfoni caratterizzati da una differente sensitivity e collegandoli ai canali microfonici di un mixer, per ottenere lo stesso livello di registrazione, sarà necessario dare un maggior guadagno o preamplificazione al segnale in uscita dal microfono con sensitivity più bassa.

Sensitivity: Confronto tra microfoni
Nell'immagine in alto è rappresentata la sensitivity relativa alle specifiche tecniche di differenti microfoni; si nota che per ogni microfono, il valore di sensitivity è sempre espresso con un numero negativo (- 41 dBV).
Il valore negativo della sensitivity indica il guadagno che è necessario dare al segnale microfonico, per ottenere un'adeguata preamplificazione fino al raggiungimento del livello di linea 
(riferimento 0 dB).

SELF NOISE

Ogni dispositivo, così come un microfono, è caratterizzato dalla presenza di un circuito elettrico che produce un rumore di fondo in assenza di segnale in ingresso.
La valutazione del self-noise di un microfono viene eseguita ponendolo all'interno di un sistema isolato acusticamente e valutandone la tensione in uscita.
Il self-noise è anche definito come:

"..il valore in dB SPL prodotto da una sorgente sonora per ottenere, in uscita dal microfono, una tensione eguale al rumore prodotto dal microfono in assenza di sorgente."

Nelle specifiche dei microfoni il valore di self-noise è spesso indicato mediante una "curva di pesatura" di tipo A, pensata per valutare la misura con cui il rumore prodotto dal microfono può rappresentare un disturbo all'ascolto; la curva di pesatura "A" segue la risposta in frequenza dell'orecchio umano.

Ogni produttore può scegliere quali parametri indicare nelle specifiche tecniche dei microfoni realizzati e spesso il SELF NOISE può essere ottenuto dal valore di S/N Ratio.
S/N Ratio è la misura del rapporto tra i valori di Sensitivity (riferita a 94 dB SPL) e Self-Noise; dato il valore di S/N Ratio pari a 70 dB, il Self-Noise sarà pari a 24 dB.
AKG C451 B: Sensitivity e Self Noise

MAX SPL

Ogni microfono è in grado di supportare un livello massimo di pressione sonora incidente sulla capsula.
Il valore MAX SPL (Maximum Sound Pressure Level) è solitamente rappresentato mediante un valore espresso in dB SPL associato ad una percentuale di distorsione, indicata con il termine THD "Total Harmonic Distorsion".

OKTAVA: MK-101 (Max SPL 122 dB for 0,5% THD)
Un microfono Oktava MK-101 (vedi immagine in alto) può supportare un livello massimo di pressione sonora incidente di 122 dB SPL con una distorsione armonica, del segnale in uscita, pari allo 0,5%.
Oltre il valore di Max SPL, il microfono restituisce un segnale microfonico in uscita nel quale aumenta la percentuale di distorsione armonica aggiunta, che risulterà percepibile all'ascolto.

Nell'immagine a seguire è rappresentato il microfono AUDIX D6 indicato come "Dynamic Kick Drum Microphone"; tra le varie specifiche tecniche è disponibile anche l'indicazione di un Max SPL ≥144 dB.

AUDIX: D6

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