TEORÍA DE MICRÓFONOS

Micrófono: es un transductor acústico - eléctrico ya que permite convertir una forma de energía en otra. Su función es la de actuar como vínculo electromecánico entre el medio acústico, donde se desarrolla la música o la locución, y el medio eléctrico donde se almacena, procesa o distribuye la señal. Requerimientos básicos de un micrófono: • Ancho de banda completo (20 Hz – 20 KHz). • Que no genere alteraciones en el sonido captado. Rango dinámico completo (sin límites), minimización o

ausencia de “ruido propio”.

Ruido Propio o nivel de ruido equivalente: es el ruido eléctrico o “hiss” que produce un micrófono. Si el nivel de ruido propio es menor o igual a 18 dB es excelente, si está alrededor de 28 dB es bueno y si está alrededor de 35 dB es malo. Especificaciones de un micrófono: • Genesis de la transducción. • Sensibilidad. • Impedancia. • Respuesta en Frecuencia. • Directividad. • Relación señal / ruido. De acuerdo a la génesis del principio de transducción: Micrófonos de presión:

Sistema de cápsula en el cual sólo una cara del diafragma está expuesta al campo sonoro. El diafragma es sensible a las variaciones de presión sobre la superficie, sin importar la ubicación de la fuente dando como resultado un diagrama polar omnidireccional.

Micrófonos de gradiente de presión: La cápsula de gradiente de presión es similar a la anterior, excepto que se crea un orificio en la parte posterior del diafragma (cavidad interna), permitiendo el ingreso de energía acústica por este último. Así, el movimiento resultante del diafragma será función del diferencial de presiones entre la (presión) frontal y la (presión) trasera, lo que se llama transducción del “gradiente de presión”.

Sensibilidad: Es el nivel de salida en Voltios [V] que un micrófono es capaz de producir, para una señal de entrada normalizada en niveles de presión sonora [dB SPL] y expresada en decibeles. La sensibilidad relativa de un micrófono es función de la dirección de la cual capta la señal acústica. El patrón direccional de un micrófono o “patrón polar”, es decir la sensibilidad que presenta para cada dirección del campo, suele especificarse mediante un diagrama polar, que se confecciona mediante una serie de círculos concéntricos, los cuales indican el valor en dB, mientras que el ángulo de los radios, medido en grados sexagesimales, muestran la orientación de la fuente y el valor registrado en este gráfico es la sensibilidad a dicha dirección de arribo de la información. Los micrófonos omnidireccionales (A) utilizan dispositivos transductores de presión que responden (casi) idénticamente a las distintas orientaciones. Los micrófonos direccionales son dispositivos que utilizan transductores de gradiente de presión, tienen una sensibilidad no uniforme en función del ángulo de incidencia del sonido y se pueden subdividir en: Bidireccional o Figura Ocho (B), Cardiodes (C), supercardiodes (D), hipercardiodes (E).

A C D EB

Impedancia: Micrófonos de alta impedancia (20 KΩ - 50 KΩ)

• Susceptibles a inducciones de ruidos electrostáticos y electromagnéticos, tales como los producidos por tubos fluorescentes, motores, etc.

• Para longitudes mayores a los cinco metros la capacidad distribuida del cable en conjunto con la alta impedancia de la cápsula, es suficiente para atenuar las señales de alta frecuencia funcionando como un filtro pasa bajos. Este es uno de los motivos por los que se han dejado de utilizar este tipo de micrófonos.

Micrófonos de baja impedancia: Los micrófonos dinámicos generalmente de mayor uso tienen baja impedancia: (50 Ω - 600Ω.)

• Muy bajas pérdidas de alta frecuencia, aún cuando se los utilice con cables de varias decenas de metros. • Menos susceptibles a la inducción de ruidos por campos electromagnéticos o electroestáticos. Esto último

se soluciona casi por completo utilizando líneas (bien) balanceadas. Todo esto permite utilizar cables de gran longitud.

Generalmente las entradas de micrófono de las consolas profesionales tienen impedancias que superan hasta 10 veces la del micrófono. Esto se hace para que el micrófono minimice la corriente sobre su salida y produzca la máxima tensión posible. Cabe recordar que la transmisión de la información (eléctrica) de audio se realiza por medio de la transferencia de tensiones entre una etapa y la siguiente, salvo en la amplificación de potencia donde la transferencia es de energía entre la etapa de salida del amplificador y el parlante. Tipos de micrófono según el tipo de transducción: Micrófono de carbón: Fue inventado por Thomas A. Edison. Es un dispositivo de presión, que transduce de las variaciones de la resistencia de contacto entre granos de carbón (que se comprimen o expanden bajo la acción de la presión sonora) en variaciones de tensión a su salida. Se halla compuesto por una cápsula metálica, llamada botón, rellena de gránulos de carbón, cubierta por un diafragma de aluminio. Características:

• Alta sensibilidad (no necesita amplificador de audio). • Limitada respuesta en frecuencia (rango vocal). • Gran distorsión. • Ruido o soplido, debido a la variación de resistencia entre los contactos.

Son un ejemplo los micrófonos situados en las bocinas de los teléfonos antiguos.

Micrófono de carbón en el cual la resistencia mecánica cambia con el movimiento de la membrana.

Micrófonos cerámicos y de cristal: También conocidos como piezoeléctricos, estos son determinados compuestos cristalinos que funcionan de acuerdo al principio de generación de diferencias de potencial eléctrico ante una acción mecánica de deformación a lo largo de uno de sus ejes. Características generales:

• Alto nivel e impedancia de salida. • Razonable respuesta en frecuencia entre 80 Hz y 6500 Hz. • Se deterioran muy fácilmente con niveles altos de temperatura y

humedad. • Son de tamaño relativamente pequeño.

(a) Micrófono piezoeléctrico en el cual un pin sólido convierte el movimiento del diafragma en flexión de un cristal piezoeléctrico.

(b) Micrófono polímero piezoeléctrico usando un diafragma de polímero piezoeléctrico curvada para convertir directamente presión sonora en un potencial.

Micrófonos dinámicos: Funcionan bajo el principio de generar una tensión de salida mediante inducción electromagnética sobre un conductor circulante dentro de un campo electromagnético que corta líneas de fuerza. Éstos pueden ser de bobina móvil y de cinta A = Diafragma. B = Bobina móvil. C = Imán y circuito magnético. Los micrófonos dinámicos transducen la información acústica por gradiente de presión o velocidad por lo que su captación presenta patrones direccionales. Características generales:

• Muy confiable y robusto. • Adecuado para uso en interiores y exteriores. • Posibilidad de varios diagramas de captación.

• Sensible a campos magnéticos externos. • Mayor tamaño en relación con un transductor a condensador. • Baja impedancia de salida. • Extenso rango de respuesta en frecuencia. • Ruido interno nulo.

Micrófono de bobina móvil en el cual el movimiento del diafragma induce corriente en la bobina.

Hasta luego! Ing. María Isabel Arango.

FICHA DE SONIDO #33 Micrófonos (dinámicos) de cinta: Este tipo de micrófono está compuesto por una membrana, diafragma o “cinta” metálica transductora situada entre los polos de un imán permanente. Al incidir la energía sobre sus caras, ésta provocará su movimiento cortando así líneas de flujo e induciéndose sobre el conductor una f.e.m. (fuerza electro motriz) según la Ley de Faraday – Lentz. El micrófono de cinta está clasificado como de velocidad (de las partículas) o gradiente de presión, debido a que el movimiento de esta es el resultado de las diferencias de presión entre las caras anterior y posterior del diafragma, es decir, de la velocidad de las partículas de aire al ser puestas en movimiento por la energía acústica. Ambas caras de la cinta se hallan expuestas al campo sonoro, por lo que serán sensibles al sonido proveniente de ambas direcciones axiales. Las ondas sonoras que incidan sobre la cara posterior producirán una señal eléctrica 180° fuera de fase respecto a la anterior. Las ondas sonoras que lleguen a 90° del eje axial de captación, por cualquiera de sus lados darán por resultado una señal mínima de salida. Por lo tanto el diagrama polar de sensibilidad presentará una respuesta bidireccional o de “figura de ocho”. Características generales:

• Respuesta de frecuencia uniforme. • Excelente respuesta en altas frecuencias. • Patrón polar tipo figura de 8. • Baja impedancia de salida. • Puede fabricarse en tamaños reducidos. • Diafragma muy liviano. • Presenta alta sensibilidad. • Posible rotura (por deformación permanente de la cinta) ante niveles de presión sonora elevados.

Micrófono de cinta en el cual una cinta conductiva de baja masa se mueve en respuesta al sonido incidente.

Micrófonos de Condensador: Estos micrófonos utilizan por transductor un par de placas paralelas (electro-estáticamente cargadas con una tensón continua llamada “phantom power”) que conforman un condensador o capacitor eléctrico con dieléctrico de aire. Una de estas placas es móvil por lo que transduce las variaciones de presión acústica en variaciones de longitud de dieléctrico; esto se refleja en variaciones relativas de la capacidad estática, por lo tanto, en variaciones relativas de tensión entre placas. Estas variaciones luego son amplificadas por una etapa de ganancia, obteniéndose así la señal de audio correspondiente a la señal sonora. Características generales:

• Tienen un diafragma muy liviano. • Presentan una sensibilidad muy alta. • Puede diseñarse para ofrecer diferentes patrones polares en una sola unidad. • Tiene una excelente respuesta en frecuencia. • Posee ruido propio. • Requiere fuente externa. (“Phantom Power”, que generalmente es de 48 VDC).

• Más sensible a las variaciones de temperatura y humedad que los transductores dinámicos.

Micrófono Condensador usando una membrana estrecha y un plato trasero perforado para formar la capacitancia paralela.

Micrófonos PZM (Perssure Zone Microphones): Consiste en un pequeño micrófono de condensador (transductor de presión) montado, boca abajo, sobre un panel de reflexión o superficie límite. Para su correcto funcionamiento, el diafragma del micrófono es colocado en lo que se denomina “zona de presión”, o sea, sobre el panel de reflexión, lugar donde se combinan no sólo las ondas directas sino también las reflejadas por las paredes del recinto. Colocar el micrófono en el borde del campo, evita la formación de comb filters debidos a la ubicación de los micrófonos dentro del campo sonoro. En muchas aplicaciones, tanto en grabaciones como en espectáculos en vivo, es necesario ubicar micrófonos en las proximidades de superficies duras altamente reflectoras, como por ejemplo instrumentos rodeados por baffles, o cerca del piso del escenario o un piano con la tapa superior semiabierta. En estas situaciones el sonido llega al micrófono por dos caminos: directamente de la fuente y reflejado en la superficie. El retraso entre la señal reflejada y el sonido directo produce cancelaciones de fase en determinadas frecuencias, dando como resultado una respuesta en frecuencias con pronunciados picos y valles, denominada “filtro peine” (comb filter), afectando la calidad tonal del registro convirtiéndolo en un sonido poco natural. El micrófono PZM fue desarrollado para evitar dicha coloración tonal. Este conocimiento acerca del funcionamiento de los micrófonos debe ser complementado con el procesamiento de la información sonora que cada técnica de microfoneo realiza y con la práctica. Esta práctica es ineludible e implica escuchar el resultado de cada unidad, de cada grupo de micrófonos, de cada posicionamiento y de cada par “micrófonos – recinto”. Las técnicas de captación microfónica para sistemas estéreo se pueden dividir en 3:

• Técnicas monofónicas. • Técnicas estereofónicas. • Técnicas multimicrofónicas.

Técnicas estereofónicas Se utilizan principalmente para grabar ensambles de música clásica y solistas en exteriores. Estos métodos capturan un evento sonoro utilizando 2 o 3 micrófonos. Cuando se escucha la reproducción de una grabación estéreo, los altavoces estéreo deben transmitir las imágenes de la fuente de izquierda a derecha, tal cual como fue captada durante la sesión de grabación. Una verdadera captación estereofónica transmite: • La localización precisa de cada instrumento. • La profundidad de cada instrumento. • La distancia del ensamble desde el escucha (la perspectiva). • La sensación espacial del ambiente acústico-el ambiente o la reverberación del lugar. Métodos de captación estereofónica:

1. Par Coincidente (XY): Según esta técnica se sitúan 2 micrófonos direccionales sobre un plano

(generalmente el horizontal) con sus carcasas casi rozándose y sus diafragmas situados uno por encima del otro, formando un ángulo de 90 a 120 grados. Esta técnica divide la imagen de la fuente sonora en dos partes iguales las que serán captadas independientemente por cada micrófono.

Un micrófono direccional es más sensible a los sonidos que le llegan de frente (dentro del ángulo de mayor sensibilidad), es decir, produce una señal con un alto nivel y es menos sensible a los sonidos que le llegan fuera de dicho ángulo sólido. Este método es mono-compatible ya que la respuesta en frecuencia es la misma en mono o estéreo dado que según esta posición de cápsulas coincidentes no hay diferencia de tiempo ni de fase entre los canales lo que evita las cancelaciones de frecuencias, degradando la respuesta de frecuencia si ambos canales están sumados a mono. Si las grabaciones son escuchadas monofónicamente como en radio, TV, o cine se podrían emplear los métodos de captura coincidentes.

Si un instrumento está fuera del ángulo hacia la derecha, el micrófono derecho captará una señal con un nivel más alto que la que capta el micrófono izquierdo, asimismo en el momento de la reproducción será percibida la imagen de dicho instrumento por el altoparlante derecho, indicando su ubicación o localización en el momento de la grabación. El ángulo correcto a formar entre las cápsulas dependerá del patrón polar de los micrófonos.

• Si son cardioides tienden a reproducir el ensamble musical con una extensión estéreo estrecha, siendo

más estrecha aún utilizando micrófonos hiper-cardioides.

• Arreglo Blumlein: es un método par-coincidente con una excelente localización, el cual utiliza dos

micrófonos bidireccionales, formando un ángulo de 90º entre ellos.

• Mide-Side (MS): un micrófono está posicionado para captar la mitad de la orquesta, éste es sumado y

restado con un micrófono bidireccional apuntando a ambos lados de la agrupación musical, produciéndose señales para el canal izquierdo y derecho. Con esta técnica, la propagación estéreo puede ser controlada remotamente mediante la variación de la relación entre la señal central (MID) y la señal lateral (SIDE).

Este control remoto es útil para conciertos en vivo, donde no se pueden ajustar físicamente los micrófonos durante el concierto. Algunas grabaciones que emplean el método MS a veces les falta espacialidad.

Continuará… Ing. María Isabel Arango

Cardioides angulados 180º entre sí: Esta técnica utiliza dos micrófonos cardioides angulados 180º entre sí pero los sonidos que proceden del centro o de la parte trasera de la sala son procesados por aquella parte del lóbulo de captación que no presenta buena respuesta en altas frecuencias. Esto provoca un sonido apagado para señales frontales y traseras centrales. Otro fenómeno reportado por Michael Gerzon es que la reverberación captada es reproducida en los extremos L y R.

Cardioides angulados de 135º a 120º entre sí: A raíz de lo anterior, un ángulo entre 135º y 120º parecería más razonable. Nuevamente Gerzon reportó que esta última técnica dispersa uniformemente la reverberación captada entre los parlantes, mientras que los micrófonos angulados 135º producen un estéreo más abierto. Si se quiere una imagen estéreo más abierta es recomendable optar por técnicas cuasi-coincidentes o pares espaciados.

2. Par espaciado o método A-B: Esta técnica es utilizada preferentemente para fuentes sonoras grandes, con numerosos instrumentos. Un caso particular de éstas son las orquestas, digamos… con 20 instrumentos o más. Estas fuentes sonoras “deben” sonar “anchas”, con espacialidad, mientras que, por ejemplo, una batería no necesariamente debe sonar así. Esta técnica consta de 2 Micrófonos idénticos ubicados separadamente, cada uno apuntando hacia el ensamble musical. Los micrófonos pueden tener algún patrón polar, pero el omnidireccional es el más común en este método. Si el espacio entre los micrófonos es importante se genera una imagen estéreo más ancha que la real; esto es lo que la hace ideal para la captación de fuentes sonoras de gran tamaño. Instrumentos en el centro del ensamble producen una señal idéntica en cada micrófono. Lo anterior puede verse como una desventaja pero la decorrelación que capta esta técnica es variable alcanzando la mayor posible a medida que se incrementa el espaciado, pudiendo ser “coherente” con la separación [metros] de los parlantes en un sistema de reproducción estéreo (aproximadamente) típico (lo que no significa igualar el espaciamiento a la distancia entre parlantes). Durante la reproducción de esta grabación, una imagen del centro de los instrumentos es escuchada en la mitad de un par estéreo de altavoces. Si un instrumento está fuera del ángulo y está más ubicado más cerca de uno de los dos micrófonos, entonces su sonido alcanzará el micrófono más cercano antes que este alcance al otro. Los micrófonos producen una señal aproximadamente idéntica, excepto si la señal de un mic es retrasada con respecto a la otra. Si se envía una señal idéntica a dos altoparlantes estéreo pero retrasando sólo uno de los canales, la localización de la imagen sonora es alterada. Con una grabación par espaciada, los instrumentos que están fuera del centro son captados

con un retardo natural en uno de los canales de los micrófonos (respecto del otro), entonces ellos son reproducidos naturalmente fuera del centro. Esta apertura estéreo también es controlada mediante el espaciamiento entre micrófonos. Sabiendo que un delay de 1.5ms entre un canal y otro desplaza la información al extremo, corriendo su imagen sonora totalmente hacia uno de los parlantes del sistema estéreo, como por ejemplo si se pretende hacer sonar la sección derecha de una orquesta totalmente sobre el parlante derecho. Esto será posible calculando la distancia entre micrófonos, es decir aproximadamente 60cm entre ellos. Si bien la localización resultante de este caso es la adecuada, se sobre enfatizan las fuentes sonoras del centro y se atenúan las extremas, o sea se pierde el balance entre los instrumentos que componen la fuente. No nos olvidemos que el uso de este método de captación en el caso de las orquestas tiene como dificultad y arte el lograr respetar el balance entre instrumentos, una distribución horizontal apropiada y estética al mismo tiempo, y registrar la información acústica temprana que la sala provee. En espaciamientos mayores, como ser 6.5m o más, la separación entre canales tiende a ser “exagerada” (o sea aquellos instrumentos ligeramente corridos del centro son captados muy volcados hacia uno de los canales). Para complementar este concepto es necesario agregar una variable que es la distancia a la fuente (df) del par de micrófonos. Si df es pequeña la sensación natural (de un oyente) de la apertura sonora es extrema, por el contrario si la df es muy distante de la fuente la sensación de apertura se reduce. Tarde o temprano esta distancia es definida por el Ingeniero de Grabación o por el Productor en función de pretender registrar cierta amplitud horizontal de la fuente sonora y un balance de la fuente y entre la energía directa y la energía reflejada temprana. A partir de esto es posible decidir cuánto se alterará la amplitud horizontal de la fuente o no mediante el método de captación microfónica. Fuente SonoraFuente sonora Mic

Izquierdo Mic

Derecho

Es

paciamiento Podemos analizar un caso particular de micrófonos espaciados con el objetivo de lograr no sólo una correcta localización sino un balance apropiado de la fuente. Esto sólo es posible aplicando una mayor distancia entre mics. Este es el caso de utilizar micrófonos espaciados 6m uno del otro. La imagen resultante tenderá a estar exageradamente abierta, pero con un buen balance (nivel) entre instrumentos. La apertura exagerada puede ser contrarrestada haciendo la captación a una distancia mayor de la fuente. Mas allá de recetas acerca de este método es importante conocer el desarrollo físico de la fuente sonora, su paneo natural y el balance entre instrumentos para luego decidir df y el espaciado. En el caso de fuentes muy anchas y de decidir un espaciamiento grande, se obtendrá un ancho exagerado de la misma, un buen nivel sonoro de los extremos pero un centro poco claro y de bajo nivel. Para contrarrestar esto se aplica un tercer micrófono exactamente al centro de los dos originales (y generalmente al mismo nivel) y como consecuencia se cerrará la imagen y se elevará el nivel sonoro central.

Mic Izquierdo

Mic Central

Mic Derecho

Fuente Sonora

Stereo 180 System: Este sistema fue desarrollado por Lynn T. Olson. Utiliza dos micrófonos hipercardioides angulados 135º entre sí y espaciados horizontalmente 4.6cm. Dado que los lóbulos traseros del patrón hipercardioide tienen polaridad opuesta a la del frontal, esto crea la ilusión de que la reverberación reproducida proviene tanto de los lados como del centro entre parlantes. Se ha reportado que esta técnica tiene una buena localización y un buen foco de imagen sonora.

OSS (Optimal Stereo Signal o “Jecklin Disk”): El “disco de Jecklin” utiliza dos micrófonos omnidireccionales espaciados 16.5cm (distancia inter-aural) y separados por un disco con un diámetro de 28cm. El disco es rígido y está cubierto con un material absorbente para atenuar reflexiones sobre él. Esta es una técnica cuasi-binaural. Por debajo de los 200Hz ambos micrófonos reciben la misma información funcionando ambos como mics omnidireccionales ligeramente espaciados. A medida que la frecuencia se incrementa el disco se convierte paulatinamente en una barrera, lo que hace direccionales a los micrófonos. En altas frecuencias el par funciona como dos micrófonos sub cardioides casi coincidentes.

Spaciousness & Localización: Las principales propiedades acústicas subjetivas de los recintos son la especialidad (ASW) y el envolvimiento (LEV). El sistema estéreo no puede reproducir el envolvimiento de la sala donde se realizó cierta captación, pero sí puede reproducir la especialidad. Ésta es el ancho acústico aparente de la fuente sonora y está compuesto por la interacción entre el sonido directo y las primeras reflexiones fuertes frontales. El ASW es, técnicamente hablando, función de la decorrelación binaural temprana entre las informaciones L y R. Es importante tener en cuenta que las diferentes técnicas microfónicas aportan su propia correlación a los sonidos captados, atenuando o realzando la información de ASW, resultando finalmente en un diferente ASW respecto del natural u original de la Sala. La localización en una imagen sonora es un concepto por el cual se

describe la similitud entre la posición acústica original de los instrumentos y la posición de los mismos instrumentos en la reproducción de lo captado microfónicamente, sobre el par estéreo, llamadas imágenes fantasmas. Si existe una gran diferencia entre ellas se dice que la localización es pobre o mala. Esta localización se realiza psicoacústicamente por diferencias de amplitud y/o de tiempo. Este fenómeno ha sido bien investigado y para la región central (entre parlantes) con corrimientos entre 0% y 75% se encontró una relación lineal tanto para el corrimiento por tiempo como para el de amplitudes. Propiedad Variación de la propiedad Corrimiento imagen fantasma entre L y RTiempo 0,1ms 13% Nivel 1dB 7,5% También se demostró que cuando hay diferencias de tiempo y nivel simultáneamente, la fuente fantasma resultante es aproximadamente equivalente a la suma independiente de los corrimientos debidos sólo a tiempo y nivel.

CAPATACIONES MICROFÓNICAS PARTE III Métodos de captación estereofónica: 2. Casi-Coincidentes: Estas técnicas dan como resultado una amplitud estéreo mayor que las técnicas coincidentes a igual angulación entre micrófonos, lo que significa que si se comienza con una técnica coincidente y luego se separan los micrófonos unos pocos centímetros uno de otro la apertura estéreo se incrementará. Estas técnicas también cpatan mayor espacialidad y profundidad debido a las relaciones de fase aleatorias entre canales en altas frecuencias (baja correlación). Estos métodos no son mono-compatibles, por lo que al ser combinados a mono existirán nulls en la respuesta en frecuencia causados por cancelaciones de fase. • ORTF: este sistema está compuesto por dos micrófonos cardioides angulados 110º uno de otro con sus

cápsulas espaciadas 17 cm una de otra horizontalmente. También se puede encontrar la variante de 90º de angulación y un espaciamiento horizaontal entre cápsulas de 8¨.

Output Right Channel Salida Canal Derecho

Output Left Channel Salida Canal Izquierdo

Figura 1. ORTF system: cardioids angles 110º and spaced 17cm (6.7´´) / Sistema ORTF: cardioide en ángulo de 110º y espacio de 17cm (6,7´´).

Left Channel Output Salida Canal Izquierdo

Right Channel Output Salida Canal IDerecho

Figura 2. Cardioids angles 90º y espaciados 8´´. / Cardioides angulados a 90º y espaciados 8´´. El origen de ésta técnica fue descrito por R. Contamines. Los 17 cm de espaciamiento fueron elegidos porque suministran la mejor estabilidad de la imagen con el movimiento de la cabeza, asumiendo siempre un ángulo entre parlantes de ±30º. La angulación de 110º fue elegida por proveer la mejor presición de la imagen y ubicación posibles de la fuente cuando se utiliza con un espaciamiento de 17 cm. • NOS: este sistema está compuesto por dos micrófonos cardioides angulados a 90º con un espaciamiento

hosrizontal entre cápsulas de 30cm y fue propuesto por la Dutch Broadcasting Foundation.

Left Channel Output Salida Canal Izquierdo

Right Channel Output Salida Canal IDerecho

Figura 3. Cardioids angles 90º y espaciados 30 cm (12´´). / Cardioides angulados a 90º y espaciados 30 cm (12´´). 3. Faulkner: este sistema fue propuesto por Tony Faulkner y utiliza dos micrófonos bidireccionales (figura de 8) apuntando directamente al frente con sus ejes paralelos espaciados 20 cm uno de otro y ambos a la misma altura. Este arreglo no es mono-compatible en teoría pero en la práctica no ha presentado mayores inconvenientes.

Figura 4. Faulkner paced – array system. Two figure eights spaced 20cm (7.87´´) apart. / Sistema Faulkner con arreglo en fase. Dos figuras de ocho espaciadas 20 cm (7.87´´).

Left Channel / Canal Izquierdo Rigth Channel / Canal Derecho

Teoría de la Imagen Estéreo El objetivo tanto de una captación microfónica estéreo como de una mezcla estereofónica es obtener una buena imagen estéreo formada por fuentes sonoras aparentes con una localización bien definida, generalmente entre el par de gabinetes acústicos ubicados delante del oyente. Algunas definiciones • Fusión: se refiere a la síntesis de una única fuente sonora aparente a partir de dos o más fuentes sonoras

reales, como pueden ser los parlantes. • La ubicación de una imagen es su posición angular relativa al punto inmediatamente al frente del oyente o su

posición relativa entre el par estéreo de parlantes.

Center / center

Image / Imagen

The image is lacated here relative to the center of the speaker pair. / La imagen esta localizada

en este punto relativo al centro del par de

Listener. / Oyente.

Image / Imagen

Left speaker / altavoz izquierdo

Left speaker / Altavoz izquierdo

Right speaker / Altavoz derecho

Right speaker / altavoz derecho

Figura 5. Example of image location: (a) vista del oyente; (b) top view. / Ejemplo del posicionamiento de la imagen: (a) vista del oyente; (b) vista superior.

La intensión de la alta fidelidad es reproducir las imágenes en las ubicaciones especificadas o escogidas por el ingeniero de grabación o el productor. En algunas producciones (generalmente grabaciones de música clásica), el éxito del ingeniero de grabación o productor, es ubicar las imágenes en las mismas ubicaciones relativas que los instrumentos tuvieron durante su ejecución en vivo.

• Stereo Spread o Ancho del escenario: Left Speaker/Altavoz Izquierdo Right Speaker/Altavoz Derecho

Farthest-left image / Última imagen de la izquierda.

Farthest-right image / Última imagen de la derecha.

Center image. / Imagen central.

Stereo Spread./ Ancho del escenario.

Figura 6. Stereo spread o stage width. / Ancho del escenario.

Es la distancia entre las imágenes extrema derecha y extrema izquierda de un ensamble de instrumentos reproducido. El Stereo Spread es amplio si el ensamble está distribuido en su totalidad entre el par de parlantes estéreo. Será angosto si el ensamble reproducido ocupa solo una pequeña porción del espacio entre las cajas acústicas. A veces la reverberación o sensación de ambiente reproducida se distribuye totalmente entre un gabinete y el otro aunque el ancho del ensamble reproducido sea angosto.

• Foco de la Imagen o Tamaño: se refiere al grado de fusión de una imagen o su definición posicional. Una

imagen fuertemente focalizada se describe como ser precisa, angosta, resuelta, bien definida, aguda o fácil de localizar. Una imagen pobremente focalizada es difícil de localizar, está desparramada, es ancha, es vaga, es difusa. Una imagen es natural si tiene el mismo grado de focalización que el instrumento real reproducido.

• Profundidad: es la distancia aparente entre una imagen y el oyente, es decir, la sensación de cercanía y

lejanía de uno o más instrumentos. • Localización: es la habilidad de un oyente de ubicar la dirección de donde proviene el sonido. También es la

relación de informaciones entre canales auriculares o las diferencias interaurales y la ubicación de la imagen percibida.

Objetivos de las técnicas de captación estereofónicas

i nos focalizamos en la captación de un ensamble de instrumentos musicales de gran tamaño, podemos afirmar

Figura 7. Stereo localization effects. (a) Orchestr y localized between speakers (the

n la anterior figura podemos apreciar en el caso B que se respeta la distribución original de los instrumentos (A),

s muy importante recordar que le tamaño de reproducción de un instrumento o de una sección de instrumentos

Sque uno de los principales objetivos es lograr una localización precisa. Esto significa que los instrumentos reproducidos deben aparecer en la misma ubicación relativa que tenían en su ejecución en vivo. Cuando esto se logra los instrumentos en el centro del ensamble son reproducidos precisamente en la mitad de la distancia entre los dos gabinetes acústicos de reproducción. Los instrumentos a los lados del ensamble son reproducidos por el gabinete izquierdo o el derecho y los ubicados a la mitad de un lado o del otro son reproducidos en forma equivalente entre ambos parlantes.

a instrument locations (top view). (b) Images accuratel

Left speaker / Altavoz izquierdo

Right speaker / Altavoz izquierdo

listener´s prception). (c) Narrow stage-width effect. (d) Exaggerated separation effect. / Efectos de localización estéreo. (a) Posicionamiento de instrumentos de orquesta (vista superior). (b) Imágenes localizadas con precisión entre altavoces. (c) Efecto estrecho del ancho del escenario. (d) Efecto exagerado de separación. Epero en el caso C, las fuentes fantasmas parecen estar atiborradas hacia el centro mientras que en la D aparecen demasiado abiertas. Edebe ser idéntica a su tamaño en la vida real. Una guitarra debiera ser una fuente puntual; un piano o una sección de cuerdas debe tener alguna apertura estéreo. Cada ubicación de los instrumentos debe estar tan claramente definida como lo estaba en la sala de conciertos y escuchada desde el asiento ideal. Algunos profesionales afirman que las imágenes reproducidas deben ser un tanto más definidas que las de la vida real para suplantar la información visual (debido a uno no puede ver los instrumentos durante la reproducción por parlantes, imágenes sobre-definidas debieran incrementar el realismo).

Continuación de Objetivos de captaciones estereofónicas La reverberación reproducida (o sensación de ambiente) debiera envolver al oyente si la misma es tardía (aproximadamente mayor que 150 ms) o debiera provenir uniformemente distribuida de entre los gabinetes al ser temprana (de 5 ms a 150 ms respecto de la señal directa). Las técnicas microfónicas estéreo típicas si captan algo de reverberación de la sala, lo hacen para reproducirla desde el frente; es por esto que el oyente no siente la sensación de estar inmerso en el ambiente de la sala. Para hacer que la reverberación grabada envuelva al oyente se necesitan gabinetes acústicos extra a los lados o detrás del escucha reproduciéndola o mediante la reproducción del sistema estéreo dentro de una sala que proporcione un fuerte campo difuso trasero mediante el apropiado diseño acústico.

Figura 8. Accurate imaging: sound location and size are reproduced during playback, as well as the reverberant field. (a) Recording. (b) Playback. (Courtesv of Howard Sams Inc.) / Imagen precisa: el tamaño y la localización de la fuente sonora son reproducidos durante el playback, así como el campo reverberante. (a) Grabación. (b) Playback. (Cortesía de Howard Sams. Inc.). Comparación entre varias técnicas de captación Michael Williams calculó el ángulo de grabación y la desviación estándar de varias técnicas microfónicas. Se define ángulo de grabación (recording angle) como el ángulo que incorpore a la fuente sonora requerido para una apertura estéreo desde el parlante izquierdo hasta el parlante derecho. Es el ancho angular del ensamble ejecutor visto por el arreglo de micrófonos que causa una apertura estéreo total. La Desviación Estándar es la distorsión geométrica del escenario sonoro. Cuanto mayor sea el desvío en grados mayor es la separación de los instrumentos de la imagen, tanto de su mitad izquierda como de su mitad derecha. Si el desvío estándar es 0º, lo instrumentos que están en el centro de la parte izquierda de la orquesta son reproducidos en el centro de la parte izquierda entre parlantes (esto es a 15º del centro para el par de gabinetes espaciados a 30º). Si el desvío estándar es muy grande generará un efecto de separación exagerada entre instrumentos. Las siguientes comparaciones no toman en cuenta la diferencia de nivel que se genera entre un instrumento captado frente a los micrófonos y uno posicionado a extrema izquierda o a extrema derecha. Micrófonos Cardioides Coincidentes angulados a 90º entre sí:

• Ángulo de grabación = 180º. Esto significa que la orquesta debe formar un semicírculo alrededor del par de micrófonos para ser reproducida desde un parlante hasta el otro.

• Desvío estándar ≈ 6º. Esto significa que un instrumento que está al centro de la mitad izquierda de la orquesta será reproducido aproximadamente 6º más hacia la izquierda de dicha posición.

Blumlein: • Ángulo de grabación ±45º (90º en total). • Desvío estándar ≈ 5º. ORTF: • Ángulo de grabación ±50º (100º en total). • Desvío estándar ≈ 5º. NOS: • Ángulo de grabación ±40º (80º en total). • Desvío estándar ≈ 4º. Micrófonos omnidireccionales espaciados 50cm (uno del otro): • Ángulo de grabación ±50º (100º en total). • Desvío estándar ≈ 8º. Carl Ceoen realizó tests de audición para comparar diversas técnicas estereofónicas típicas. En su trabajo se reportan los siguientes promedios de distorsión en la resolución de cada método (foco de la imagen o agudeza)

• XY (cardioides coincidentes angulados 135º): 3º. • MS: 5.5º. • Blumlein: 4º. • ORTF: 3º. • NOS: 4º.

Según la investigación de Ceoem, la audiencia coincidió en que el sistema ORTF ofrecía los mejores resultados y que el sistema MS carecía de intimidad. Bernfeld & Smith computaron la ubicación de la imagen en función de la frecuencia para varias técnicas de captación estéreo. Cuanto mejor sea la coincidencia con la ubicación de la imagen a varias frecuencias, se dice que la imagen tiene mayor agudeza. A continuación se presentan los resultados sintetizados: • Blumlein: el foco de la imagen es bueno excepto cerca de los parlantes; allí las altas frecuencias son

reproducidas más ensanchadas que las bajas frecuencias. • Cardioides Coincidentes angulados a 90º: el foco de la imagen es muy bueno pero la amplitud estéreo es

muy angosta. • Cardioides Coincidentes angulados a 120º: el foco de la imagen es ligeramente bueno, pero la amplitud

estéreo es angosta. • Hipercardioides Coincidentes angulados a 120º: el foco de la imagen es bueno pero no excelente, debido a

que frecuencias alrededor de los 3 Khz son reproducidas con mayor ensanchamiento que las bajas frecuencias.

• Blumlein compensados con un circuito Shuffler (Ecualización Espacial): muy buen foco de imagen y amplitud estéreo.

• ORTF con micrófonos cardioides: buen foco de imagen; las bajas frecuencias tienen una apertura más angosta respecto de las altas frecuencias.

• ORTF con micrófonos hipercardioides: buen foco de imagen; las bajas frecuencias tienen una apertura más angosta respecto de las altas frecuencias, pero presentan mayor separación estéreo que la anterior.

• Dos micrófonos omnidireccionales espaciados 3m uno de otro: pobre foco de imagen; las altas frecuencias tienen una mayor amplitud angular respecto de las bajas frecuencias. Presenta un efecto de separación exagerado.

• Tres micrófonos cardioides espaciados 1.5m uno de otro: pobre foco de imagen con una exagerada separación en las altas frecuencias.

Espacialidad y ecualización espacial

Una de las formas de definir la espacialidad de un arreglo de micrófonos estéreo es la relación de energías L-R dividido L+R del sonido reflejado. Idealmente esta relación debe ser igual o mayor que 1. En otras palabras existe igual suma de energías que diferencia de energías. Una gran espacialidad implica baja correlación entre canales al analizar el sonido reflejado. Algunos arreglos de micrófonos con buena espacialidad ≈ 1 son: • Par espaciado • Blumlein • El arreglo MS con un patrón M cardioide y una relación M/S=1:1 • Hipercardioides coincidentes angulados 109º uno de otro La ecualización espacial o Shaffling es una amplificación de las bajas frecuencias en la señal resultante de la diferencia entre la información L-R y una atenuación complementaria de las mismas bajas frecuencias en la señal resultante de las informaciones L+R. Esto tiene dos beneficios:

a) Incrementa la espacialidad de forma tal que las técnicas coincidentes y las casi-coincidentes puedan sonar espaciados como los arreglos espaciados.

b) Se alinean las componentes de baja y alta frecuencia de las imágenes sonoras, lo que resulta en un foco de imagen más preciso o agudo.

Se puede construir un ecualizador espacial o utilizar una técnica MS y amplificar las bajas frecuencias en la señal L-R o Side y atenuar las bajas frecuencias en la señal L+R o Mid. La amplificación o atenuación requerida depende del arreglo de micrófonos, pero el valor típico es de 4 a 6 dB shelving por debajo de los 400 Hz. Una amplificación excesiva puede correr las imágenes centrales con los graves y los agudos en diferentes posiciones. La corrección del arreglo debe ser hecha antes de que las señales se mezclen con las de otros micrófonos. M. Gerzon destaca que los canales suma y diferencia deben estar compensados en fase con dos filtros con respuestas de fase no mínimas apareadas, también acota que la ecualización espacial se aplica mejor a técnicas estereofónicas que no tengan grandes componentes de reverberación fuera de fase en bajas frecuencias como ser en las técnicas de cardioides coincidentes o semi-coincidentes. Con la técnica de dos micrófonos figura de 8 cruzados, las componentes fuera de fase tienden a ser excesivas. Él sugiere una atenuación de 2.4 dB en la suma (L+R) y una amplificación de 5.6 dB en la diferencia para una mejor respuesta en graves. La ecualización espacial puede ser muy útil en técnicas coincidentes y semi-coincidentes, especialmente cuando la audición se realiza en recintos pequeños. Debido a que la mayor cantidad de información para la localización proviene de las altas frecuencias, los patrones y ángulos de los micrófonos pueden ser elegidos de manera que resulte en una precisa distribución de las imágenes en las altas frecuencias. La ecualización espacial puede ser utilizada para incrementar la espacialidad en bajas frecuencias. Alan Blumlein diseñó el primer shuffler en 1933. Lo utilizó con dos micrófonos omnidireccionales espaciados con el ancho de una cabeza humana. El shuffler hacía la diferencia entre los dos canales. Cuando los dos micrófonos son sumados con polaridades opuestas, el resultado es un único patrón bidireccional orientado entre izquierda y derecha. Blumlein utilizó este patrón para lograr la información S (Side) de un par MS. La respuesta en frecuencia del patrón bidireccional sintetizado es pobre en graves: cae a 6 dB por octava a medida que la frecuencia decrece. Por ello el circuito de Blumlein también incluía una amplificación en las bajas frecuencias de primer orden (por debajo de los 700 ciclos) para compensar. El shuffler convierte las diferencias de fase en diferencias de intensidad. Cuanto más lejos del centro estña la fuente sonora, mayor será la diferencia de fase entre los micrófonos espaciados. Y cuánto mayor la diferencia de fase mayor será la diferencia de intensidades entre los canales creados por el shuffler. Además existe gran variedad de técnicas microfónicas para sistemas surround 5.1 las que combinan la detección de la dirección de arribo de la señal directa (localización de la fuente), las early reflections que amplían en ancho acústico aparente de la fuente sonora (ASW) y las reflexiones tardías que hacen a la sensación de envolvimiento. Todo o anterior en diferentes proporciones y magnitudes, pudiéndose corresponder en mayor o menor medida con los criterios psicoacústicos. Debemos entrenar nuestra audición si pretendemos crecer profesionalmente. No pretendamos trabajar sólo con conocimientos teóricos ni sólo con la ayuda de las computadoras. Lo anterior son sólo complementos.

(Continúa en el próximo número) ¡Hasta pronto! Ing. Alejandro Bidondo