Microfono a condensatore

Ciao e benvenuto sul mio blog.
Dopo l’articolo sulle caratteristiche dei microfoni voglio parlarti nello specifico del microfono a condensatore.

Questa tecnologia viene sviluppata da Georg Neumann nella Germania nazista per superare i problemi dei microfoni a carbone.

Il primo utilizzo fu principalmente destinato all’amplificazione e registrazione dei discorsi politici. Fu occasionalmente anche usata per registrare importanti orchestre di musica classica.

Al giorno d’oggi questa categoria di microfoni è una delle più utilizzate in studio di registrazione e non solo. La tecnologia del microfono a condensatore è largamente apprezzata e diffusa.

Fino agli anni 80 questa tecnologia era costosa. Solo gli studi professionali potevano permettersi un microfono a condensatore di qualità.

Con l’avanzamento della tecnologia i produttori sono riusciti a creare un microfono per ogni fascia di prezzo: più costosi dedicato a un utenza professionale, fascia medio-alta adatti agli home studio, entry level per principianti ed economici.

La grande innovazione dei microfoni a condensatore risiede nella tecnologia della capsula microfonica. La tecnologia sviluppata è in grado di trasdurre i segnali in maniera fedele. Un’altro elemento caratterizzante di questi microfoni è la presenza di uno stadio di amplificazione interno del segnale.

Microfono a condensatore, le caratteristiche

I microfoni a condensatore sono caratterizzati da un elevata sensibilità. Grazie alla leggerezza della capsula i microfoni a condensatore necessitano di poca energia per produrre un segnale elettrico.

Questi microfoni riescono ad operare con un elevata gamma dinamica. Un microfono a condensatore riesce in media a sopportare pressioni sonore comprese in un range tra i 110 e i 120 dB. Tuttavia esistono microfoni in grado di sopportare pressioni maggiori.

E’ una buona pratica controllare nelle specifiche la voce di Max SPL sopportata dal microfono. Non tutti i microfoni riescono a resistere a pressioni sonore cosi elevate. Se il sottoposti a pressioni elevate lo stadio di amplificazione interna saturerà il segnale introducendo distorsioni dinamiche e armoniche indesiderate.

Il Max SPL è fondamentale, oltre alle saturazioni del segnale c’è un rischio maggiore nelle elevate pressioni. Sottoporre un microfono a condensatore ad alte pressioni sonore può anche creare dei danni fisici alla capsula.

Un altra caratteristica apprezzabile del microfono a condensatore è quella di essere molto lineare. Parlando di attrezzatura audio la linearità è la capacità di non influenzare il contenuto armonico di un segnale.

I microfoni a condensatore di buona qualità riescono a trasdurre l’intero spettro udibile in modo efficiente. Questo si traduce in una naturalità timbrica molto gradevole all’orecchio.

I controlli sul microfono a condensatore

I microfoni a condensatore possono essere dotati di 3 controlli. I controlli sono utile per adattare il funzionamento del microfono alle esigenze della ripresa. Avere un microfono flessibile è un vantaggio durante le sessioni di registrazioni. Dei microfoni flessibili consentono di registrare molte fonti diverse usandone un numero limitato.

Pad di attenuazione

Per evitare distorsioni molti microfoni a condensatore sfruttano un Pad di attenuazione. Se la sorgente da microfonare è troppo elevata il Pad di attenuazione aiuta a riprenderla senza distorcere.

Ogni amplificatore ha una soglia in cui inizia a distorcere il segnale. L’amplificatore è il componente più soggetto al rischio di distorsione.

Il circuito di amplificazione all’interno del microfono a condensatore ha un guadagno fisso. Questo implica che non è possibile regolare il valore manualmente. Se l’amplificatore riceve dalla capsula un segnale troppo elevato il segnale in uscita verrà distorto. Il Pad di attenuazione quindi agisce prima che il segnale venga amplificato.

Il Valore di attenuazione è scelto in maniera arbitraria dal produttore. I valori più diffusi del Pad di attenuazione sono -10 e – 20 dB. Tuttavia possono essere trovati altri valori. Solitamente il valore di attenuazione è stampato sulla scocca vicino al controllo. Se non fosse stampato sulla scocca è necessario controllare le specifiche nel libretto.

Figura polare

Figure polari microfoni

Molti microfoni sono dotati anche di uno switch elettronico per cambiare la figura polare. Questa caratteristica risulta molto utile per usare lo stesso microfono in diversi contesti.

Il cambiamento della figura polare implica il cambiamento della direzionalità del microfono. Cambiare direzionalità del microfono può risultare utile in diverse situazioni.

Poter modificare la risposta polare può ridurre i rientri microfonici, creare microfonazioni stereofoniche, aumentare la quantità di riverbero della stanza nella registrazione e molto altro.

Le figure polari più diffuse sono l’omnidirezionale, il cardioide e la figura a otto. Esistono poi microfoni che presentano stadi intermedi tra le figure sopra elencate, ad esempio l’AKG C414.

Altre figure polari molto diffuse sono l’iper-cardioide e il super-cardioide che aumentano la Direzionalità del microfono.

Low cut filter

Molti modelli di microfono presentano anche un Low cut filter. Il low cut filter serve per andare a escludere dalla registrazione le basse frequenze.

La maggior parte dei suoni con cui interagiamo hanno un contributo di basse frequenze minimo. La maggior parte dei suoni hanno un contributo importante nelle medie frequenze. Il contributo in bassa frequenza è minimo, non caratterizza il suono e non ne descrive alcuna caratteristica fondamentale.

In bassa frequenza però troviamo molti rumori di fondo come il suono della stanza e ronzio elettrico. In questo range di frequenze ci sono anche gli urti involontari dell’asta microfonica e il rumore dei passi sul pavimento.

Il problema delle basse frequenze non indispensabili durante le registrazioni ha implicazioni importanti. Sommando tutti i contribuiti in bassa frequenza dei segnali registrati nel brano si occupano delle frequenze che sono importanti per altri suoni. Basso e cassa della batteria, ad esempio, hanno molto del loro segnale in quel range. Se non pulisci gli altri suoni in quel range di frequenze non sarai in grado di percepire chiaramente nel mix le basse frequenze utili all’ascolto.

Il Low cut aiuta a pulire la registrazione dalle basse sorgenti spurie. Questo filtro, agendo direttamente in registrazione, ti permette di eliminare le basse frequenze extra snellendo il lavoro di processing durante il mix.

Nel caso specifico con bassa frequenza intendiamo frequenze sotto gli 80 Hz. La frequenza di 80 Hz è anche la frequenza di taglio solitamente impostata nei filtri.

La capsula

Capsula microfono a condensatore
Capsula microfono a condensatore

I microfoni a condensatore sono caratterizzati da una capsula che funziona esattamente come un condensatore elettronico.

Essa e composta da due piastre conduttrici distanziate tra loro con in mezzo un materiale isolante. Le membrane delle piastre sono realizzate in materiale plastico che conferisce leggerezza e resistenza alle stesse. Le piastre vengono ricoperte da un solitissimo strato d’oro.

La piastra frontale è libera di vibrare mentre quella posteriore è bloccata da una griglia metallica che la tiene ferma.

Le due piastre vengono polarizzate per interrompere il flusso di corrente. Il condensatore può immagazzinare un piccolo quantitativo di elettricità al suo interno. Il condensatore ci mette un po’ ad accumulare le cariche elettriche nelle membrane. Quando entrambe le piastre sono cariche il flusso di corrente alternata nella capsula viene interrotto.

Come qualsiasi condensatore elettronico anche la capsula possiede una propria capacità. La capacità di un condensatore è influenzata tra le altre cose dalla distanza dei due poli.

Quando il microfono capta una vibrazione nell’aria inizia a oscillare in maniera analoga a quella della sorgente. Oscillando varia la distanza tra le piastre del condensatore, quindi al variare della distanza varia anche la capacità della capsula microfonica.

La variazione della capacità crea una corrente alternata con andamento analogo a quello della capsula. Il segnale elettrico così generato rappresenta in maniera fedele il suono captato.

Electrete condensener

Capsula microfono a condestore elettrete!
Capsula Elettrete

Una variante dei microfoni a condensatore sono i microfoni elettrete. La differenza tra le due tecnologie consiste nella elettrificazione della capsula. La capsula nei microfoni elettrete è pre-polarizzata non rendendo necessario un alimentazione esterna. Un difetto di questa tecnologia è che tende a perdere progressivamente la polarizzazione nel tempo.

L’amplificazione interna

microfoni a condensatore SE stato solido vs valvolare
Visione dentro al microfono: Valvole vs Stato solido

Il segnale in uscita dalla capsula microfonica ha un valore in Volt molto basso. Esso necessita di un primo stadio di amplificazione per portare il valore di uscita allo standard microfonico.

Valvola 12AX7 Mullard
12AX7 Mullard

I primi microfoni a condensatore utilizzavano le valvole termoioniche come primo stadio di amplificazione interno del segnale. La tecnologia valvolare genera alcune armoniche pari molto gradevoli all’orecchio umano e una saturazione molto delicata che si integra bene in un contesto musicale. Di contro le valvole sono molto costose e fragili. In virtù della loro colorazione del segnale esse tendono ad avere una risposta in frequenza poco lineare. Inoltre, necessitano di alimentazioni più elevate. Per alimentare i microfoni a valvola è necessario usare un alimentatore esterno ingombrante.

Fet

Dagli anni 60 inizia a essere introdotta negli stadi di amplificazione dei microfoni la Tecnologia FET che sostituirà velocemente le valvole. La tecnologia FET offre numerosi vantaggi: è più economica, più lineare e più robusta non essendoci il vetro.

La Phantom power

Per polarizzare la capsula è necessario fornire alla capsula una alimentazione. Si usa una corrente continua di 48 V fornita direttamente sul cavo microfonico.

La Phantom Power viene usata anche per l’alimentazione dello stadio di amplificazione del microfono. Negli anni sono stati sviluppati diversi standard per alimentare i microfoni. Il +48 Volt è stato adottato per la prima volta dalla Neumann su richiesta di un’emittente radiofonica. Il motivo fu la necessità di adottare un’alimentazione compatibile alle batterie di riserva che l’emittente usava in caso di interruzione della linea elettrica.

Come spiegato in questo video il sistema adottato per aumentare la Phantom Power riduce leggermente la risposta in bassa frequenza del microfono. Per annullare l’effetto della Phantom sul segnale audio audio si usa un condensatore in serie sul segnale. Un condensatore in serie agisce come un filtro passa alto.

Il trasformatore

Di solito nei microfoni professionali è presente un trasformatore d’uscita appositamente studiato. Questo componente hai il compito di adattare l’impedenza del circuito allo standard microfonico.

Il trasformatore è un sistema composto da due avvolgimenti di rame su di un supporto metallico. Le due bobine sono separate elettricamente tra loro, dividendo la parte a monte e quella a valle del componente in due circuiti separati.

Trasformatore d'uscita
Trasformatore d’uscita

Il principio di base del trasformatore è quello dell’induzione elettromagnetica. Ogni campo magnetico è accoppiato a un campo elettrico e viceversa. Il campo elettrico passante nell’avvolgimento genera un alterazione nel campo magnetico del metallo del nucleo. A sua volta il campo magnetico del nucleo induce un campo elettrico nell’altra bobina non collegata direttamente all’alimentazione.

TLM 103 microfono a condensatore
Trasformerless microphone

Esistono tuttavia microfoni professionali che non adottano questa tecnologia, per esempio la linea TLM della Neumann. La sigla TLM significa infatti TrasformerLess Microphone.

Utilizzo del microfono a condensatore

Il microfono a condensatore è largamente usato in studio di registrazione. Ed è diffusissimo in vari ambiti.

Oltre alla registrazione musicale il microfono a condensatore è usato anche nei seguenti ambiti:

  • Broadcast e televisione
  • Studi radiofonici
  • Produzioni cinematografico
  • Produzioni teatrali

Proprio per via della sua larga diffusione mi è difficile dirti con precisione delle linee guida del suo utilizzo su tutte le fonti. Tuttavia posso suggerirti a quali applicazioni è più adatto analizzandone le caratteristiche.

Il microfono a condensatore soffre della sua sensibilità. In contesti relativamente silenziosi, quali gli studi di registrazione e radiofonici, questa tecnologia risulta molto prestante. Al contrario l’utilizzo di microfoni a condensatore durante eventi live è molto ridotto. Proprio a favore di quella sensibilità che in altri contesti è il suo punto di forza, questa categoria di microfoni è molto soggetta a feedback.

quando usare il microfono a condensatore?

Se vuoi raggiungere un suono molto naturale la scelta migliore è quella di usare un microfono a condensatore. Generalemente con i microfoni a condensatore è possibile anche cogliere piccole sfumature sonore che con microfoni meno sensibili andrebbero perse. Avendo come risultato un suono dettagliato di molte delle sue parti.

Il microfono a condensatore é ottimo anche per registrare sorgenti a bassa emissione sonora. Con queste sorgenti si sfrutta la sua elevata sensibilità senza dover eccedere con in valori di Gain.

Altra peculiarità del microfono a condensatore è l’estesa risposta in frequenza e il dettaglio nelle alte frequenze. Questa caratteristica lo rende adatto a registrare sorgenti caratterizzate da alte frequenze restituendo un suono molto cristallino.

Alcuni strumenti acustici rendono quasi obbligatorio l’utilizzo di uno strumento a sensibilità elevate come questi microfoni. Strumenti come le chitarre, Pianoforti e archi perderebbero naturalità e bellezza sonora se registrati con microfoni a bassa sensibilità. Anche nelle registrazioni delle voci in studio è preferibile usare I microfoni a condensatore per avere registrazioni naturale.

Quando non usare un microfono a condensatore

In altri casi l’utilizzo di microfoni a condensatore e da limitare molto, per esempio la batteria. Sulla batteria un utilizzo elevato di microfoni a condensatore genererebbe un elevato numero di rientri indesiderati e difficili da gestire.

Prendiamo l’esempio della batteria che ben si presta alla spiegazione. La batteria è composta da vari tamburi e piatti tipici della banda disposti per essere suonati da un solo musicista. I fusti della batteria sono disposti molto vicini e producono un elevata pressione. Su questi elementi si preferisce usare microfoni dinamici per limitare i rientri, smorzare leggermente il transiente d’attacco e avere un suono più incisivo. Tuttavia si usa solitamente un microfono a condensatore per registrare la cordiera del rullante, che essendo caratterizzata da alte frequenze. Anche la ripresa degli Overhead e gli accenti dei piatti è effettuata microfoni a condensatore sfruttando la maggiore sensibilità del microfono e la risposta migliore in alta frequenza.

In connettesti dove il rumore dell’ambiente è difficile da limitare è sconsigliabile usare microfoni a condensatore. Per esempio se si registra in ambienti non isolati acusticamente e soggetti a rumori esterni, o dove il riverbero dell’ambiente stesso modifica eccessivamente la timbrica del suono, il microfono a condensatore potrebbe non essere una buona scelta.

conclusioni

Il microfono a condensatore è un microfono che ha rivoluzionato il modo di concepire la registrazione musicale. Sul mercato esistono vari modelli e marche di microfoni a condensatore, alcuni sono ottimi microfoni altri davvero pessimi.

E’ uno strumento molto potente nelle mani di un fonico esperto. Tutta via non bisogna pensare che sia lo strumento definitivo, sia sufficiente per registrare la totalità delle fonti. Molte fonti, infatti, non traggono giovamento dall’utilizzo del microfono a condensatore perdendo di qualità. Come ho spiegato nell’articolo in alcuni contesti il suo utilizzo è fonte di molti problemi. Bisogna valutare di volta in volta quale microfono è più adatto per il raggiungimento dello scopo prefissato.


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