Micrófono

El micrófono de condensador , inventado en Western Electric en 1916 por EC Wente, ^{[ 23 ]} también se denomina micrófono de capacitor o micrófono electrostático (históricamente, los capacitores se llamaban condensadores). El diafragma actúa como una placa de un capacitor, y las vibraciones de audio producen cambios en la distancia entre las placas. ^{[ 24 ]} Debido a que la capacitancia de las placas es inversamente proporcional a la distancia entre ellas, las vibraciones producen cambios en la capacitancia. Estos cambios en la capacitancia se utilizan para medir la señal de audio . ^{[ 25 ]} El conjunto de placas fijas y móviles se denomina elemento o cápsula .

Los micrófonos de condensador abarcan desde micrófonos telefónicos y micrófonos de karaoke económicos hasta micrófonos de grabación de alta fidelidad. Generalmente producen una señal de audio de alta calidad y son la opción preferida en laboratorios y estudios de grabación . La idoneidad de esta tecnología radica en la mínima masa que debe mover la onda sonora incidente, en comparación con otros tipos de micrófonos que requieren que la onda sonora realice un mayor esfuerzo.

Los micrófonos de condensador requieren alimentación, ya sea mediante la entrada de micrófono del equipo ( alimentación fantasma) o con una batería pequeña. La alimentación es necesaria para establecer la tensión de placa del condensador y también para alimentar la electrónica del micrófono. Existen micrófonos de condensador con dos diafragmas que se pueden conectar eléctricamente para ofrecer diferentes patrones polares , como cardioide, omnidireccional y figura de ocho. Algunos micrófonos, como el Røde NT2000 o el CAD M179, permiten variar el patrón de forma continua.

Existen dos categorías principales de micrófonos de condensador, según el método de extracción de la señal de audio del transductor: micrófonos con polarización de CC y micrófonos de condensador de radiofrecuencia (RF) o de alta frecuencia (HF).

Condensador de RF

Los micrófonos de condensador de RF utilizan un voltaje de RF relativamente bajo, generado por un oscilador de bajo ruido. La señal del oscilador puede modularse en amplitud mediante los cambios de capacitancia producidos por las ondas sonoras que mueven el diafragma de la cápsula, o bien la cápsula puede formar parte de un circuito resonante que modula la frecuencia de la señal del oscilador. La demodulación produce una señal de audiofrecuencia de bajo ruido con una impedancia de fuente muy baja. La ausencia de un alto voltaje de polarización permite el uso de un diafragma con menor tensión, lo que puede utilizarse para lograr una respuesta de frecuencia más amplia debido a una mayor flexibilidad. El proceso de polarización de RF da como resultado una cápsula con menor impedancia eléctrica, lo que, como consecuencia, permite que los micrófonos de condensador de RF funcionen en condiciones de humedad que podrían causar problemas en micrófonos con polarización de CC y superficies aislantes contaminadas. La serie de micrófonos Sennheiser MKH utiliza la técnica de polarización de RF. El inventor soviético-ruso Leon Theremin ideó una aplicación encubierta, activada a distancia, del mismo principio físico, denominada " La Cosa" , que se utilizó para intervenir las comunicaciones de la residencia del embajador estadounidense en Moscú entre 1945 y 1952.

Condensador de electreto

Un micrófono electret es un tipo de micrófono de condensador inventado por Gerhard Sessler y James West en los laboratorios Bell en 1962. ^{[ 26 ]} La carga aplicada externamente que se usa en un micrófono de condensador convencional se reemplaza por una carga permanente en un material electret. Un electret es un material ferroeléctrico que ha sido cargado eléctricamente o polarizado permanentemente . El nombre proviene de electrostático e imán ; una carga estática se incrusta en un electret mediante la alineación de las cargas estáticas en el material, de manera similar a como se crea un imán permanente alineando los dominios magnéticos en un trozo de hierro.

Debido a su buen rendimiento y facilidad de fabricación, y por lo tanto su bajo costo, la gran mayoría de los micrófonos fabricados hoy en día son de electreto; un fabricante de semiconductores estima una producción anual de más de mil millones de unidades. ^{[ 27 ]} Se utilizan en numerosas aplicaciones, desde grabaciones de alta calidad y micrófonos de solapa hasta micrófonos integrados en pequeños dispositivos de grabación de sonido y teléfonos. Antes de la proliferación de los micrófonos MEMS, casi todos los micrófonos de teléfonos móviles, ordenadores, PDA y auriculares eran de tipo electreto.

A diferencia de otros micrófonos de condensador, no requieren voltaje de polarización, pero suelen incluir un preamplificador integrado que sí necesita alimentación. Este preamplificador se alimenta frecuentemente mediante alimentación fantasma en aplicaciones de refuerzo de sonido y estudio. Los micrófonos monofónicos diseñados para ordenadores personales (PC), a veces llamados micrófonos multimedia, utilizan un  conector de 3,5 mm, como el que se usa habitualmente para conexiones estéreo; el anillo, en lugar de transmitir la señal de un segundo canal, transmite la alimentación.

El micrófono dinámico (también conocido como micrófono de bobina móvil ) funciona mediante inducción electromagnética . Son robustos, relativamente económicos y resistentes a la humedad. Esto, sumado a su alta ganancia potencial antes de la retroalimentación , los hace populares para su uso en el escenario.

Los micrófonos dinámicos utilizan el mismo principio dinámico que un altavoz , pero a la inversa. Una pequeña bobina de inducción móvil , situada en el campo magnético de un imán permanente, está unida al diafragma. Cuando el sonido entra a través del filtro antiviento del micrófono, la onda sonora mueve el diafragma, que a su vez mueve la bobina dentro del campo magnético, produciendo una tensión variable en la bobina por inducción electromagnética.

Los micrófonos de cinta utilizan una cinta metálica delgada, generalmente corrugada, suspendida en un campo magnético. La cinta está conectada eléctricamente a la salida del micrófono, y su vibración dentro del campo magnético genera la señal eléctrica. Los micrófonos de cinta son similares a los micrófonos de bobina móvil en el sentido de que ambos producen sonido mediante inducción magnética. Los micrófonos de cinta básicos detectan el sonido en un patrón bidireccional (también llamado figura de ocho, como se muestra en el diagrama a continuación) porque la cinta está abierta por ambos lados. Además, debido a que la cinta tiene mucha menos masa, responde a la velocidad del aire en lugar de a la presión sonora . Si bien la captación simétrica frontal y trasera puede ser un inconveniente en la grabación estéreo normal, el rechazo de alta frecuencia puede aprovecharse colocando un micrófono de cinta horizontalmente, por ejemplo, encima de los platillos, de modo que el lóbulo trasero capte el sonido solo de los platillos. La respuesta en figura de ocho de un micrófono de cinta es ideal para la grabación estéreo con par Blumlein . Se obtienen otros patrones direccionales al encerrar un lado de la cinta en una trampa acústica o deflector, lo que permite que el sonido llegue solo a un lado. El micrófono clásico RCA Tipo 77-DX cuenta con varias posiciones ajustables externamente del deflector interno, lo que permite seleccionar diversos patrones de respuesta, desde figura de ocho hasta unidireccional.

En los micrófonos de cinta antiguos, una buena respuesta en bajas frecuencias solo se obtenía cuando la cinta estaba suspendida muy flojamente, lo que los hacía relativamente frágiles. Ahora se han introducido materiales modernos para cintas, incluidos nuevos nanomateriales ^{[ 29 ]} , que eliminan estos problemas e incluso mejoran el rango dinámico efectivo de los micrófonos de cinta en bajas frecuencias. Los protectores antiviento pueden reducir el riesgo de dañar una cinta antigua y también disminuir los artefactos oclusivos en la grabación.

Al igual que otros tipos de micrófonos dinámicos, los micrófonos de cinta no requieren alimentación fantasma; de hecho, este voltaje puede dañar algunos micrófonos de cinta antiguos. Algunos diseños modernos de micrófonos de cinta incorporan un preamplificador y, por lo tanto, sí requieren alimentación fantasma. Los circuitos de los micrófonos de cinta pasivos modernos (es decir, aquellos sin el preamplificador mencionado) están diseñados específicamente para resistir los daños que la alimentación fantasma pueda causar a la cinta y al transformador .

El micrófono de carbón fue el primer tipo de micrófono. El micrófono de botón de carbón (también conocido como micrófono Berliner o Edison) utiliza una cápsula o botón que contiene gránulos de carbón presionados entre dos placas metálicas. Se aplica un voltaje a través de las placas metálicas, lo que provoca que fluya una pequeña corriente a través del carbón. Una de las placas, el diafragma, vibra en sincronía con las ondas sonoras incidentes, aplicando una presión variable al carbón. Esta presión variable deforma los gránulos, lo que provoca un cambio en el área de contacto entre cada par de gránulos adyacentes, y esto a su vez provoca un cambio en la resistencia eléctrica de la masa de gránulos. Los cambios en la resistencia provocan un cambio correspondiente en la corriente que fluye a través del micrófono, produciendo la señal eléctrica. Los micrófonos de carbón se usaban comúnmente en los teléfonos; tienen una reproducción de sonido de muy baja calidad y un rango de respuesta de frecuencia muy limitado, pero son dispositivos muy robustos. El micrófono Boudet, que utilizaba bolas de carbón relativamente grandes, era similar a los micrófonos de botón de carbón granulado. ^{[ 30 ]}

A diferencia de otros tipos de micrófonos, el micrófono de carbón también puede usarse como amplificador, utilizando una pequeña cantidad de energía sonora para controlar una mayor cantidad de energía eléctrica. Los micrófonos de carbón se utilizaron como repetidores telefónicos primitivos , lo que hizo posibles las llamadas telefónicas de larga distancia en la era anterior a las válvulas de vacío. Conocidos como relés de Brown, ^{[ 31 ]} estos repetidores funcionaban acoplando mecánicamente un receptor telefónico magnético a un micrófono de carbón: la débil señal del receptor se transfería al micrófono, donde modulaba una corriente eléctrica más fuerte, produciendo una señal eléctrica más potente para enviar a través de la línea.

Un micrófono de cristal o micrófono piezoeléctrico ^{[ 32 ]} utiliza el fenómeno de la piezoelectricidad —la capacidad de algunos materiales para producir un voltaje cuando se les aplica presión ^{[ b ]} — para convertir vibraciones en una señal eléctrica. Los micrófonos de cristal se suministraban antiguamente con equipos de válvulas de vacío, como las grabadoras domésticas. Su alta impedancia de salida se adaptaba  bien a la alta impedancia de entrada (típicamente de unos 10 MΩ) de la etapa de entrada de válvulas de vacío. Eran difíciles de adaptar a los primeros equipos de transistores y fueron reemplazados por micrófonos dinámicos y, posteriormente, por pequeños dispositivos de condensador electret. La alta impedancia del micrófono de cristal lo hacía muy susceptible al ruido de manipulación, tanto del propio micrófono como del cable de conexión.

Los transductores piezoeléctricos se utilizan a menudo como micrófonos de contacto para amplificar el sonido de instrumentos musicales acústicos, detectar golpes de batería y activar muestras electrónicas, y grabar sonido en entornos difíciles, como bajo el agua a alta presión. Las pastillas montadas en el puente de las guitarras acústicas suelen ser dispositivos piezoeléctricos que entran en contacto con las cuerdas que pasan por el puente. Este tipo de micrófono es diferente de las pastillas de bobina magnética que se ven comúnmente en las guitarras eléctricas típicas , las cuales utilizan la inducción magnética, en lugar del acoplamiento mecánico, para captar la vibración.

Un micrófono de fibra óptica convierte las ondas acústicas en señales eléctricas al detectar cambios en la intensidad de la luz, en lugar de detectar cambios en la capacitancia o los campos magnéticos como ocurre con los micrófonos convencionales. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

Durante su funcionamiento, la luz de una fuente láser viaja a través de una fibra óptica para iluminar la superficie de un diafragma reflectante. Las vibraciones sonoras del diafragma modulan la intensidad de la luz que se refleja en él en una dirección específica. La luz modulada se transmite a través de una segunda fibra óptica a un fotodetector, que la transforma en audio analógico o digital para su transmisión o grabación. Los micrófonos de fibra óptica poseen un alto rango dinámico y de frecuencia, similar al de los mejores micrófonos convencionales de alta fidelidad.

Los micrófonos de fibra óptica no reaccionan ni se ven afectados por campos eléctricos, magnéticos, electrostáticos o radiactivos (esto se conoce como inmunidad EMI/RFI ). Por lo tanto, el diseño de los micrófonos de fibra óptica es ideal para su uso en áreas donde los micrófonos convencionales son ineficaces o peligrosos, como dentro de turbinas industriales o en entornos de equipos de resonancia magnética (RM).

Los micrófonos de fibra óptica son robustos, resistentes a los cambios ambientales de temperatura y humedad, y pueden fabricarse para cualquier direccionalidad o adaptación de impedancia . La distancia entre la fuente de luz del micrófono y su fotodetector puede alcanzar varios kilómetros sin necesidad de preamplificador ni ningún otro dispositivo eléctrico, lo que los hace idóneos para la monitorización acústica industrial y de vigilancia.

Los micrófonos de fibra óptica se utilizan en áreas de aplicación muy específicas, como la monitorización de infrasonidos y la cancelación de ruido . Han demostrado ser especialmente útiles en aplicaciones médicas, como permitir que radiólogos, personal y pacientes conversen con normalidad dentro del potente y ruidoso campo magnético, tanto en las salas de resonancia magnética como en las salas de control remoto. ^{[ 35 ]} Otros usos incluyen la monitorización de equipos industriales, la calibración y medición de audio, la grabación de alta fidelidad y las fuerzas del orden. ^{[ 36 ]}

Un subtipo de micrófono de fibra óptica utiliza un interferómetro Fabry-Pérot como elemento sensor. En estos sensores, dos espejos parcialmente reflectantes forman una cavidad óptica a través de la cual se propaga la luz. ^{[ 37 ]}

Las ondas acústicas que atraviesan la cavidad modifican el índice de refracción del medio dentro del interferómetro. Esto altera la longitud del recorrido óptico y produce una modulación medible de la intensidad de la luz transmitida o reflejada, la cual puede convertirse en una señal eléctrica. ^{[ 38 ]}

Debido a que el principio de detección no depende de una membrana deflectante mecánica, la presión acústica modula directamente el índice de refracción del medio dentro de la cavidad óptica. Este mecanismo de detección sin membrana permite operar en un amplio rango de frecuencias que se extiende desde el espectro audible hasta el régimen ultrasónico. Los micrófonos ópticos de este tipo pueden detectar cambios en el índice de refracción inferiores a aproximadamente 10⁻¹⁴, correspondientes a variaciones de presión del orden de micropascales, y pueden tolerar niveles de presión sonora superiores a 180  dB SPL. ^{[ 39 ]} Las implementaciones reportadas alcanzan rangos de frecuencia desde el espectro audible hasta varios megahercios, por ejemplo, hasta aproximadamente 4  MHz en el aire y frecuencias más altas en líquidos. Por lo tanto, estos sensores pueden detectar señales acústicas tanto en gases como en líquidos. Debido a que el mecanismo de detección no depende de una masa inerte en movimiento, los micrófonos ópticos Fabry-Pérot pueden exhibir una respuesta temporal rápida y se utilizan en metrología ultrasónica y como sensores de referencia para la calibración de emisores acústicos y ultrasónicos.

Debido a su diseño de fibra óptica y a la ausencia de componentes electrónicos en el punto de detección, estos micrófonos son prácticamente inmunes a las interferencias electromagnéticas. Sus aplicaciones incluyen la investigación acústica, la monitorización industrial y los ensayos no destructivos (END) de materiales. El principio de detección permite la detección sin contacto de ondas ultrasónicas sin contacto directo con la superficie de prueba, lo que se utiliza en aplicaciones de ensayos no destructivos, incluidas las de las industrias automotriz y aeroespacial. ^{[ 40 ]}

Se dirige un rayo láser hacia la superficie de una ventana u otra superficie plana afectada por el sonido. Las vibraciones de esta superficie modifican el ángulo de reflexión del rayo, y el movimiento del punto láser reflejado se detecta y se convierte en una señal de audio. En una implementación más robusta y costosa, la luz reflejada se divide y se envía a un interferómetro , que detecta el movimiento de la superficie mediante cambios en la longitud del recorrido óptico del rayo reflejado. La primera implementación es un experimento de sobremesa; la segunda requiere un láser extremadamente estable y una óptica precisa. Se han estudiado los micrófonos láser por su capacidad para detectar vibraciones sonoras en superficies distantes.

Un micrófono láser experimental es un dispositivo que utiliza un rayo láser y humo o vapor para detectar vibraciones sonoras en el aire libre. El 25 de agosto de 2009, se concedió la patente estadounidense 7,580,533 para un micrófono de detección de flujo de partículas basado en un par láser-fotocélula con una corriente de humo o vapor en movimiento en la trayectoria del rayo láser. Las ondas de presión sonora provocan perturbaciones en el humo que, a su vez, causan variaciones en la cantidad de luz láser que llega al fotodetector. Se presentó un prototipo del dispositivo en la 127.ª convención de la Audio Engineering Society en la ciudad de Nueva York, del 9 al 12 de octubre de 2009. ^{[ 41 ]}

Los primeros micrófonos no reproducían el habla inteligible hasta que Alexander Graham Bell introdujo mejoras, incluyendo un micrófono y transmisor de agua de resistencia variable. El transmisor de agua de Bell consistía en una copa metálica llena de agua con una pequeña cantidad de ácido sulfúrico . Una onda sonora hacía que el diafragma se moviera, lo que provocaba que una aguja subiera y bajara en el agua. La resistencia eléctrica entre el cable y la copa era entonces inversamente proporcional al tamaño del menisco de agua alrededor de la aguja sumergida. Elisha Gray solicitó una patente provisional para una versión que utilizaba una varilla de latón en lugar de la aguja. Majoranna, Chambers, Vanni, Sykes y Elisha Gray realizaron otras variaciones y mejoras menores al micrófono de agua, y Reginald Fessenden patentó una versión en 1903. Estos fueron los primeros micrófonos funcionales, pero resultaban poco prácticos para aplicaciones comerciales. La famosa primera conversación telefónica entre Bell y Watson tuvo lugar utilizando un micrófono de agua.

El micrófono MEMS también se denomina chip de micrófono o micrófono de silicio. Un diafragma sensible a la presión se graba directamente en una oblea de silicio mediante técnicas de procesamiento MEMS y suele ir acompañado de un preamplificador integrado. ^{[ 42 ]} La mayoría de los micrófonos MEMS son variantes del diseño de micrófono de condensador. Los micrófonos MEMS digitales tienen circuitos convertidores analógico-digitales (ADC) integrados en el mismo chip CMOS, lo que convierte al chip en un micrófono digital y, por lo tanto, facilita su integración con los productos digitales modernos. Los principales fabricantes de micrófonos de silicio MEMS son Cirrus Logic, ^{[ 43 ]} InvenSense (línea de productos vendida por Analog Devices), ^{[ 44 ]} Akustica, Infineon, Knowles Electronics, Memstech, Sonion MEMS, Vesper, AAC Acoustic Technologies, ^{[ 45 ]} y Omron. ^{[ 46 ]} Los micrófonos MEMS se utilizan comúnmente en teléfonos inteligentes, tabletas, ordenadores y otras aplicaciones de electrónica de consumo, como mandos de juegos y auriculares.

En la década de 2010 se desarrollaron micrófonos MEMS piezoeléctricos. Estos representan un cambio arquitectónico y material significativo con respecto a los diseños MEMS de condensador existentes. ^{[ 47 ]}

En un micrófono de plasma, una forma experimental de micrófono, se utiliza un arco de plasma de gas ionizado. Las ondas sonoras provocan variaciones en la presión alrededor del plasma, lo que a su vez causa variaciones en la temperatura, alterando la conductancia del plasma. Estas variaciones en la conductancia pueden detectarse como variaciones superpuestas a la alimentación eléctrica del plasma. ^{[ 48 ]}

Un altavoz, un transductor que convierte una señal eléctrica en ondas sonoras, es el opuesto funcional de un micrófono. Dado que un altavoz convencional tiene una construcción similar a la de un micrófono dinámico (con diafragma, bobina e imán), puede funcionar a la inversa como micrófono. Se aplica la reciprocidad , por lo que el micrófono resultante presenta las mismas limitaciones que un altavoz de un solo transductor: respuesta de frecuencia limitada en bajas y altas frecuencias, directividad poco controlada y baja sensibilidad . En la práctica, los altavoces se utilizan a veces como micrófonos en aplicaciones donde no se requiere un gran ancho de banda ni una alta sensibilidad, como en intercomunicadores , walkie-talkies o periféricos de chat de voz para videojuegos .

Sin embargo, existe al menos una aplicación práctica que aprovecha esas debilidades: el uso de un woofer de tamaño mediano colocado cerca del bombo en una batería para que funcione como micrófono. Un ejemplo comercial es el Yamaha Subkick, un woofer de 6,5 pulgadas (170 mm) montado sobre amortiguador en un casco de batería de 10 pulgadas, utilizado delante del bombo. Dado que una membrana relativamente grande no puede transducir altas frecuencias, pero sí tolera transitorios fuertes de baja frecuencia, el altavoz suele ser ideal para captar el sonido del bombo, reduciendo la interferencia de los platillos y la caja cercanos. ^{[ 49 ]} 

La respuesta de un micrófono omnidireccional (o no direccional) idealmente es una esfera tridimensional. En la práctica, al igual que con los micrófonos direccionales, el patrón polar de un micrófono omnidireccional depende de la frecuencia. El cuerpo del micrófono no es infinitamente pequeño y, por consiguiente, tiende a interferir con los sonidos que llegan desde atrás, lo que provoca un ligero aplanamiento de la respuesta polar. Este aplanamiento aumenta a medida que el diámetro del micrófono (suponiendo que sea cilíndrico) se acerca a la longitud de onda de la frecuencia en cuestión. Por lo tanto, el micrófono de menor diámetro ofrece las mejores características omnidireccionales a altas frecuencias. La longitud de onda del sonido a 10  kHz es de 1,4 pulgadas (36 mm) . Los micrófonos de medición más pequeños suelen tener un diámetro de 0,25 pulgadas (6,4 mm) , lo que prácticamente elimina la direccionalidad incluso hasta las frecuencias audibles más altas.  

Los micrófonos omnidireccionales, a diferencia de los cardioides, no utilizan cavidades resonantes como retardos, por lo que se consideran los micrófonos más puros en cuanto a baja coloración. Al ser sensibles a la presión, también ofrecen una respuesta de baja frecuencia muy plana, hasta 20  Hz o menos. Además, los micrófonos sensibles a la presión reaccionan mucho menos al ruido del viento y a las oclusivas que los micrófonos direccionales (sensibles a la velocidad).

Un ejemplo de micrófono no direccional es la bola redonda negra número ocho .

El micrófono unidireccional más común es el cardioide , llamado así porque su patrón de sensibilidad tiene forma de corazón (es decir, cardioide ). La familia de micrófonos cardioides se usa comúnmente para voces o locuciones, ya que rechazan bien los sonidos provenientes de otras direcciones. En tres dimensiones, el cardioide tiene forma de manzana centrada alrededor del micrófono, que es el tallo de la manzana. La respuesta cardioide reduce la captación de sonido lateral y posterior, lo que ayuda a evitar la retroalimentación de los monitores . Dado que estos micrófonos transductores direccionales obtienen sus patrones detectando el gradiente de presión, colocarlos muy cerca de la fuente de sonido (a distancias de pocos centímetros) produce un aumento de graves debido al gradiente incrementado. Esto se conoce como el efecto de proximidad . ^{[ 52 ]} El SM58 ha sido el micrófono más utilizado para voces en vivo durante más de 50 años ^{[ 53 ],} lo que demuestra la importancia y popularidad de los micrófonos cardioides.

El micrófono cardioide es, en efecto, una superposición de un micrófono omnidireccional (de presión) y un micrófono bidireccional (de gradiente de presión); ^{[ 54 ]} para las ondas sonoras que provienen de la parte posterior, la señal negativa del micrófono bidireccional cancela la señal positiva del elemento omnidireccional, mientras que, para las ondas sonoras que provienen del frente, ambas se suman. Sin embargo, en bajas frecuencias, un micrófono cardioide se comporta como un micrófono omnidireccional.

Al combinar los dos componentes en diferentes proporciones, se puede lograr cualquier patrón entre omnidireccional y en forma de ocho, lo que conforma la familia cardioide de primer orden. Las formas comunes incluyen:

• Un micrófono hipercardioide es similar a uno cardioide, pero con una contribución en forma de ocho ligeramente mayor, lo que resulta en un área de sensibilidad frontal más estrecha y un lóbulo de sensibilidad posterior más pequeño. Se produce combinando los dos componentes en una proporción de 3:1, generando nulos a 109,5°. Esta proporción maximiza el factor de directividad (o índice de directividad). ^{[ 55 ] [ 56 ]}
• Un micrófono supercardioide es similar a uno hipercardioide, excepto que capta más sonido en la parte frontal y menos en la parte posterior. Se produce con una relación aproximada de 5:3, con nulos a 126,9°. Esta relación maximiza la relación frontal-posterior ; la relación de energía entre la radiación frontal y posterior. ^{[ 55 ] [ 56 ]}
• El micrófono subcardioide no tiene puntos nulos. Se produce con una relación aproximada de 7:3 con  un nivel de 3 a 10 dB entre la captación frontal y posterior. ^{[ 57 ] [ 58 ]}

Tres de estos micrófonos/hidrófonos cardioides podrían orientarse ortogonalmente como una tríada colocalizada para mejorar la ganancia y también crear un patrón de haz orientable. ^{[ 59 ] [ 60 ]}

Los micrófonos bidireccionales o de figura de ocho reciben el sonido por igual tanto de la parte frontal como de la posterior del elemento. La mayoría de los micrófonos de cinta son de este tipo. En principio, no responden a la presión sonora en sí, sino únicamente al cambio de presión entre la parte frontal y la posterior; dado que el sonido que llega desde los lados alcanza la misma presión en ambas direcciones, no hay diferencia de presión y, por lo tanto, no hay sensibilidad al sonido proveniente de esa dirección. En términos más matemáticos, mientras que los micrófonos omnidireccionales son transductores escalares que responden a la presión desde cualquier dirección, los micrófonos bidireccionales son transductores vectoriales que responden al gradiente a lo largo de un eje perpendicular al plano del diafragma. Esto también tiene el efecto de invertir la polaridad de salida para los sonidos que llegan desde la parte posterior.

Los micrófonos de cañón son extremadamente buenos para captar el sonido desde una dirección específica. Captan el sonido en un patrón estrecho similar al de los micrófonos direccionales hipercardioides o supercardioides. ^{[ 61 ] [ 62 ]} Logran esta captación focalizada mediante el uso de un tubo largo con ranuras a lo largo de su longitud. Cuando el sonido proviene de los lados, las ondas que entran por las diferentes ranuras se cancelan entre sí, reduciendo el ruido no deseado. ^{[ 63 ]}

Sin embargo, este diseño presenta cierta sensibilidad a los sonidos provenientes de la parte posterior del micrófono. Estas zonas de captación traseras varían según la frecuencia del sonido, lo que a veces puede afectar la calidad del audio al añadir coloración no deseada a la grabación. Esta sensibilidad se manifiesta en el patrón polar lobular característico de estos micrófonos.

Al elegir un preamplificador para un micrófono determinado, es necesario conocer la impedancia  del micrófono. La impedancia es una característica eléctrica dependiente de la frecuencia, medida en ohmios (Ω), que relaciona el voltaje con la corriente. Cuando no se trata de transferencia de potencia , las señales generalmente se transmiten como voltajes variables, y esto también se aplica a los micrófonos. Para obtener la máxima amplitud de señal, se utiliza un método llamado puenteo de impedancia . En esta configuración, la impedancia de salida del micrófono debe ser despreciable en comparación con la impedancia de entrada del preamplificador (en la práctica, se recomienda una impedancia del preamplificador al menos 10 veces mayor que la del micrófono). De esta manera, la señal se atenúa mínimamente y prácticamente no se consume potencia en el proceso. ^{[ 66 ]}

La principal alternativa a la adaptación de impedancias es la igualación de impedancias, que maximiza la transferencia de potencia para una impedancia de fuente dada. Sin embargo, esto no ha sido relevante desde principios del siglo XX, cuando los amplificadores eran muy caros y generaban mucho calor. Para reducir el número de amplificadores en las líneas telefónicas, la pérdida de potencia debía ser mínima, por lo que se igualaban las impedancias de fuente y carga. Una desventaja de la igualación de impedancias es la  pérdida de señal de 6 dB que se produce cuando solo aparece la mitad del nivel de voltaje en la entrada del preamplificador. ^{[ 66 ]} Ciertos micrófonos de cinta y dinámicos, sin embargo, son excepciones, debido a que los diseñadores asumen que cierta impedancia de carga forma parte del circuito interno de amortiguación electroacústica del micrófono. ^{[ 67 ]}

Los distintos micrófonos pueden tener impedancias muy diferentes, dependiendo de su diseño. En los micrófonos pasivos, este valor está estrechamente relacionado con la impedancia de la bobina (o mecanismo similar). En los micrófonos activos, este valor describe la impedancia de salida de su circuito amplificador interno.

Se considera baja impedancia por debajo de 600  Ω. Se considera impedancia media entre 600  Ω y 10  kΩ. Se considera alta impedancia por encima de 10 kΩ. Debido a su amplificador  incorporado , los micrófonos de condensador suelen tener una impedancia de salida entre 50 y 200 Ω. ^{[ 66 ] [ 68 ]} 

El estándar AES42 , publicado por la Audio Engineering Society , define una interfaz digital para micrófonos. Los micrófonos que cumplen con este estándar emiten directamente una señal de audio digital a través de un conector XLR o XLD macho, en lugar de producir una salida analógica. Los micrófonos digitales pueden utilizarse con equipos nuevos que cuenten con las conexiones de entrada adecuadas que cumplan con el estándar AES42, o bien mediante una interfaz compatible. Actualmente, existen micrófonos de calidad de estudio que funcionan de acuerdo con el estándar AES42, disponibles en varios fabricantes.

Para realizar una medición científica con un micrófono, es necesario conocer su sensibilidad precisa (en voltios por pascal ). Dado que esta puede variar a lo largo de la vida útil del dispositivo, es preciso calibrar los micrófonos de medición periódicamente. Este servicio lo ofrecen algunos fabricantes de micrófonos y laboratorios de ensayo independientes certificados. Toda calibración de micrófonos es trazable a patrones primarios en un instituto nacional de metrología, como el NPL en el Reino Unido, el PTB en Alemania y el NIST en Estados Unidos, que suelen calibrar utilizando el patrón primario de reciprocidad. Los micrófonos de medición calibrados con este método pueden utilizarse para calibrar otros micrófonos mediante técnicas de calibración por comparación.

Dependiendo de la aplicación, los micrófonos de medición deben probarse periódicamente (normalmente cada año o cada pocos meses) y después de cualquier incidente que pueda dañarlos, como una caída (la mayoría de estos micrófonos vienen en estuches acolchados con espuma para reducir este riesgo) o la exposición a sonidos que superen el nivel aceptable.