Basic Audio: Microphone Parameters

Nel precedente articolo, consultabile all'indirizzo Basic Audio Microphones, sono state indicate alcune linee guida rivolte a tutti coloro che, per passione o per lavoro, si trovano a dover scegliere uno o più microfoni per eseguire la ripresa microfonica di una qualsiasi performance o di un determinato contesto.

A partire da questo "post", saranno individuate le principali specifiche tecniche che descrivono le caratteristiche di ogni microfono.
La lettura e la comprensione di ogni parametro permetterà, inoltre, di eseguire un confronto tra microfoni di differente marca e modello.

TIPOLOGIA DI TRASDUZIONE

Il Microfono è un trasduttore che, come primo dispositivo presente nella catena di ripresa audio, esegue la trasduzione (trasformazione) dell'onda sonora prodotta dalla sorgente in un segnale elettrico, che sarà denominato segnale microfonico.

Capsula di un microfono a Condensatore

Il diaframma è una membrana sottile e leggera presente all'interno della capsula microfonica. Nell'immagine in alto è possibile notare che, quando un suono viene prodotto da una sorgente, le variazioni di pressione sonora comporteranno l'oscillazione della membrana del diaframma; di conseguenza avrà luogo la prima fase della trasduzione da Energia Acustica ad Energia Meccanica.
La prima fase della trasduzione permette di distinguere le capsule microfoniche in due principali tipologie, in base al modo in cui viene catturata l'energia sonora:

• Capsule a Pressione
• Capsule a Gradiente di Pressione

Un microfono a pressione prevede che una sola faccia del diaframma sia soggetta all'onda sonora e quella posteriore sia chiusa all'interno di un "case", caratterizzato da un foro di ventilazione che permette di riequilibrare la pressione.
Il diaframma di un microfono a pressione, in linea teorica, avrà una risposta omogenea per suoni provenienti da ogni direzione; nella pratica, la risposta del microfono è soggetta al contenuto in frequenza dell'onda sonora prodotta dalla sorgente perché, alle alte frequenze, il corpo del microfono può rappresentare un ostacolo nella propagazione dell'onda e nella conseguente oscillazione del diaframma.

Un microfono a gradiente di pressione prevede che entrambi le facce del diaframma siano esposte all'onda sonora incidente; il movimento del diaframma dipenderà dalla differenza di pressione sonora tra la faccia anteriore e quella posteriore. Un microfono con capsula a gradiente di pressione, presenterà la massima risposta per suoni provenienti a 0° e a 180° ed una minima risposta a 90°.

Microfono a pressione e Microfono a gradiente di pressione

Nel prossimo articolo analizzeremo una famiglia di "Diagrammi Polari" che combineranno le specifiche dei microfoni a pressione con quelle dei microfoni a gradiente di pressione.

Nella seconda fase della trasduzione l'Energia Meccanica, ottenuta dalla vibrazione della membrana del diaframma, viene trasformata in Energia Elettrica e quindi in segnale microfonico in uscita dalla capsula.
Questa seconda trasduzione potrà avvenire in differenti metodologie che permetteranno di classificare ulteriormente i microfoni in:

• Dinamici (Bobina Mobile e Nastro)
• Elettrostatici (Condensatore)
• Piezoelettrici (Ceramici o a Cristallo)
• Piezoresistivi (Carbone)

Microfono Elettrostatico e Microfono Dinamico

Neumann Serie KM180 - Condensatore

Shure SM57 - Dinamico

DIAGRAMMA POLARE

EARTHWORKS: DP30/C Tom Mic

Il Diagramma Polare, definito anche con il termine di figura polare, descrive graficamente la sensibilità del microfono in funzione sia della direzione di provenienza, sia della frequenza di un suono.

All'interno della rappresentazione grafica, come da immagine in alto, è possibile notare un insieme di cerchi concentrici ognuno dei quali indica un valore di attenuazione espresso in dB (-5 dB, -10 dB, -15dB...). Il cerchio esterno rappresenta il punto di massima sensibilità e quindi attenuazione "nulla" rispetto alla componente sonora incidente.

Seguendo l'esempio riportato nell'immagine precedente è possibile notare che, per un angolo di 0° ovvero in asse rispetto al microfono, la risposta è massima perché la figura polare si sovrappone al cerchio esterno del diagramma. 

A 180° la sensibilità della capsula, rispetto ad un suono, risulterà minima perché la figura polare sarà sovrapposta al cerchio più interno del diagramma che presenterà il massimo valore di attenuazione, espresso in dB.

Il diagramma polare di un microfono è, inoltre, sensibile al contenuto in frequenza del suono prodotto dalla sorgente; ogni produttore, all'interno della risposta polare, può indicare differenti grafici con una legenda che permetterà di interpretare correttamente la risposta polare del microfono in funzione della frequenza.

DP30/C e Diagramma Polare

DIAGRAMMA POLARE - Tipologie

Considerando una capsula a pressione, per la quale un solo lato del diaframma è esposto all'onda sonora, la figura polare che la rappresenta sarà definita "Omnidirezionale", perché indicherà una teorica sensibilità omogenea per suoni provenienti da ogni direzione e ad ogni frequenza.

Se invece, si considera una capsula a gradiente di pressione, per la quale entrambi le facce del diaframma sono esposte all'onda sonora incidente, la risposta polare sarà definita "Bidirezionale o Figura ad 8" perché indicherà una massima risposta del microfono per suoni provenienti da 0° e 180°, mentre la risposta sarà pressoché nulla per suoni provenienti da 90°.

Ulteriori figure polari nascono per mezzo della combinazione delle risposte polari relative alle capsule a pressione e gradiente di pressione. 

Nella pratica esistono due tecniche fondamentali per ottenere specifiche figure polari:

• Acoustic Delay o Labirinto Acustico
• Capsula a doppia membrana associata ad un circuito elettrico per la combinazione del segnale audio in uscita da ogni membrana

Un microfono potrà, in definitiva, essere caratterizzato da:

• Capsula fissa e switch sull'elettronica del microfono per la variazione del diagramma polare
• Una capsula fissa e figura polare unica
• Capsule intercambiabili

Microfoni e figure polari

I microfoni, in generale, possono presentare una risposta polare di tipo:

• Omnidirezionale
• Direzionale (Sub-Cardioide, Cardioide, Supercardioide, Ipercardioide, Bidirezionale)

FIGURE POLARI

In conclusione, mediante una corretta interpretazione del diagramma polare, sarà possibile scegliere e posizionare correttamente un microfono rispetto sia ad una sorgente sonora, sia all'ambiente.

Nei prossimi post...

• Risposta in frequenza
• Sensitivity
• Max SPL
• ....

Segui @SampleLink