Fundamentos de Audio en Electrónica: Niveles de Señal (dBm, dBu, dBV) y Tipos de Micrófonos

Fundamentos de Niveles de Audio y Unidades de Medida en Electrónica

Decibelios en Audio: Comprendiendo dBm, dBu y dBV

dBm (Decibelios-milivatio)

Es una unidad de medida utilizada principalmente en telecomunicaciones para expresar la potencia absoluta mediante una relación logarítmica. Es el nivel de potencia en decibelios (dB) en relación con un nivel de referencia de 1 mW (milivatio). Por ejemplo, una lectura de +20 dBm significa que la potencia medida es 100 veces mayor que 1 mW, es decir, 100 mW.

dBu (Decibelios unloaded)

Expresa el nivel de señal en decibelios (dB) referido a 0.7746 voltios (V). Esta referencia de voltaje se deriva de la tensión que disiparía 1 mW de potencia en una carga de 600 ohmios (Ω), un estándar histórico en telefonía. Es común en audio profesional. Una relación importante es que 0 VU (Volume Units) suele equivaler a +4 dBu, lo que corresponde a 1,23 V.

dBV (Decibelios-voltio)

Se utiliza básicamente en artículos de consumo de audio y es menos común en el ámbito profesional. Relaciona tensiones, siendo su referencia 1 voltio (V). En entornos domésticos, el nivel de referencia nominal suele ser de -10 dBV. En este contexto, 0 VU puede equivaler a -10 dBV, lo que corresponde a 0.316 V.

Niveles de Señal Típicos en Equipos de Audio

Comprender los diferentes niveles de señal es crucial para una correcta interconexión de equipos y para evitar distorsión o ruido excesivo:

• Nivel de Micrófono: Tiene un nivel aproximado de -50 dBu. Son señales con tensiones muy bajas, del orden de milivoltios (mV), y generalmente de baja impedancia.
• Nivel de Instrumento: Su nivel es aproximadamente de -20 dBu. Característico de guitarras eléctricas o bajos con pastillas pasivas. Suelen ser señales de alta impedancia.
• Nivel de Línea no Balanceada: Común en equipos de consumo y semiprofesionales. El texto original indica un nivel de -10 dBu. Estos equipos suelen operar a un nivel nominal de -10 dBV (que equivale aproximadamente a -7.8 dBu). Presentan una impedancia media.
• Nivel de Línea Balanceada: Estándar en equipos de audio profesional. Su valor nominal es de +4 dBu y a menudo coincide con el 0 VU en los vúmetros de los equipos. Tienen una impedancia media y ofrecen mayor rechazo al ruido.

Consideraciones sobre el Conexionado de Equipos de Audio

Un ejemplo de conexionado básico podría ser:

• Grabador de CD: Salida (OUT) a la entrada MASTER L/R de una mesa de mezclas.
• Mesa de mezclas: Salida principal (ej. ST OUT A) a la entrada (IN) de un grabador multipistas (ej. TAPE IN).
• Mesa de mezclas: Salidas directas (DIRECT OUT) de canales individuales o salidas de preamplificadores externos (PREVIO EXTERNO OUT) a entradas (IN) del grabador multipistas.
• Mesa de mezclas: Salidas de monitorización (CRM OUT o CONTROL ROOM OUT) a los altavoces L/R.

Nota: Las etiquetas exactas (IN, OUT, MASTER, ST, TAPE IN, DIRECT OUT, CRM OUT) varían según el fabricante y el equipo.

Micrófonos: Transformadores de Sonido en Señales Eléctricas

Introducción al Micrófono

Un micrófono es un transductor que convierte la energía acústica (ondas sonoras) en energía eléctrica (señal de audio). Es el primer elemento fundamental en la cadena de grabación o refuerzo sonoro, ya que de su calidad y correcta elección dependerá en gran medida el resultado final. Este proceso implica una doble transformación energética: Energía Acústica → Energía Mecánica → Energía Eléctrica.

Clasificación de los Micrófonos

Los micrófonos se pueden clasificar según diversos criterios:

Según la Interacción de la Onda de Presión con el Diafragma:

• Micrófonos de Presión (Omnidireccionales): En estos micrófonos, la onda sonora solo incide sobre la cara externa del diafragma. Como resultado, captan el sonido con igual sensibilidad desde todas las direcciones.
• Micrófonos de Gradiente de Presión (Bidireccionales o Figura de 8): La onda sonora alcanza ambas caras del diafragma (externa e interna, esta última a través de aperturas). El micrófono responde a la diferencia de presión entre ambas caras. Esto resulta en una máxima sensibilidad en la parte frontal y posterior (0° y 180°) y una cancelación casi total en los laterales (90° y 270°).
• Micrófonos Combinados (Cardioides, Supercardioides, Hipercardioides): Presentan un comportamiento intermedio, combinando principios de los de presión y gradiente. La onda que llega a la cara interna del diafragma (generalmente a través de un laberinto acústico) está retardada y atenuada respecto a la que llega a la cara externa. Esto crea patrones polares direccionales, captando más por la zona delantera y rechazando en mayor o menor medida el sonido proveniente de la parte trasera y laterales.

Según el Tipo de Transductor (Principio de Funcionamiento):

El transductor es el corazón del micrófono, responsable de la conversión de energía. Los principales tipos son:

• Micrófonos de carbón (históricos, poco usados hoy en día en audio de calidad).
• Micrófonos piezoeléctricos (de cristal o cerámicos, usados en aplicaciones específicas como pastillas de contacto).
• Micrófonos Dinámicos:
  • De Bobina Móvil
  • De Cinta
• Micrófonos Electrostáticos:
  • De Condensador (o Capacitor)
  • De Electret

De todos estos, los más utilizados en la producción de audio son los dinámicos de bobina móvil y los electrostáticos de condensador:

Micrófonos Dinámicos de Bobina Móvil

Estos micrófonos se construyen con un diafragma unido a una bobina de hilo conductor, la cual está suspendida dentro del campo magnético de un imán permanente. Cuando las ondas sonoras mueven el diafragma, la bobina se mueve dentro del campo magnético, induciendo una corriente eléctrica (voltaje) proporcional al sonido.

Características principales:

• Robustez: Son muy resistentes a golpes y condiciones adversas.
• Manejo de altos SPL (Niveles de Presión Sonora): Captan sonidos muy intensos sin distorsión fácilmente.
• Sensibilidad: Generalmente son menos sensibles que los de condensador.
• Impedancia de salida: Típicamente baja.
• Resistencia ambiental: No les afectan significativamente la temperatura ni la humedad.
• Alimentación: Funcionan sin necesidad de alimentación externa (pasivos).
• Variedad: Existe una gran diversidad de modelos, calidades y precios, adaptándose a múltiples aplicaciones (voces en directo, instrumentos percusivos, amplificadores de guitarra, etc.).

Micrófonos de Condensador (Capacitor)

Un micrófono de condensador funciona basándose en un condensador (capacitor), un dispositivo capaz de almacenar carga eléctrica. Está formado por dos placas conductoras muy cercanas entre sí, separadas por un material dieléctrico (aire u otro aislante). Una de estas placas es fija (backplate), mientras que la otra es un diafragma móvil muy ligero. Las ondas sonoras hacen vibrar el diafragma, lo que varía la distancia entre las placas y, por ende, la capacitancia del condensador. Para que este cambio de capacitancia genere una señal eléctrica, el condensador debe estar polarizado con una carga eléctrica constante.

Características principales:

• Alimentación: La alimentación de polarización es imprescindible. Suele ser de +48V (la más común), +24V o +12V, suministrada a través de la denominada alimentación Phantom desde la mesa de mezclas o previo, o mediante baterías internas en algunos modelos.
• Impedancia: La cápsula del condensador tiene una impedancia de salida muy alta. Por ello, estos micrófonos incluyen internamente un pequeño preamplificador (generalmente basado en FET o válvula) para convertir esta alta impedancia a una baja impedancia manejable y para amplificar la débil señal de la cápsula, minimizando pérdidas y ruido.
• Sensibilidad: Tienen una alta sensibilidad, captando detalles sutiles del sonido.
• Respuesta en frecuencia: Suelen ofrecer una respuesta en frecuencia más amplia y plana que los dinámicos, especialmente en agudos.
• Aplicaciones: Ideales para voces en estudio, instrumentos acústicos, overheads de batería, ambientes, etc.
• Coste y delicadeza: Generalmente son más caros y delicados que los dinámicos, requiriendo mayor cuidado.

Nota: Los micrófonos de Electret son un tipo de micrófono de condensador que utiliza un material con una carga eléctrica permanente, simplificando o eliminando la necesidad de voltaje de polarización externo para la cápsula, aunque el preamplificador interno sí suele requerir alimentación.