AudioLezioni – Le tipologie di Microfoni

SOMMARIO

• La Storie e le Diverse Tipologie di Microfoni

• Come Scegliere?

• Il Microfono Dinamico

• Il Microfono a Nastro

• Il Microfono a condensatore

• Esempi Audio di Diversi Microfoni

• L’Utilizzo

 

La Storie e le Diverse Tipologie di Microfoni

AudioLezioni - ZioMusic.itChi poteva inventare il termine “microfono” se non un musicista?
David Edward Hughes (1831-1900) era un brillante inventore ed un musicista di talento.
Figlio di un musicista, da piccolo si esibì con i fratelli nelle case dei nobili londinesi, poi in tutta Europa e in America, persino alla Casa Bianca.
A quel tempo (siamo nel 1876) i modelli di “trasmettitori sonori” di Graham Bell e Elisha Gray portarono a risultati deludenti nella trasmissione del parlato: Hughes volle fare di meglio e progettò il proprio trasmettitore usando granuli di carbone.
Si narra che fosse solito dimostrare la propria invenzione montando il suo “trasmettitore” su una scatola contenente insetti. Il rumore che questi insetti facevano muovendosi nella scatola venivano percepiti come “amplificati”. Hughes descriveva questo comportamento dicendo che il suo trasmettitore “agiva per l’orecchio umano nello stesso modo in cui il microscopio agisce per l’occhio”: da qui il nome MICROFONO.

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MODELLI MICROFONO DI HUGHES

Il primo microfono a condensatore fu costruito da Edward Christopher Wente nel 1917, mentre lavorava alla Bell Laboratories, in America. Solo nei primi anni ’20 però cominciarono ad essere prodotti i primi microfoni a condensatore per applicazioni broadcast e per la registrazione.

I microfoni ad induzione elettromagnetica (i microfoni dinamici a bobina mobile e a nastro) arrivarono successivamente.
Il famoso Alan Blumlein lavorò ad un progetto di microfono a bobina mobile durante gli anni in cui era impiegato alla Columbia Graphone Company (che diventò, più avanti, la EMI). Il microfono si chiamava HB1, dal nome dei suoi due inventori, Holman e Blumlein: era il novembre del 1930.

Anche il primo microfono a nastro venne costruito nei primi anni ’30: nacque da una modifica che Harry Olson apportò ad un altoparlante a nastro. Questi primi microfoni a nastro erano molto grandi e pesanti, ma di qualità comparabile a quella dei microfoni a condensatore di quel tempo.
Solo dopo la seconda guerra mondiale, quando risultarono disponibili magneti permanenti più potenti, le dimensioni dei microfoni a nastro si ridussero.
Nel 1958 Eugen Beyer produsse il primo microfono a nastro con diaframma piccolo. La sua capsula aveva dimensioni simili ai trasduttori a bobina mobile di quel tempo e i suoi progetti originali vengono ancora utilizzati nella produzione di oggi.

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Microfono Blumlein HB1

Come Scegliere?

Sono tre i principali aspetti da considerare nella scelta di un microfono per una registrazione:

  • Il principio di funzionamento
  • La risposta in frequenza
  • Direttività

Qui parleremo del principio di funzionamento, lasciando gli altri due aspetti da esaminare in altri articoli.

Il Microfono è un trasduttore, cioè un dispositivo che trasforma una forma di energia in un’altra forma di energia, più precisamente energia acustica in energia elettrica. Il tipo di trasduttore viene definito dal principio di funzionamento. I due principali usati nel design dei microfoni sono quello dinamico e quello a condensatore.

Il Microfono Dinamico

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Il suo funzionamento si basa su un principio elettromagnetico.
Il diaframma (cioè una membrana metallica che vibra in rapporto alla pressione sonora che riceve) è fissato ad un filo di rame (detto bobina mobile) avvolto a spirale attorno ad un magnete. Il filo conduttore è quindi sospeso ed ‘immerso’ in un campo magnetico. Quando il suono raggiunge il diaframma esso metterà in vibrazione la bobina che permetterà quindi di generare un segnale elettrico a corrente alternata, in rapporto con l’oscillazione del segnale acustico ricevuto, che verrà poi incanalato nel cavo, in genere un cavo microfonico, chiamato anche XLR.

Questo tipo di microfono è molto resistente, ha buona sensibilità e può sopportare altissimi livelli di pressione sonora senza distorsione.
Il microfono dinamico ha però limiti nella risposta in frequenza, in particolare ha difficoltà a tradurre in segnale elettrico le bassissime e le altissime frequenze. Per compensare a questo limite vengono inserite all’interno del microfono piccole camere di risonanza che permettono di estendere la loro risposta in frequenza.

Il Microfono a Nastro

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Il Microfono a nastro, non è una specie a se come alcuni pensano, è un tipo particolare tipo di microfono dinamico.
In questo caso la membrana è un sottilissimo nastro di alluminio fissato alle estremità e sospeso in un campo magnetico. Quando le variazioni di pressione acustica (il suono) fanno muovere il nastro, questo si muove perpendicolarmente rispetto alle linee di flusso del campo magnetico, un po’ come farebbe una corda di chitarra sopra ai pickup magnetici. Ciò induce nel nastro una corrente di intensità ed ampiezza proporzionale all’onda sonora.
I microfoni a nastro sono solitamente molto più delicati dei microfoni dinamici a bobina mobile. Il nastro interno ha uno spessore di soli pochi micron e può essere danneggiato facilmente, anche solo soffiando sul microfono (tanto per capirci un capello umano misura mediamente 80 micron). Persino attivare erroneamente l’alimentazione phantom su un microfono a nastro può danneggiarlo seriamente.
Sono microfoni apprezzati per il loro suono “caldo” e per la loro buona risposta alle basse frequenze.

Il Microfono a condensatore

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Spaccato del diaframma di un microfono a condensatore.

Il Microfono a condensatore si basa su un principio elettrostatico.
Il condensatore interno al microfono è formato da due piastre metalliche, chiamate armature, una fissa e l’altra mobile. Questa piastra mobile è il vero e proprio diaframma del microfono.
La piastra mobile (ovvero la membrana) subisce i cambiamenti di pressione acustica ed è quindi libera di oscillare, portando quindi ad una variazione della distanza fra le 2 lamine. Questa variazione di distanza fa in modo che la capacità del condensatore vari con il suono e che la carica elettrica che passa al suo interno sia proporzionale all’onda acustica ricevuta.
Tuttavia qui sorge un problema. E’ infatti necessario che il condensatore abbia un polarizzazione iniziale e per averla è necessario alimentare il microfono con una tensione elettrica. Ecco perché i microfoni a condensatore necessitano di un’alimentazione esterna (la famosa Phantom Power 48V) che spesso viene data direttamente dal mixer, dal pre o dalla scheda audio. Un’altra funzione di questa alimentazione è inoltre quella di alimentare l’amplificatore che si trova nel corpo del microfono, che ha lo scopo di ridurre l’impedenza del segnale in uscita riducendo così eventuali disturbi.

A differenza dei microfoni dinamici, i microfoni a condensatore sono mediamente più fragili, più sensibili e meno resistenti alla pressione sonora; per questo vengono usati maggiormente in sede di registrazione in studio piuttosto che in situazioni live (sebbene ora se ne producano modelli più resistenti e meno sensibili adatti al live). Alcuni modelli prevedono attenuatori (Pad) per poter sopportare alti livelli di pressione sonora.
Questo tipo di diaframma permette però un’ottima riproduzione delle alte frequenze e dei diversi dettagli e sfumature. I microfoni a condensatore hanno una risposta ai transienti (ovvero la parte iniziare di un suono, detto spesso anche attacco) 4 volte più veloce di quella dei microfoni dinamici!

I microfoni a condensatore più moderni usano componenti a stato solido come circuiti interni, ma quelli meno recenti, o quelli che si ispirano ad un suono più vintage, utilizzano le Valvole termoioniche (Vacuum tubes). Le caratteristiche meno lineari conferite dall’elettronica valvolare, danno origine a percezioni soggettive spesso indicate come “calore” e “morbidezza”. Queste peculiarità hanno aumentato notevolmente la popolarità dei microfoni a condensatore valvolari, soprattutto presso chi ricerca suoni meno fedeli ma più ‘musicali’.
Questi vantaggi sonori hanno però dei costi in termini di rumore di fondo, distorsione e fragilità. Le valvole, dopo un certo periodo di tempo, ad esempio, devono essere sostituite. La maggior parte dei microfoni a condensatore valvolari, inoltre, necessitano inoltre di un alimentatore esterno, in quanto l’alimentazione phantom a 48V non risulta sufficiente.

Esempi Audio di Diversi Microfoni

L’Utilizzo

Il microfono dinamico è solitamente preferito ad un condensatore quando si deve riprendere una sorgente che raggiunge alti livelli di pressione sonora. Il classico caso può essere la cassa della batteria.
Grazie alla loro maggior robustezza e resistenza sono preferiti nelle applicazioni in performance live, mentre i microfoni a condensatore sono molto più adatti all’ambiente dello studio di registrazione. Il classico esempio è quello della riprese della Voce: un buon dinamico può dare ottimi risultati live, mentre in studio è assolutamente preferito il microfono a condensatore che sa catturare più sfumature e dettagli.

I microfoni a condensatore hanno una risposta in frequenza generalmente più estesa e precisa sulle alte frequenze: questo li rende ideali per la ripresa degli strumenti acustici (chitarra, pianoforte, violino, ecc) di cui si vogliono cogliere tutte le sfumature, sfumature che il condensatore riesce a riprendere anche grazie alla sua risposta ai transienti molto più veloce di quella di un microfono dinamico.
Anche il microfono a nastro ha una risposta molto veloce ai transienti, ma la sua risposta in frequenza è molto caratteristica, di solito con frequenze alte morbide e delicate, buona sulle medio-basse. Questo lo rende ideale per la registrazione di chitarre elettriche, perché la sua risposta sulle alte riduce “l’aggressività” e la “ruvidezza”, soprattutto sulle chitarre distorte.
Altro tipico utilizzo del microfono a nastro è in coppia come ripresa ambientale, o come panoramici sulla batteria, per gli strumenti a fiato o per la voce, soprattutto per timbri particolari, ricchi di medio-basse.

Non posso terminare senza ricordare che un buon fonico, quando si tratta di dover scegliere il microfono giusto per lo strumento che deve registrare e per il risultato che vuole ottenere, deve tener presente non solo le caratteristiche del microfono in sé, ma anche la combinazione del microfono stesso con il preamplificatore che utilizzerà. E’ infatti l’interazione dei due elementi, microfono + preamplificatore, che determina il risultato finale!
Ma di questo parleremo una prossima volta..

 

Laura Benigna
Ingegnere del Suono

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