Padrão polar omnidirecional | Padrões polares direcionais | Considerações sobre padrões polares | Fator de distância | Características sonoras | Seleção de um padrão polar | Microfones de linha | Efeito de proximidade | Retorno

Padrões polares

Além de microfones poderem ser classificados segundo seus elementos geradores, eles também podem ser identificados por suas propriedades direcionais, isto é, quão bem captam som de diversas direções. A maioria dos microfones pode ser classificada em dois grupos principais: omnidirecional e direcional.

Para ajudar a visualizar como funciona um microfone direcional, você encontrará padrões polares em nossos catálogos e folhetos de especificações. Essas representações gráficas arredondadas mostram a sensibilidade relative do microfone (em dB) conforme ele gira em frente a uma fonte sonora fixa. Também é possível imaginá-las como uma “fatia” horizontal dos padrões de captação ilustrados nas Figuras 3 e 4.

Padrão polar omnidirecional

Microfones omnidirecional são os mais simples de projetar, construir e compreender. Eles também servem como referência para a comparação de todos os outros microfones. Microfones onidirecionais captam o som de todas as direções de maneira praticamente igual. Funcionarão igualmente bem tanto quando apontados para longe quanto apontados na direção da fonte sonora, se as distâncias forem iguais. No entanto, até mesmo os melhores modelos omnidirecional tendem a se tornar direcionais em frequências mais elevadas. Portanto, o som que vem por trás pode parecer um pouco mais “apagado” do que o que vem pela frente, embora aparentemente e igualmente “alto.”

O tamanho físico do microfone omnidirecional tem relação direta com a manutenção de suas características omnidirecional em frequências muito elevadas. O corpo do microfone simplesmente bloqueia os comprimentos de onda mais curtos de alta frequência que chegam por trás. Portanto, quanto menor o diâmetro do corpo do microfone, mais ele pode se tornar verdadeiramente omnidirecional.

Padrões polares direcionais

Microfones direcionais são especialmente projetados para responder melhor a sons que vêm pela frente (e por trás, no caso dos bidirecionais), tendendo a rejeitar sons que chegam de outras direções. Esse efeito também varia com a frequência e somente os melhores microfones são capazes de proporcionar rejeição uniforme em uma ampla gama de frequências. Essa capacidade direcional em geral é resultado de aberturas externas e passagens internas no microfone que permitem que o som alcance os dois lados do diafragma de maneira cuidadosamente controlada. O som que chega pela frente do microfone ajuda a movimentar o diafragma, enquanto o som que chega pela lateral ou por trás cancela o movimento.

Os tipos direcionais básicos incluem cardioide, subcardioide, hipercardioide e bidirecional. Também está incluído na categoria geral de microfones direcionais o microfone de linha ou “shotgun,” um projeto mais complexo que pode proporcionar uma direcionalidade consideravelmente mais elevada do que os quatro tipos direcionais básicos.

Considerações sobre padrões polares

Padrões polares não devem ser considerados literalmente como “diagramas” da resposta de um microfone. Por exemplo, no padrão cardioide ilustrado, a resposta está cerca de 6 dB abaixo na posição de 90° fora do eixo. Isso pode não parecer muito no padrão, mas se duas pessoas estiverem falando a uma distância equidistante do microfone, uma diretamente alinhada com o eixo e a outra a 90°, a pessoa fora do eixo soará como se estivesse a uma distância duas vezes maior do microfone do que a que está em frente. Para obter um volume igual, seria necessário se posicionar a uma distância igual à metade da distância do microfone.

Uma palavra de alerta: esses padrões polares são obtidos em uma câmara anecoica, que simula um ambiente acusticamente ideal – sem paredes, teto ou chão. No mundo real, paredes e outras superfícies refletirão o som quase que imediatamente. Portanto, o som fora do eixo pode “ricochetear” em uma superfície próxima e retornar diretamente ao microfone. Consequentemente, será muito raro desfrutar de toda a capacidade direcional embutida no microfone. Mesmo se microfones cardioides fossem totalmente “mortos” na parte posterior (o que nunca são), os sons da parte posterior, também refletidos de superfícies próximas, ainda chegariam parcialmente pelos lados ou pela frente. Em outras palavras, microfones cardioides podem ajudar a diminuir sons indesejáveis, mas raramente conseguem eliminá-los totalmente. Ainda assim, um microfone cardioide pode diminuir em aproximadamente 67% o ruído das direções fora do eixo.

O microfone direcional ilustrado na Figura 6 é cerca de 20 dB menos sensível a sons 180° fora do eixo em comparação com os no eixo. Isso significa que, quando o microfone cardioide é girado em 180°, de modo a apontar para o ponto diretamente oposto à fonte sonora, o som “parecerá” ao microfone como se tivesse sido movido DEZ VEZES mais longe!

O ângulo máximo dentro do qual estima-se que o microfone proporcione sensibilidade uniforme é chamado de ângulo de aceitação. Como pode ser visto na Figura 10, cada um dos padrões direcionais possui um ângulo de aceitação diferente. Isso em geral varia com a frequência. Uma das características de um microfone de alta qualidade é um padrão polar que pouco se altere quando exibido graficamente em diferentes frequências.

Fator de distância

A capacidade de um microfone direcional de rejeitar grande parte do som que chega fora do eixo proporciona uma distância de trabalho ou “fator de distância” maior do que um omnidirecional. Como mostra a Figura 10, o fator de distância (DF) de um cardioide é de 1,7, enquanto que para um omnidirecional é de 1,0. Isso significa que, se um omnidirecional for utilizado em um ambiente uniformemente ruidoso para captar um som desejado que esteja a cerca de 25 cm de distância, um cardioide utilizado a cerca de 43 cm de distância da fonte sonora deve apresentar os mesmos resultados em termos de relação entre sinal desejado e ruído ambiente. Dentre outros tipos de microfones, o subcardioide obtém os mesmos resultados a aproximadamente 30,5 cm, o hipercardioide a aproximadamente 50 cm e o bidirecional a aproximadamente 43 cm.

No entanto, se o ruído indesejado estiver vindo apenas de uma direção e o microfone puder ser posicionado de forma a colocar o ponto nulo do padrão em direção ao ruído, os microfones direcionais proporcionarão distâncias de trabalho muito maiores.

Características sonoras

A uma distância de aproximadamente 6 m, em um ambiente absolutamente “morto”, um bom omnidirecional e um bom cardioide podem soar de maneira muito semelhante. Mas, se colocados lado a lado em um ambiente ao “vivo” (uma igreja grande ou auditório, por exemplo), será possível notar uma diferença imediata. O omnidirecional captará todas as reverberações e ecos – o som parecerá muito “vivo”. O cardioide também captará alguma reverberação, mas muito menos, e seu som não se altera tanto quando comparado com o som do ambiente “morto”. (Esse é o “Fator de distância” em ação).

Se você estiver em um ambiente muito ruidoso e puder apontar o microfone para longe do ruído, uma comparação mostrará que o cardioide apresentará melhor relação entre som desejado ou indesejável do que o omnidirecional.

Agora vamos repetir a comparação, só que desta vez com os microfones muito próximos à fonte (talvez um cantor). A uma distância de aproximadamente cinco centímetros, pode-se notar uma resposta crescente às frequências baixas na maioria dos microfones cardioides. Isso é conhecido como efeito de proximidade (consulte a página 12), uma característica não compartilhada com o microfone omnidirecional utilizado para comparação.

Seleção de um padrão polar

A escolha entre um microfone direcional ou omnidirecional pode depender da aplicação (gravação x sonorização), das condições acústicas, da distância de trabalho exigida e do tipo de som que se deseja alcançar. Microfones direcionais podem suprimir ruídos indesejáveis, reduzir os efeitos da reverberação e aumentar o ganho antes do retorno. Em ambientes com boas condições acústicas, microfones omnidirecional, adequadamente posicionados, podem preservar o “som” do local de gravação e frequentemente são preferidos por sua resposta plana e falta de efeito de proximidade.

Microfones omnidirecional normalmente resistem melhor a ruídos de vento, mecânicos ou de manuseio do que microfones direcionais. Os omnidirectional também são menos suscetíveis aos “estalos” causados por certas consoantes explosivas na fala, como “p”, “b” e “t”. Engenheiros de som sérios sem dúvida desejarão ter os dois tipos disponíveis de microfones prontos para todos os problemas de gravação.

Microfones de linha

Quando for necessário posicionar microfones a distâncias ainda maiores, microfones de linha ou “shotgun” frequentemente são a melhor opção. Microfones de linha são excelentes para uso em vídeos ou filmes, para captar o som quando o microfone deve estar localizado fora do quadro, ou seja, fora do ângulo de visão da câmera.

O microfone de linha utiliza um tubo de interferência em frente ao element para assegurar um cancelamento muito maior do som que chega pelas laterais. Os microfones de linha da Audio-Technica combinam um elemento directional (“gradiente”) com o tubo de interferência para também aumentar o cancelamento na parte posterior.

Como regra geral de projeto, o tubo de interferência de um microfone de linha precisa ser dimensionado para estreitar o ângulo de aceitação e aumentar a distância de trabalho. Embora microfones de linha mais curtos possam não proporcionar uma distância de trabalho tão grande como suas contrapartidas mais longas, seus ângulos de aceitação maiores são preferíveis para algumas aplicações porque não há necessidade de apontar com muita precisão. (Alguns microfones “shotgun” da Audio-Technica utilizam um projeto exclusivo* que proporciona o mesmo desempenho de um tubo de interferência um terço mais curto do que os projetos convencionais).

*Patente nos EUA Nº 4.789.044

Efeito de proximidade

O efeito de proximidade pode ser uma bênção ou uma maldição, dependendo de como é utilizado. Um cantor pode conseguir um som profundo, terreno, ao cantar bem próximo e depois alternar para um som mais penetrante cantando mais alto enquanto afasta o microfone. Esse tipo de utilização criativa exige alguma prática, mas é muito eficiente. Por outro lado, cantar no mesmo volume (sem ter em mente efeitos especiais), aproximando e afastando o microfone, criará problemas de equilíbrio tonal, além de alterações no nível geral do microfone. Alguns artistas também gostam de trabalhar sempre bem próximos para “reforçar” uma voz normalmente “suave.”

O efeito de proximidade pode ser utilizado com eficiência para eliminar o retorno em uma situação de sonorização. Se um artista trabalhar muito próximo ao microfone e não necessitar do reforço nos sons de baixa frequência, é possível utilizar um equalizador para diminuir a resposta de graves do canal. Isso torna o microfone menos sensível ao retorno em frequências baixas, pois ele agora está menos sensível a qualquer sinal de baixa frequência que chegue a mais de 30 cm de distância (Essa técnica de equalização também ajuda a diminuir o efeito de qualquer ruído de manuseio).

Retorno

Retorno é simplesmente uma condição em uma aplicação de sonorização quando o som captado pelo microfone é amplificado, irradiado por um alto falante e, em seguida, captado novamente para ser novamente amplificado. Por fim, o sistema começa a ressoar e continua a “uivar” até o volume ser reduzido. O retorno ocorre quando o som do alto-falante chega ao microfone tão ou mais alto do que o som que chega diretamente da fonte sonora original (orador, cantor etc.).

O microfone correto atenuará esse problema. Um microfone sem picos na resposta é o melhor, pois o retorno ocorrerá mais facilmente nas frequências onde existem picos. Um bom omnidirecional funcionará bem em algumas situações, mas onde existir uma elevada probabilidade de retorno, sempre é preferível um cardioide. Quando o som do alto-falante vier principalmente de uma única direção (em vez de refletido de todas as paredes, tetos etc.), o nulo de um microfone cardioide (ou outro padrão direcional) pode ser apontado para minimizer a captação do som do alto-falante.

A distância também é um fator. Deslocar o microfone (ou o alto-falante) para tornar o trajeto acústico mais longo frequentemente pode reduzir ao retorno. Aproximar o microfone da fonte sonora desejada também ajuda. De modo geral, o microfone deve sempre ser posicionado atrás dos alto-falantes.