Fundamentos de Sistemas de Audio: Componentes y Características Técnicas de Micrófonos

La Cadena de Sonido y sus Elementos Fundamentales

Cadena de Sonido

La cadena de sonido es el conjunto de equipos que transportan la señal desde su punto de origen hasta su reproducción final.

Etapas de la Cadena de Sonido

• Entrada: Genera la señal inicial (ej. micrófonos, reproductores).
• Tratamiento: Adapta y procesa la señal recibida.
• Salida: Convierte la señal eléctrica en energía acústica (ej. altavoces).

Nota importante: La respuesta en frecuencia general del sistema estará limitada por el equipo con el peor rendimiento, actuando como un cuello de botella.

2 Fuentes de Sonido Comunes

• Micrófono: Transforma energía acústica en mecánica y luego en eléctrica.
• Reproductor óptico: Lectura de formatos como CD/DVD.
• Radio AM/FM.
• Bluetooth: Utilizado para transmisión inalámbrica de audio.
• Fonógrafo: Reproduce discos de vinilo; requiere entrada phono (con ecualización RIAA).

3 El Micrófono como Transductor

El micrófono es un transductor fundamental que convierte la presión sonora ambiental en una señal eléctrica utilizable.

Características Técnicas de los Transductores

Sensibilidad

• Define la relación entre la presión sonora aplicada y la tensión generada (medida en mV/Pa o dB).
• Una mayor sensibilidad implica una mejor captación de señales débiles.

Respuesta en Frecuencia

• Describe la variación de la sensibilidad del dispositivo en función de la frecuencia.
• Se visualiza mediante curvas de respuesta.

Directividad

Mide la sensibilidad del micrófono según el ángulo desde el que llega el sonido. Se representa mediante diagramas polares.

Patrones de Captación

• Omnidireccional: Sensibilidad uniforme en todas las direcciones.
• Bidireccional (Figura de 8): Máxima sensibilidad al frente y detrás; nula a los lados.
• Unidireccional: Captación principal desde una dirección:
  • Cardioide: Máximo al frente, rechazo lateral y nulo detrás.
  • Hipercardioide: Mayor direccionalidad que el cardioide, con una pequeña sensibilidad trasera.
  • Supercardioide: Patrón intermedio entre cardioide e hipercardioide.

Impedancia Interna (Z)

• Relación entre impedancia de salida ($Z_o$) y impedancia de amplificador ($Z_{amp}$), donde se busca $Z_o$ baja y $Z_{amp}$ alta.
• Alta impedancia (> 1 kΩ): Adecuada para cables cortos.
• Baja impedancia (100–600 Ω): Necesaria para el uso de cables largos.

Ruido de Fondo

• Compuesto por el ruido ambiente y el ruido eléctrico interno del micrófono.
• La Relación Señal/Ruido (SNR) típica se sitúa entre 70 y 80 dB.

Rango Dinámico

• Diferencia entre el sonido más débil que puede captar y el más fuerte que puede manejar sin distorsión significativa (aproximadamente 140 dB).
• Se considera aceptable cuando la Distorsión Armónica Total (THD) es < 1%.

Clasificación de Micrófonos

Según Mecanismo de Acción (TAM)

• Presión: Carcasa cerrada, responde a la presión absoluta.
• Gradiente de Presión: Carcasa abierta por detrás; típicamente bidireccional.
• Presión + Gradiente: Combina ambos principios, resultando en patrones como el cardioide.

Según Principio Transductor (TEM)

Electrodinámicos

• Dinámico (Bobina Móvil): Robustos, impedancia de 150–600 Ω, salida de 1–4 mV/Pa.
• Cinta: Respuesta más suave, pero limitada en frecuencia (40–14 kHz); sensibles a corrientes de aire y vibraciones.
• Condensador (Electrostáticos): Muy sensibles, requieren alimentación phantom; ofrecen una excelente respuesta transitoria.
• Electret: Versión más económica del condensador, con menor sensibilidad en frecuencias bajas.

Otros Tipos

• Piezoeléctricos: Alta impedancia; usados comúnmente en sistemas de voz o megafonía.
• Carbón: Varían su resistencia; utilizados históricamente en telefonía (rango 200–3000 Hz); generan mucho ruido.

Sistemas Inalámbricos de Audio

Funcionamiento Básico

El flujo de señal es: Fuente $\rightarrow$ Transmisor $\rightarrow$ Señal de Radiofrecuencia (RF) $\rightarrow$ Receptor $\rightarrow$ Audio.

Configuraciones Típicas

• Receptor fijo / Emisor móvil: Común en presentaciones y espectáculos en vivo.
• Receptor móvil / Emisor fijo: Usado en sistemas de traducción simultánea o monitoreo In-Ear.
• Ambos móviles: Para comunicación bidireccional (ej. intercomunicadores).
• Ambos fijos: Sistemas de punto a punto.

Componentes del Sistema Inalámbrico

• Micrófonos Inalámbricos: Pueden ser integrados (todo en uno) o de dos piezas; siempre requieren batería.
• Equipos Transmisores: Operan en bandas como 30 MHz, VHF, UHF o 1800 MHz (dependiendo de la regulación).

Interferencias y Recepción

• Interferencias: Causadas por RF cercana o por el fenómeno de multitrayecto.
• Receptores:
  • Único: Una antena; propenso a problemas de desvanecimiento (dropouts).
  • Dual (Diversidad): Dos antenas; selecciona la señal más fuerte, mitigando desvanecimientos.
• El alcance típico es de aproximadamente 200 metros en condiciones óptimas.

Gestión de Múltiples Micrófonos

Cada micrófono debe operar en una frecuencia distinta. Los sistemas avanzados ofrecen escaneo automático de canales libres.

Otros Componentes Auxiliares

Incluyen Splitters (divisores de antena), distribuidores de antena y amplificadores de antena para mejorar la cobertura.

Fenómenos Acústicos Asociados

• Efecto Proximidad: Aumento artificial de las frecuencias graves cuando una fuente sonora se acerca mucho a un micrófono direccional.
• Ruido de Vibración: Se minimiza utilizando monturas antivibración (shock mounts).
• Efecto Larsen (Acople o Realimentación): Se corrige ajustando el volumen o modificando la orientación del micrófono respecto a los altavoces.

Conexión y Alimentación de Micrófonos

Conectividad Física

• Uso predominante de conectores XLR o Jack.
• Es crucial emplear cable apantallado para reducir interferencias.
• La transmisión puede ser balanceada (preferida) o no balanceada.

Alimentación Phantom

Suministro de voltaje DC a través del cable de señal, necesario para ciertos tipos de micrófonos:

• Estándares comunes: P48 (48V), P24, P9.
• Necesaria para micrófonos de condensador.
• Los micrófonos dinámicos no se ven afectados.
• Precaución: Los micrófonos de cinta antiguos pueden dañarse si se les aplica alimentación phantom.