Microfones

A palavra microfone vem do vocabulário grego que quer dizer “ Mikros ” , pequeno + “ Phone ”, som.

O Microfone foi inventado por David Hughes no ano de 1878 e é um aparelho que transforma, através de fenômenos diversos (eletrodinâmicos, piezelétricos, eletrostáticos, etc.), as vibrações mecânicas de uma membrana que recebe ondas acústicas em variações de corrente.

Esta operação de transformar ondas acústicas em sinais elétricos é chamada transdução. É tido como transdutor qualquer aparelho capaz de transformar um tipo de energia em outro.

Alguns bons exemplos de transdutor é a lâmpada que transforma energia elétrica em energia luminosa, o alto-falante que transforma energia elétrica em ondas acústicas e no caso do Microfone, transforma o som recebido (ondas acústicas) em sinal elétrico, cujas variações representam tão fielmente quanto possível as do som recebido.

A figura abaixo é uma representação de uma onda acústica depois de convertido para tensões elétricas:

No que se refere à transdução da onda acústica para sinal elétrico, os microfones podem ser classificados, basicamente, em dois tipos: dinâmico e capacitivo.

O microfone dinâmico consiste de um diafragma fino acoplado a uma bobina móvel dentro de um campo magnético. Quando o som atinge o diafragma, este se move para dentro e para fora, e este movimento da bobina dentro de um campo magnético produz uma variação de corrente na bobina (e conseqüentemente uma variação de tensão em seus terminais) análoga à variação da pressão atuando no diafragma.

A seguir temos um gráfico do sistema de um microfone dinâmico:

Este tipo de microfone é muito utilizado em apresentações ao vivo porque é fácil de usar e dispensa o uso de alimentação elétrica. Mas, por outro lado, possuem uma baixa sensibilidade, ou seja, é um microfone “ Duro ” .

Já o microfone capacitivo, também conhecido como microfone "condenser", usa o princípio de um capacitor variável, consistindo de um diafragma montado bem próximo a uma placa fixa.

Uma carga elétrica polarizada fixa é mantida entre a placa e o diafragma e, conforme este se move com a pressão sonora, a voltagem entre a placa e o diafragma varia analogamente.

Atualmente, a carga polarizada usada na maioria dos microfones condenser é implementada com um "eletreto" pré-polarizado, uma camada carregada permanentemente na placa ou na parte posterior do próprio diafragma. A polarização por meios externos normalmente é usada somente nos microfones de estúdio de mais alta qualidade.

Este tipo de microfone já são mais “ macios ” devido à leveza e flexibilidade da membrana usada. Este tipo de microfone geralmente é alimentado por uma pilha de 1,5 volts ou por Phantom Power onde a alimentação ocorre através do próprio cabo do microfone que será visto mais adiante.

Abaixo temos o diagrama simplificado do microfone a condensador:

O CAPACITOR

Um capacitor é simplesmente constituído por 3 peças sendo 2 peças condutoras idênticas (Armaduras) e uma peça isolante (dielétrico) colocada entre as outras duas.

Um capacitor pode armazenar energia elétrica, mas, não é usado como alimentador. Para que se tornem claras as suas aplicações, é necessário fazer o estúdio de seu funcionamento.

Antes de entrar na parte sobre diretividade, gostaria de citar aqui mais dois tipos de microfones que fizeram grande nome no decorrer dos tempos.

MICROFONE DE FITA 

Devido à “ dureza ” do microfone dinâmico, foi criado um microfone onde o nível de distorção era bem menor e o som mais macio. O microfone possui este nome, pois o conjunto de diafragma e bobina é substituído por uma fita muito fina de plástico ou metal que fica suspensa (pelas pontas) entre os pólos de um potente campo magnético ficando seu corpo livre para se movimentar. Este microfone marcou época nos anos 40 e 50 onde era muito usado em programas de rádio. 

Quando o sinal incide sobre a fita, esta vibra proporcionalmente à intensidade do som, atravessando as linhas do campo magnético onde são induzidas as variações resultantes. Isto faz surgir em seus terminais uma pequena tensão.  

Por isso este tipo de microfone necessita de um transformador elevador de sinal e casador de impedâncias, já que a impedância da fita é muito baixa.  

 

MICROFONE A CARVÃO 

A cápsula do microfone a carvão contém grânulos de carvão, fechada por um diafragma que vibra por efeito de ondas sonoras e exerce maior ou menor pressão sobre as partículas de carvão, o que faz variar a intensidade da corrente que passa por elas.

Um ponto fraco do telefone de Bell era o dispositivo emissor que originava um sinal elétrico muito fraco. O físico inglês David Hughes no ano de 1878 substituiu este dispositivo por outro a que chamou microfone. O microfone era composto por 3 peças de carvão. Uma delas tinha a forma de uma barra pontiaguda nas extremidades, pelas quais assentava nas outras duas peças, também em forma de barra.

Funcionamento - Quando falamos diante do bocal microfônico, as esférulas de carvão são sacudidas modificando-se assim, os numerosos contatos existentes entre elas, o que tem por conseqüência uma variação da resistência à passagem da corrente. Este tipo de microfone era muito usado nos telefones antigos que tinha uma péssima qualidade, mas durava por muitos e muitos anos.

 

DIAGRAMA POLAR (diretividade)

O diagrama polar define o ângulo de captação do microfone e sua variação em função da freqüência. O diagrama polar apresenta o eixo, ou seja, a Zero grau, e demais ângulos como 90, 180 e 270 graus. De posse deste diagrama sabe-se o comportamento do microfone em função do ângulo que o sinal emitido está em relação ao eixo.

A diretividade é dividida da seguinte forma:

Cardióide (Unidirecionais): São chamados assim porque sua curva de resposta tem a forma de um coração. Este tipo de microfone responde melhor aos sons vindos da frente. Os sons das laterais são captados com pouca intensidade e seu uso é indicado para lugares de muito barulho ou para evitar a reverberação em ambientes fechados.

Supercardióide: Apresenta característica parecida com a cardióide, mas, com maior sensibilidade aos sons vindos da frente, captando um pouco mais os vindos de trás.

Hipercardióide: Microfones ultra-direcionais, altamente sensíveis aos sons frontais, com uma sensibilidade menor do que os anteriores aos sons vindos da parte de trás. Deve ser apontado com precisão para não captar sons indesejáveis. Não devem ser utilizados em interiores ou exteriores com paredes refletoras. Em ambientes reverberantes originam perdas de definição graves e colorações indesejáveis nas vozes.

Bidirecional: Também conhecidos como “ Figura de 8 ” são os que captam o som de duas direções opostas, na frente (0° do eixo) e atrás (180° do eixo). São muito usados em estúdios de áudio. Em televisão sua utilização é limitada.

Omnidirecional: Captam o som de todas as direções. Muito sensíveis, necessitam estar muito próximo da fonte sonora para não pegar sons indesejáveis. São indicados para a captação de festas, orquestras, quando se usa um só microfone.

DIAGRAMA POLAR:

CARACTERISTICA	CARDIÓIDE	SUPERCARD.	HIPERCARD.	BIREC.	OMNIDIREC.
Ângulo de Captação c/ -3dB	--------	131°	115°	106°	90°
Ângulo de Captação c/ -6dB	--------	180°	156°	141°	120°
Resposta relativa a 90° em dB	0	-6	-8,5	-12	00
Resposta relativa a 180° em dB	0	-00	-12	-6	0
Ângulo para resposta nula	-------	180°	127°	110°	90°
Fator de distância	1	1,7	1,9	2,0	1,7

TABELA DE ÂNGULO DE CANCELAMENTO:

Tipo de Microfone	Âng. de Cancelamento	Ang. de Cobertura
Cardióide	180°	180°
Supercardióide	120°	151°
Hipercardióide	110°	141°
Bidirecional	90°	2 x 120°
Om nidirecional	------	360°

POSICIONAMENTO DO MICROFONE 

Geralmente, a falta de experiência de alguns artistas (geralmente cantores, locutores, etc.) na hora de se posicionar diante do microfone, atrapalha muito na hora da equalização e regulagem do volume de um microfone.

Sem ter uma noção de qual o posicionamento ideal para o tipo de microfone usado, às vezes cantam a mais ou menos 10 centímetros do microfone, às vezes colocam perto demais da boca, às vezes ficam se movimentando hora perto, hora longe, sem nenhuma dinâmica. Problemas desse tipo causam a perda do sinal, onde aparecerão problemas no resultado final. Problemas como estes podem causar “ microfonia ”

Abaixo temos um gráfico do ângulo de posicionamento ideal do microfone para locutores e cantores.

A distância ideal para o uso do microfone (na maioria dos casos), é cerca de dois a três centímetros de distância entre a boca e o microfone.

Microfonia ou Realimentação Acústica (Acoustic Feedback): Efeito em forma de um forte silvo de alta freqüência que ocorre quando as ondas sonoras emitidas por um sonofletor são captadas e re-amplificadas pelo microfone que as originou. É bem comum a microfonia causar danos a alto-falantes e amplificadores podendo também trazer problemas de audição quando a pessoa é muito exposta.

Na maioria dos casos as microfonias são em torno de 3.100 Hz a 5000 Hz.

MICROFONE IDEAL PARA CADA APLICAÇÃO:

Microfone de mão: O microfone de mão é o tipo mais comum. Muito usado em entrevistas e por cantores, além de permitir ser segurado pelo usuário, pode ser fixado em um pedestal, pendurado ou mesmo ser deixado no chão.

O ideal é que ele tenha um amortecedor interno para diminuir os ruídos com a manipulação e ser bem robusto. Em geral os microfones de mão são do tipo dinâmico.

Lapela: Microfone projetado para ser usado junto do corpo humano. O microfone de lapela, também chamado de “ Lavalier ” , é outro tipo muito utilizado. De formato muito pequeno, é preso à roupa deixando o usuário com as mãos livres.

Ele pode ser facilmente escondido atrás de qualquer objeto, neste caso o som deve ser muito bem equalizado para parecer natural. Os microfones de lapela podem ser ligados diretamente ou através de emissores / receptores.

Quando são usados Lavalier sem fio, um pequeno transmissor é colocado na roupa do usuário. Se ele for duplo são usados dois transmissores com freqüências diferentes. Em geral os microfones de lapela são do tipo eletreto ou condensadores.

Shotgun: O do tipo Shotgun é projetado para captar sons de distâncias maiores. Deve-se evitar apontá-lo para superfície dura, como uma parede de azulejos ou de tijolos, porque elas podem refletir sons de fundo ou deixar o som "oco".

O Shotgun é muito sensível ao barulho causado pelo vento, por isto deve ser movimentado com cuidado e, sempre que possível, usá-lo com quebra-vento de espuma (luva). Em geral os microfones Shotgun são do tipo Hipercardióide, Supercardióide ou Cardióide.

PZM: O PZM – (Pressure Zone Microphones), é um microfone projetado para captar o som de várias pessoas. Este microfone iguala o volume de todos os sons captados dentro de seu alcance. Em geral os microfones PZM são do tipo omnidirecionais. Abaixo citarei alguns microfones atualmente disponíveis no mercado que analisando custo / benefício executam bem o que propõe.

FABRICA	MODELO	CAPTAÇÃO	TIPO DE TRANSDUTOR
LESON	SM 58 PLUS	SUPERC.	DINÃMICO
LESON	MP 68	CARDIÓIDE	CONDENSADOR
SHURE	SM 58	CARDIÓIDE	DINÂMICO
SHURE	SM 58 A	SUPERC.	CONDENSADOR
AKG	C 900	CARDIÓIDE	CONDENSADOR
AKG	C 4000 B	HIPERC.	CONDENSADOR
BEHRINGER	B2	CARDIÓIDE	CONDENSADOR
SAMSOM	Q1	CARDIÓIDE	CONDENSADOR

POLARIDADE E FASE

Estes termos são freqüentemente usados como tendo o mesmo significado, porém, não é a realidade.

Polaridade: Em eletricidade, mudar a polaridade é fazer a simples reversão do pólo positivo com o pólo negativo. Não importa se trata-se de CC (Corrente Contínua) ou CA (Corrente Alternada).

Inverter uma bateria em uma lanterna é a explicação mais simples para este fato. Se você reverter a polaridade da voltagem que está indo para a lâmpada da lanterna ela funcionará da mesma maneira, porém, em outros circuitos eletrônicos, o funcionamento não acontecerá.

Um exemplo da mudança de fase em CA (Corrente Alternada) é a troca da entrada dos terminais de um alto-falante. Se assim você o fizer, você terá mudado a polaridade do sinal que entra no alto-falante.

Fase: Em eletricidade, a fase tem relação apenas com a CA (Corrente Alternada) e deve haver dois sinais. Os sinais devem ser da mesma freqüência e fase refere-se ao relacionamento delas em um determinado tempo.

Se ambos os sinais alcançarem o mesmo ponto ao mesmo tempo, eles estarão em fase e se eles alcançarem o mesmo ponto em tempo diferente eles estarão fora de fase.

A principal questão é quanto eles estão fora de fase, ou explicando de outra maneira, qual é o deslocamento de fase entre eles. O importante a ser observado nessas definições é que você pode reverter a polaridade de um sinal e você pode medir esta mudança, porém, você necessita de dois sinais para medir um deslocamento de fase.

MICROFONANDO INSTRUMENTOS

Antes de qualquer coisa, devemos observar que apenas com a mudança no posicionamento do microfone podemos ter uma grande alteração no timbre.

Vamos utilizar como exemplo um cubo de guitarra. Direcionando o microfone para o centro do alto-falante, estaremos captando com mais intensidade as freqüências médias e altas, ao contrário de captarmos o som nas bordas do alto-falante onde teremos menos intensidade nestas freqüências tornando o som menos estridente.

Da mesma maneira ocorre com instrumentos, vozes, etc. Não vamos especificar neste material como fazer a captação ideal, pois, cada caso é um caso e não existem padrões. Devemos sempre experimentar e criar nossas próprias técnicas de microfonação porque nesta área não existe certo ou errado; existe apenas o que soa bem ou não.

O método de microfonação vai depender muito do estilo que será apresentado, pois, há estilos que exige um som mais estridente, outros não.

Veremos mais sobre microfonação de instrumentos em módulos mais adiante. PHANTON POWER E BIAS VOLTAGE (Voltagem de Polarização)

Muitos usuários de equipamentos de áudio profissional acham que não existem diferenças entre Phanton Power e Bias Voltage. Isto não é verdade, elas não se confundem.

Phanton Power é normalmente fornecida pela mesa de som, mas, podem também ser suprida por uma fonte de Phanton Power externa, adquirida separadamente.

Phanton Power requer um circuito balanceado onde os pinos 2 e 3 do conector XLR transportem a mesma voltagem CC relativa ao pino 1.

Ex: Se uma mesa de som fornecer 48 Volts de Phanton Power, os pinos 2 e 3 XLR de um cabo de microfone transportarão 48 Volts CC cada um em relação ao pino 1. É claro que o cabo do microfone transporta a voltagem Phanton Power bem como o sinal de áudio.

As mesas de som que fornecem Phanton Power possuem resistores limitadores de corrente que atuam como válvula de controle. Se o microfone ou cabo estiver com a fiação impropriamente conectada, estes resistores limitam o fluxo corrente para o microfone prevenindo danificações ao circuito de fornecimento de Phanton Voltage.

Um microfone dinamicamente balanceado não é afetado pela Phanton Power, entretanto, um microfone dinâmico desbalanceado será afetado. Provavelmente o microfone não será danificado, mas, não irá trabalhar apropriadamente.

Bias Voltage: É uma voltagem CC (de 1,5 a 9 Volts) que é fornecida através de um condutor único. Diferente do Phanton Power, a voltagem de polarização (bias) não requer um circuito balanceado.

A voltagem de polarização é fornecida a um transistor conhecido como (JFET) conectado à saída de um microfone de eletreto.

O JFET atua como um conversor de impedância que é uma necessidade para qualquer microfone projetado para usar um capacitor como elemento (microfone capacitivo).

IMPEDÂNCIA

Impedância é a versão CA (Corrente Alternada) do termo resistência em um circuito CC (Corrente Contínua) e significa a oposição do fluxo da corrente de elétrons em um circuito e é expressa em ohms.

A impedância que é abreviada com “ Z ” inclui a reatância capacitiva e a reatância indutiva somadas à resistência CC. A reatância está relacionada principalmente com a freqüência do sinal que flui no circuito.

A reatância capacitiva aumenta quando a freqüência diminui e a reatância indutiva aumenta com o aumento da freqüência. Por causa desta relação com a freqüência, a impedância não é medida diretamente com um multímetro como é feito com a resistência CC.

MICROFONE CALIBRADO

Os microfones para medições também chamados de “ Microfones Calibrados ” devem ter resposta plana, tipicamente dentro de mais ou menos 1dB dentro da banda de áudio (20Hz a 20.000 Hz) ou acima. É necessário também que sejam omnidirecionais para captar todo o som ao seu redor, macios, para captar os sons de baixa intensidade, e possuírem um pré-amplificador interno com uma boa extensão dinâmica como, por exemplo, 100 dB ou maior.

Abaixo temos o microfone ECM 8000 da Behringer:

O ECM 8000 possui resposta de freqüência linear e é omnidirecional permitindo realizar as tarefas de medição e alinhamento com boa precisão.

Este microfone acompanha o ULTRA-CURVE PRO DSP8024, mas também pode usado com qualquer outro RTA (real-time analyzer) e adquirido separadamente.

Germano Lins  para MUSICAUDIO