Efecto de Proximidad en micrófonos

Claudio Berstein -   Una nota clara que explica las ventajas y destajas del efecto que produce acercarse a los micrófonos

En su forma más sencilla, el efecto de proximidad es el incremento en las frecuencias bajas a medida que un micrófono direccional se acerca a la fuente sonora. Pero ¿porque? ¿Porque las frecuencias bajas se incrementan cuanto más cerca este un micrófono direccional de la fuente?   Diferencias de presión Empecemos por entender el principio operativo de un micrófono direccional. Un micrófono direccional (también conocido como micrófono de gradiente de presión) obtiene su señal de salida respondiendo a las diferencias de presión entre el frente del diafragma y la parte posterior del mismo. Cuando una onda sonora esta en el mismo eje del diafragma (completamente perpendicular a este), la onda debe viajar una mayor distancia para llegar a la parte posterior del mismo (figura #1). Esto implica que si tomamos una foto instantánea, veremos que la señal estará ligeramente retardada en la parte posterior del micrófono.   +Ampliar+ La distancia típica entre el frente y la parte posterior de un micrófono es 8.5 mm. Así, para que una onda sonora llegue a la parte posterior del diafragma, esta debe viajar 8.5 mm adicionales, haciendo que esta señal este retardada en referencia a la onda frontal. Las figuras 2 a 4 muestran que si tenemos la misma distancia de 8.5 mm a diferentes frecuencias (distancia entre las líneas verdes), las diferencias de presión también serán diferentes. A bajas frecuencias (figura #2), la diferencia de presión (línea roja) entre el frente y la parte posterior será menor que a frecuencias medias (figura #3) o frecuencias altas (figura #4).   +Ampliar+ Si dibujamos estas graficas de otra forma, colocando todas las líneas rojas en un solo grafico, veremos que la respuesta de frecuencia del diafragma (diferencia de presión) aumenta 6 dB por octava (figura #5). La línea verde en la figura es la respuesta de frecuencia de la componente de gradiente de presión de un micrófono direccional. Obviamente un micrófono con una respuesta de frecuencia que aumenta 6 dB por octava no seria considerado como bueno. Para compensar, el diafragma del micrófono es amortiguado para crear una caída de 6 dB por octava. La respuesta combinada de estas dos componentes (gradiente de presión y amortiguamiento) crean una respuesta plana en todo el espectro de frecuencias (figura #6).   +Ampliar+ Ley del inverso cuadrado La Ley del Inverso Cuadrado es la regla que permite explicar porque el sonido se hace más débil a medida que nos alegamos de la fuente sonora. A medida que una onda se aleja de la fuente, la energía disipada por esta se expande como una esfera. Debido a que debe haber conservación de la energía, a medida que la esfera se hace mayor cada punto de esta tendrá menos energía. En la figura 7, a 1 metro de la fuente sonora, el recuadro azul contiene una determinada cantidad de energía. A 2 metros de distancia de la fuente sonora, esa misma cantidad de energía debe ser repartida en el recuadro verde de mayor tamaño, así, habrá menos energía en cada punto.   Si colocamos un micrófono en el recuadro azul, la distancia desde la fuente sonora hasta el frente del diafragma será 1.0000 metros. La distancia de la fuente a la parte posterior del diafragma es 1.0085 metros. Supongamos que la fuente emite 1 Watt (Vatios). Al calcular la diferencia de presión entre el frente y la parte posterior del diafragma en el recuadro azul, obtendremos 0.047 Pa (Pascal). Si hacemos el mismo calculo en el recuadro verde (a 2 metros de la fuente sonora) obtendremos 0.012 Pa. Así, podemos concluir que a medida que el micrófono se acerca a la fuente, el componente de la ley del inverso cuadrado se hace mayor. Este resultado es independiente de la frecuencia (la diferencia se mantiene en todo el espectro).   +Ampliar+ La figura #8 muestra la componente de la ley del inverso cuadrado y el componente del gradiente de presión (de la figura #5) cuando el micrófono esta lejos de la fuente sonora. A esta distancia la diferencia de presión por el gradiente es mayor que la diferencia de presión por el efecto de la ley del inverso cuadrado. También es de notar que la figura #8 representa un diafragma no amortiguado. Si añadimos el efecto del amortiguamiento, el grafico gira y obtenemos la figura #9.   +Ampliar+ Con el micrófono a esta distancia, podemos ver como el efecto de proximidad empieza a aparecer. A medida que el micrófono se acerca mas a la fuente sonora, el efecto de la ley del inverso cuadrado sigue aumentando obteniendo la figura #12 sin amortiguamiento y la figura #13 con amortiguamiento.   Como podemos ver en la figura #13, una vez que se aplica el amortiguamiento, la curva de respuesta de frecuencia (línea verde) tendrá un incremento notable en bajas frecuencias que no es mas que el efecto de proximidad.