Audiomaster.it - tutorial: i microfoni

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Il microfono è un oggetto indispensabile nella registrazione sonora, e per quanto esistano campi in cui la musica viene realizzata quasi esclusivamente con strumentazioni elettroniche, anche in questo caso è difficile che non venga utilizzata una voce umana, o qualche suono "naturale", ripreso con un microfono e poi elaborato elettronicamente.
In campi quali il cinema, la televisione, la radio, la sonorizzazione dei videogiochi, il microfono è parte essenziale e imprenscindibile del processo di creazione del prodotto finale, ed è essenziale operare una scelta appropriata e intelligente, sia per quanto riguarda il microfono stesso, che per quanto riguarda la tecnica di ripresa, al fine di apportare un buon contributo sonoro, che risulti del livello appropriato per la realizzazione complessiva.

Purtroppo, in molti casi - non tanto nel mondo professionale, ma spesso in quello semi-professionale - si da scarsa importanza al microfono, preferendo spendere grosse cifre in altre attrezzature, e relegando proprio il mezzo di ripresa al ruolo di cenerentola dell'audio, ricorrendo spesso a scelte casuali.

Ogni microfono nasce invece per un utilizzo specifico, ed è estremamente importante conoscerne funzionamento e caratteristiche per giungere a buoni risultati.
Questo tutorial si pone l'obiettivo di fornire le informazioni di base necessarie a distinguere tra i vari tipi di microfono e ad effettuare una scelta consapevole in caso di una necessità specifica.

Cos'è il microfono

La definizione di cosa sia un microfono, sebbene possa disorientare per l'uso di un paio di parole non presenti nell'uso comune, è in realtà di grande semplicità nel concetto di fondo.
Un microfono è un trasduttore che trasforma l'energia sonora in energia elettrica.
In base a questa definizione, ad esempio, anche un pick-up per chitarra è un microfono (ed in effetti, di nient'altro si tratta).
Chiariamo prima di tutto cos'è un trasduttore. Con l'uso di un semplice dizionario scopriamo che il termine sta ad indicare un "dispositivo che trasforma una grandezza fisica in un'altra". Ora, basta pensarci un attimo per comprendere quali siano le grandezze coinvolte (anche se qui non le indicheremo con troppa precisione): la prima è la pressione esercitata sull'aria da una fonte sonora, mentre la seconda è l'energia elettrica che "viaggia", per così dire, nel cavo microfonico fino alla sua destinazione (un amplificatore, un registratore, un trasmettitore), dove verrà interpretata (in base a frequenza ed ampiezza), in modo da poter poi essere riconvertita in una pressione sonora che abbia le caratteristiche originarie.

Il nostro microfono dovrà quindi essere:
a) sensibile alla pressione, ed anche a pressioni molto piccole, in modo da poter raccogliere anche suoni non particolarmente intensi;
b) in grado di traformare questa energia sonora in un segnale elettrico che sia, istante per istante, coerente per intensità e frequenza con la pressione sonora esercitata sul microfono.

Tipi di trasduttori

Ci sono due tipi fondamentali di sistemi di ripresa che operano la trasformazione da energia sonora ad energia elettrica: il microfono dinamico ed il microfono a condensatore.

Il primo tipo utilizza il fenomeno dell'induzione elettromagnetica: un elemento metallico viene posto all'interno di un campo magnetico. Il movimento di questo elemento metallico (detto generalmente diaframma) all'interno del campo genera una corrente elettrica con determinate caratteristiche.
(Nella foto, lo Shure MS58, uno dei più diffusi microfoni dinamici).

Il microfono a condensatore, invece, è basato su un principio elettrostatico: all'interno del microfono viene disposto un condensatore, costituito di due sottili lamine dette armature. Una delle due armature è mobile, in modo da essere sensibile alla pressione sonora. Mediante l'utilizzo di un alimentatore (è questa la caratteristica che differenzia caratteristicamente il microfono a condensatore da quello dinamico) il condensatore viene polarizzato, in modo che la carica che si viene a costituire all'interno del condensatore a secondo della posizione del'armatura mobile fornisca una tensione ai capi del condensatore, la quale, opportunamente amplificata, diventa il segnale in uscita del microfono.
(Nella foto, uno dei microfoni a condensatore "storici", l'AKG 414).

Queste descrizioni sono estremamente approssimative (e per questo in qualche modo imprecise) ma ci forniscono gli elementi fondamentali per distinguere le due categorie di microfoni: i microfoni dinamici, indipendenti da un'alimentazione, in quanto funzionanti grazie ad un magnete in esso contenuto, sono molto più pratici e robusti, e possono ben applicarsi per la ripresa dal vivo, o per fonti sonore piuttosto forti (un rullante, ad esempio), per le quali non ci sia bisogno di particolare attenzione.
I microfoni a condensatore, d'altro canto, necessitano di maggiore cura e sono più ingombranti a causa della necessità di una alimentazione esterna, ma sono molto indicati per riprese in studio, ad esempio per la voce, che ha bisogno di una maggiore cura nella ripresa e non ha, caratteristicamente, volumi molto alti (rispetto ad esempio al già citato rullante).

Queste indicazioni, ovviamente, sono di massima, e non vanno intese in senso assoluto; recentemente si utilizzano spesso microfoni a condensatore sul palco, ad esempio, grazie a nuovi modelli che consentono un minore ingombro ed una minore fragilità; come, d'altro canto, a volte si potrà utilizzare un microfono dinamico per la voce in studio quando lo si preferisca per motivi particolari. Come in ogni cosa che riguardi le possibilità creative, anche la scelta del microfono non può essere assoggettata a regole ferree, ma dipenderà da mille fattori, tra i quali il gusto personale.

Risposta direzionale e diagrammi polari

Non sempre fa comodo che un microfono sia ugualmente sensibile alla pressione sonora in tutte le dimensioni dello spazio.
Immaginiamo il caso in cui sia necessario registrare la voce di un uomo che cammina nella folla: un microfono che riprenda tutti i rumori e le voci circostanti renderebbe confusa la registrazione, col rischio di far risultare inintellegibili delle porzioni del parlato. Esistono per questo motivo microfoni unidirezionali, che sono in grado di riprendere solo i suoni provenienti dalla direzione in cui sono puntati. Nel nostro caso dell'uomo nella folla, però, potrebbe farci piacere che una parte delle voci e dei rumori entri a far parte della registrazione; nasce allora l'esigenza di microfoni con direzionalità particolari.
Ogni microfono possiede una sua specifica risposta direzionale, ed è buona norma osservare attentamente questa caratteristica di un microfono prima di acquistarlo.
La risposta direzionale di ogni microfono viene riportata mediante un particolare diagramma, che si dice diagramma polare, ed è in genere riportata sulla confezione del microfono o nel manuale di accompagnamento.
Gli angoli di incidenza sono fissati come nel disegno qui di seguito:

Andiamo a vedere quali sono i diagrammi polari più caratteristici.
Viene detto omnidirezionale il diagramma relativo ad un microfono il cui trasduttore sia sensibile in tutte le direzioni a 360°.
Sono direzionali tutte le altre possibilità.
Un microfono bidirezionale è sensibile in due direzioni opposte l'una all'altra (una è quella che corrisponde alla pressione esercitata sulla parte frontale del diaframma, l'altra alla pressione esercitata sulla parte posteriore), ed è detto anche figura a 8 o, in Inglese, Figure8, per la caratteristica forma "a 8" assunta dal diagramma.
Un microfono cardioide è la combinazione di un omnidirezionale e di un bidirezionale, in modo da ottenere grafici particolari. A seconda della della percentuale dell'uno e dell'altro, si hanno vari tipi di cardioide, che si si distinguono essenzialmente in cardioide semplice, supercardioide e ipercardioide. Il nome di "cardioide" nasce dalla caratteristica forma del grafico, che ricorda un cuore stilizzato.
Vediamo in figura vari grafici. Da sinistra a destra, e dall'alto in basso (escludendo il primo, che è il grafico vuoto, non compilato): omnidirezionale, cardioide, supercardioide, ipercardioide, bidirezionale.

Notiamo che il diagramma del microfono bidirezionale può essere orientato in qualsiasi altro modo (ad esempio con la maggiore sensibilità a 0° e 180° invece che a 90° e 270°) a seconda della scelta del costruttore; quella in figura è solo una delle scelte possibili.

Altri diagrammi particolari che si possono incontrare, si ottengono in realtà con disposizioni stereofoniche, ossia con l'uso di più trasduttori separati:

Risposta in frequenza

Un'altra caratteristica che bisogna valutare in un microfono è la sua risposta in frequenza.
Ogni microfono deve riportare la curva che rappresenta la sua sensibilità alla pressione a seconda della frequenza.
Quello rappresentato in figura è un grafico caratteristico:

In genere la sensibilità alle basse frequenze subisce notevoli variazioni a seconda della distanza del microfono dalla sorgente sonora. Poichè può essere importante valutare questo parametro, in molti casi sono riportate diverse curve per le basse frequenze, a seconda della distanza.
Nella figura un esempio tipico di microfono per la voce (Shure Beta 58A):

Alimentazione esterna e alimentazione phantom

Un'ultima osservazione, prima di concludere questo tutorial introduttivo sui microfoni, è dedicata all'alimentazione dei microfoni a condensatore.
Abbiamo detto che questi microfoni necessitano di un'alimentazione esterna per funzionare; eppure difficilmente ci capiterà di vedere, come nei vecchi modelli, ingombranti valigette preposte all'alimentazione del microfono.
Questo è dovuto all'utilizzo di un particolare tipo di alimentazione, detta phantom (cioè fantasma, a causa del fatto che risulta, appunto, invisibile), la quale viene fornita al microfono tramite i connettori audio che provengono dal banco mixer. E' necessario, chiaramente, che il mixer sia dotato della possibilità di fornire questa alimentazione, ma quasi tutti i mixer di recente fabbricazione offrono questa funzione.
La phantom viene applicata fornendo una corrente continua di +48V ai piedini 2 e 3 della linea microfonica bilanciata.

Nel prossimo tutorial sui microfoni approfondiremo alcune tecniche di ripresa.

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