Micrófono de superficie

Un micrófono de superficie (o micrófono de zona de presión) consta de una o más cápsulas de micrófono de condensador pequeñas, omnidireccionales o cardioides , colocadas cerca o al ras de una superficie, como un suelo, una mesa o una pared. La(s) cápsula(s) suelen estar montadas en una placa o carcasa plana. Esta disposición proporciona un patrón de captación direccional en un semiespacio, a la vez que ofrece una señal de salida relativamente coherente en fase .

El micrófono de superficie se puede usar como micrófono de piano colocándolo dentro de la tapa del piano, un método que permite captar mejor la mezcla de transitorios percusivos agudos y matices suaves del piano que otras opciones de micrófono. Los micrófonos de superficie se usan en las vallas de hockey para efectos de sonido de cargas corporales . También se usan comúnmente para grabar el sonido ambiente completo, como en una sala de conferencias, montándolos en una pared o mesa. Cuando se usa para grabar a un solista o un pequeño conjunto musical junto con la acústica de la sala (por ejemplo, la reverberación ), un micrófono de superficie evita la interferencia de fase entre el sonido directo y el reflejado, lo que resulta en un sonido natural con una respuesta de frecuencia más plana que la que se puede obtener con un micrófono montado en un soporte a la misma distancia (explicación a continuación).

Los micrófonos de superficie suelen ser menos costosos que otros micrófonos, aunque existe una gama de precios que varía según el número de cápsulas y la presencia o ausencia de funciones adicionales, como interruptores de encendido/apagado, conectividad inalámbrica y palancas para reposicionar las cápsulas. Al ser micrófonos de condensador, requieren alimentación. Los micrófonos de superficie tienen un perfil relativamente plano, lo que les permite ser menos intrusivos visualmente, por ejemplo, cuando se colocan en una mesa de conferencias, en el suelo o en un escenario de teatro musical . Sin embargo, colocar el micrófono sobre una mesa o el suelo puede aumentar la probabilidad de que se produzcan sonidos no deseados debido al contacto de objetos o partes del cuerpo con esas superficies duras.

A principios del siglo XX, el físico Ludwig Prandtl estudió el movimiento del aire y las fuerzas aerodinámicas entre el aire (o fluido) y un objeto. El 8 de agosto de 1904, presentó un artículo innovador, Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung ( Sobre el movimiento de fluidos con muy poca fricción ), en el Tercer Congreso Internacional de Matemáticas en Heidelberg . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} En este artículo, describió la capa límite y su importancia para la resistencia y la aerodinámica . El artículo también describió la separación del flujo como resultado de la capa límite. Descubrió que algunas moléculas de aire se "adhieren" al objeto. El lugar justo al lado del objeto se denominó "capa límite", porque estaba entre el objeto (sin movimiento de aire) y la corriente de aire libre más allá de él.

Un micrófono convencional colocado sobre una superficie dura, o a pocos centímetros por encima de ella, captará tanto el sonido directo deseado como el sonido retardado que se refleja en dicha superficie. Los sonidos directos y retardados reflejados se combinarán en el micrófono para crear un filtrado de peine , con interferencia constructiva y destructiva que provoca picos y valles en la respuesta de frecuencia . ^{[ 4 ]} El tiempo de retardo de la reflexión para la mayoría de los micrófonos estaría en el rango de 0,1 a 1 milisegundo, lo que corresponde a frecuencias de cancelación de unos pocos kilohercios y múltiplos de octava. Dado que estas frecuencias son audibles, los efectos de cancelación también lo son y se dice que " colorean " las señales de audio resultantes. Roger Anderson y Bob Schulein describieron un método en 1971 que utilizaba un soporte de micrófono para colocar el micrófono cerca del suelo. ^{[ 5 ]} Otra implementación de este método fue patentada en 1973 por Lou Burroughs de ElectroVoice. ^{[ 6 ]}

En 1978, los ingenieros de audio Ed Long y Ron Wickersham estudiaron los efectos de la capa límite en la grabación de sonido. En un estudio de micrófonos empotrados, se dieron cuenta de que si el micrófono está a solo unos milímetros de una superficie grande, hay un aumento en la coherencia de las señales de sonido, ya que siguen en fase después de ser detenidas en el límite. El punto donde las ondas se detenían en el límite se denominó "campo de presión" o "zona de presión". También observaron que usar un micrófono en esta configuración produce un aumento de seis dB en la presión sonora y una uniformidad de respuesta mejorada ^{[ 7 ].} Solo dos años después de la solicitud de patente de Long y Wickersham , en 1980 Crown Audio desarrolló y comercializó el primer micrófono de límite.

Al colocar el diafragma de la cápsula del micrófono en paralelo y orientado hacia el borde de la placa que proporciona el encapsulado del micrófono, se reduce el retardo del sonido reflejado y las frecuencias de interferencia del filtro de peine resultantes son lo suficientemente altas como para estar fuera del rango audible.

Los términos «micrófono de superficie» y «micrófono de zona de presión» (o PZM) se refieren al mismo diseño general. PZM es una marca registrada de Crown. La marca registrada de Crown para este enfoque es «Phase Coherent Cardioid» o «PCC», pero existen otros fabricantes que también emplean esta técnica. Radio Shack y Tandy también utilizan el término PZM para su diseño particular de micrófono de superficie, en el que la cápsula del condensador se colocaba ligeramente más alta que la placa base. Una fuente de 1986 utiliza el término alternativo «micrófono de barrera» para referirse al enfoque del micrófono de superficie. ^{[ 8 ]}

Características variantes

Dado que una de las ventajas de los micrófonos de superficie es su discreción visual, suelen estar disponibles en varios colores, lo que permite a los ingenieros de audio seleccionar el que mejor se integre con la superficie donde se colocarán o montarán, reduciendo así su impacto visual. Algunos micrófonos de superficie incluyen una plantilla para facilitar la personalización de la carcasa. Esta personalización permite lograr una coincidencia de color exacta con la pared, en casos donde los arquitectos del edificio desean minimizar el impacto visual (por ejemplo, en una iglesia histórica o un escenario de música clásica).

La carcasa también varía según el uso previsto. Un modelo diseñado para colocarse sobre una mesa no necesita ser tan robusto, ya que se encuentra en un lugar relativamente seguro frente a impactos. Por otro lado, un micrófono de superficie destinado a un escenario de teatro musical es mucho más propenso a sufrir impactos (por ejemplo, ser pisado), por lo que necesita una carcasa de acero resistente y gruesa. Otra variación en la carcasa es el tamaño. Cuando es importante ocultar el micrófono, como en la producción cinematográfica, puede ser conveniente una carcasa más pequeña. El micrófono de superficie CUB-01 de Sanken tiene un  diámetro de 32 mm y  una altura de 12 mm, lo que facilita ocultarlo en grabaciones de exteriores para televisión y cine, así como reposicionarlo o montarlo temporalmente en diferentes lugares (por ejemplo, pegándolo con cinta adhesiva al techo interior de un coche).

Los micrófonos de superficie pueden tener conectores XLR o TRS de 1/4". Algunos usan conectores mini-XLR o TRS de 1/8". Algunos micrófonos de superficie tienen un interruptor de atenuación de graves para reducir la resonancia en las bajas frecuencias, por ejemplo, cuando se usan para captar la voz. El Crown PZM-30D tiene un filtro conmutable que permite alternar entre una respuesta plana y un sonido más brillante. El micrófono de superficie CBM1 de Gold Line y el "Sound Grabber II" de Crown tienen una batería interna para alimentar el condensador.

El micrófono de superficie BLM 3 de Schoeps es inusual porque tiene una cápsula "transductora de presión" que proporciona un patrón de captación hemisférico.

El AKG PZM11 es un micrófono de superficie resistente a la intemperie. Se puede instalar en exteriores, en lugares como carriles de autoservicio de restaurantes de comida rápida, cabinas de peaje e intercomunicadores de seguridad. Cuenta con una membrana de plástico que protege la cápsula del agua de lluvia.

Un micrófono de superficie direccional es un micrófono con un patrón polar direccional, como cardioide o supercardioide. Un método para crear un micrófono de superficie direccional consiste en montar paneles (superficies duras) junto a una cápsula de micrófono omnidireccional.

Otro método para crear un micrófono de superficie direccional consiste en utilizar una cápsula de micrófono direccional de pequeño diámetro (1  cm o menos) montada sobre una superficie, con el eje del micrófono paralelo a dicha superficie. Como se muestra en las hojas de datos de los fabricantes, la cápsula del micrófono conserva su direccionalidad (patrón polar cardioide o supercardioide) y evita el filtrado de peine al mantener la interferencia de fase por encima del rango audible. ^{[ 9 ]}

Algunos ejemplos son:

• El Crown Audio PCC-160 se presentó en enero de 1985.
• El micrófono Shure SM-91 también se usa comúnmente dentro del bombo para refuerzo de sonido.
• El Audio-Technica U843R, que cuenta con tres elementos de condensador cardioide en la misma placa de carcasa, permite múltiples patrones de captación seleccionables por el usuario (unas palancas permiten reorientar las cápsulas; además, se pueden encender o apagar cápsulas individuales).

El predecesor del micrófono direccional de superficie era un micrófono direccional colocado en un Electrovoice Mic Mouse, un bloque de espuma que suspendía un micrófono convencional horizontalmente justo encima de una superficie. Debido a que los diafragmas de los micrófonos convencionales son relativamente grandes (> 1  cm de diámetro), la interferencia de fase de las reflexiones del sonido en la superficie provocaba una atenuación en las altas frecuencias del micrófono en un Mic Mouse. ^{[ 9 ]}

Algunas aplicaciones de los micrófonos direccionales de superficie son captar las voces de los actores en el escenario en obras de teatro o musicales; captar el movimiento de pies de grupos de danza; captar discursos en mesas de conferencias, salas de juntas y el púlpito de una iglesia; y grabar pequeños conjuntos musicales o solistas.

Los micrófonos de superficie diseñados para su uso en salas de juntas pueden tener una serie de características adicionales que resultan útiles en un entorno de conferencia, como un indicador LED de encendido, un interruptor de encendido/apagado (o un botón de "pulsar para hablar" o "silenciar") y capacidad inalámbrica para permitir un fácil reposicionamiento durante el evento.

Los micrófonos de superficie también se utilizan para obtener resultados más uniformes en la medición acústica, en comparación con las mediciones realizadas con micrófonos elevados sobre la superficie. Basándose en el trabajo de WL Willshire en la NASA ^{[ 10 ],} el método se adoptó para la certificación de ruido de aviones pequeños con hélice y se estandarizó como SAE ARP4055 ^{[ 11 ]} . Una variante de este método también se utiliza para medir el ruido de las turbinas eólicas ^{[ 12 ].}

• Micrófono de condensador PZM - descripción clara y concisa
• Micrófonos de zona de presión: historia y otra información.
• Dos tipos diferentes de micrófonos de superficie
• Memorando sobre los 22 años del micrófono Crown (incluye la historia temprana de PZM)
• Conceptos básicos del micrófono de superficie / PZM