Che cos’è il rumore automatico del microfono? (Livello di rumore equivalente)

Senti un leggero sibilo nelle tue registrazioni? Il suono potrebbe provenire dall’interno del microfono! Il rumore di un microfono è esattamente come suona(vedi cosa ho fatto lì?): il rumore creato dal microfono stesso. Tuttavia, c’è di più in questa risposta ovvia.

Che cos’è il rumore automatico del microfono? Il rumore personale è il debole suono prodotto principalmente dai circuiti attivi all’interno dei microfoni. I microfoni attivi contengono componenti elettronici che aggiungono un notevole «rumore personale» al segnale del microfono, che viene calcolato come specifica del rumore personale. Il movimento browniano e il rumore termico aggiungono anche il rumore personale in misura minore.

Il rumore personale è anche noto come livello di rumore equivalente e può essere etichettato come tale su alcune schede tecniche dei microfoni. Va tutto bene, ma cosa significa veramente il rumore personale per gli utenti di microfoni? Rispondiamo a questa domanda in questo articolo!

Che cos’è il rumore automatico del microfono?(Livello di rumore equivalente)

Il rumore automatico del microfono è il rumore generato dal microfono stesso. Tutti i microfoni hanno un certo rumore di fondo. Il rumore personale di alcuni microfoni è trascurabile, mentre altri microfoni vengono evitati in situazioni silenziose a causa della loro valutazione del rumore personale troppo alta.

Alcuni produttori si riferiscono all’autorumore come livello di rumore equivalente(EIN). Questo perché il livello di uscita naturale del microfono è uguale al suo livello di uscita quando si registra un livello di sorgente sonora che corrisponde al suo valore di livello di rumore equivalente.

Il rumore automatico è una specifica importante per i microfoni attivi(microfoni che richiedono alimentazione per funzionare) ed è solitamente specificato in decibel ponderati A(dBA).

Come accennato, i microfoni attivi hanno circuiti attivi che producono effettivamente rumore quando accesi. Il circuito aggiunge effettivamente rumore al segnale del microfono e, nel processo, riduce il rapporto segnale-rumore del microfono.

I microfoni passivi(microfoni che non richiedono alimentazione per funzionare) non hanno componenti attivi nei loro circuiti e quindi non sono influenzati dal rumore dei circuiti attivi. È per questo motivo che i microfoni passivi non hanno specifiche di auto-rumore.

Il rumore personale, l’ambiente generale, l’interferenza del cavo del microfono e il guadagno del preamplificatore aggiungono rumore al segnale del microfono.

Il rumore degrada i segnali audio, quindi è fondamentale mantenere un rapporto segnale-rumore utilizzabile. Il proprio rumore è un fattore di cui dobbiamo tenere conto!

Cosa sono i decibel ponderati A?

Il rumore di sé è specificato in decibel ponderati A. Cosa sono?

I decibel ponderati A(dBA) sono un’espressione dell’intensità relativa percepita delle vibrazioni dell’aria all’orecchio umano. In altre parole, dBA rappresenta il modo in cui sentiamo le onde sonore.

Questo è importante perché l’orecchio umano non ha una risposta in frequenza piatta e quindi il nostro udito è più sensibile ad alcune frequenze rispetto ad altre. La scala dBA ha lo scopo di appiattire le cose per noi.

Come per tutti i valori di decibel, il dBA misura l’intensità di un suono confrontandolo con un dato livello su una scala logaritmica.

dBA è sempre relativo alla soglia dell’udito umano. Pertanto, 0 dBA sarebbe silenzio totale senza rumore rilevabile.

Per illustrare ulteriormente, gli esseri umani percepiscono un tono di 100 Hz a 100 dB SPL forte come un tono di 1000 Hz a 80 dB SPL.

100 dB SPL a 100 Hz e 80 dB SPL a 1000 Hz hanno la stessa sonorità percepita e quindi lo stesso valore dBA(anche se i loro valori di dB SPL differiscono di 20 dB!).

Ancora una volta, dBA è una scala ponderata basata sul volume percepito piuttosto che sulla vibrazione effettiva dell’aria o sulle tensioni audio.

Inoltre, i dBA sono spesso inferiori ai valori dB SPL «normali»(ci sono molte frequenze che non riusciamo a percepire completamente). Quindi dBA, in effetti, fa apparire il rumore personale più basso di quanto non sia in realtà!

Per riferimento, 25 dBA sarebbero come una persona che sussurra in una stanza tranquilla ed è, secondo me, il punto di interruzione per un valore di rumore personale del microfono. A questo punto, non vale la pena avere il microfono in ambienti di studio silenziosi.

Quali fattori creano il rumore automatico del microfono?

La principale fonte di auto-rumore del microfono proviene dai circuiti attivi. Tuttavia, ci sono tre fattori che creano rumore nel microfono:

Rumore del circuito attivo

La principale fonte di auto-rumore è il circuito attivo dei microfoni a condensatore e di altri microfoni attivi.

Il rumore dei circuiti attivi è duplice:

1. I circuiti attivi introducono rumore nel segnale audio che li attraversa.
2. In misura minore, il circuito attivo emette suoni. Il diaframma del microfono raccoglie quindi il suono e lo converte in un segnale audio.

Per questo motivo, i microfoni a condensatore e i microfoni a nastro attivi hanno spesso valori di auto-rumore specificati nelle loro schede tecniche.

Il rumore qui proviene da amplificatori interni e convertitori di impedenza(valvole a vuoto, transistor e altri componenti di circuiti interni).

Come discusso, il rumore proprio è tipicamente espresso in decibel ponderati A. Alcuni produttori forniscono letture aggiuntive in unità diverse.

I microfoni a nastro a bobina mobile passivi e dinamici raramente, se non mai, hanno specifiche di auto-rumore.

Rumore Johnson-Nyquist

Il rumore Johnson-Nyquist o «rumore termico» è causato dall’agitazione degli elettroni all’interno di un conduttore elettrico. I conduttori elettrici sono utilizzati nei trasduttori microfonici dinamici ea nastro, nonché nei trasformatori microfonici. I microfoni dinamici(sia a bobina mobile che a nastro) hanno un rumore termico intrinseco.

Il rumore termico è simile nel suono al rumore bianco, con intensità più o meno uguali a tutte le frequenze udibili, sebbene i due siano completamente indipendenti l’uno dall’altro.

Minore è l’impedenza di uscita di un microfono dinamico, minore è il suo rumore termico. Il rumore termico è anche una funzione della temperatura, ma l’influenza della temperatura è trascurabile.

Il rumore termico prodotto dai suoi conduttori elettromagnetici è molto silenzioso ed è considerato trascurabile. Tuttavia, vale la pena notare in questo articolo.

Se si verifica del rumore nel segnale audio di un microfono dinamico, è probabile che il problema del rumore si verifichi all’interno del cavo del microfono o del preamplificatore del microfono.

Movimento Browniano

La terza fonte di auto-rumore deriva dal moto browniano.

Il moto browniano è il movimento casuale di particelle sospese in un fluido. Per la stragrande maggioranza dei microfoni, questo si riferisce alle molecole nell’aria.

Il movimento browniano influisce sui microfoni a nastro e a condensatore più della dinamica della bobina mobile. Questo perché i diaframmi del condensatore e del nastro sono considerevolmente più leggeri dei diaframmi a bobina mobile e hanno un’inerzia inferiore.

Tuttavia, come il rumore di Johnson-Nyquist, il moto browniano è praticamente trascurabile.

Diversi tipi di microfoni hanno auto-rumore per ragioni diverse, ma il rumore dei circuiti attivi è davvero l’unica fonte degna di nota.

Perché è importante una bassa rumorosità?

Il rumore generalmente non è desiderato nei mix e nelle registrazioni. Troppo rumore può distrarre l’ascoltatore e influenzare negativamente il tuo mix.

I microfoni più potenti dovranno essere posizionati più vicino alle loro sorgenti sonore per produrre un segnale audio con un rapporto segnale-rumore decente.

I microfoni self-noise, invece, possono essere posizionati più lontano. Questo è importante in una varietà di situazioni:

• Un’esecuzione vocale più lontana dal microfono è spesso migliore: l’esecutore può esprimersi fisicamente un po’ di più(«stanza del gomito»). Inoltre, poiché sono più lontani dal microfono, si riduce la possibilità di «scoppiettii» esplosivi che sovraccaricano la capsula del microfono.
• Situazioni di microfoni parabolici o a fucile nelle registrazioni a lunga distanza, come eventi sportivi: se stiamo cercando di catturare suoni lontani, abbiamo bisogno di un basso rumore personale per ottenere un rapporto segnale-rumore utilizzabile.
• Quando si registrano suoni e ambienti silenziosi: un basso rumore personale è fondamentale per una registrazione pulita e di qualità.

C’è mai un vantaggio nell’alto livello di rumore personale?

Per quanto il rumore personale sia demonizzato, ci sono situazioni in cui un microfono con più rumore personale potrebbe essere preferito a un microfono con basso rumore personale.

Per capire meglio, pensiamo in termini di nome alternativo per l’auto-rumore: livello di rumore equivalente.

Il termine livello di rumore equivalente si traduce come segue: il microfono emette un segnale di rumore proprio uguale al segnale che produrrebbe da una data sorgente sonora al suo valore di livello di rumore equivalente.

Ad esempio, se un microfono ha un ENL di 15 dBA, la sua tensione del segnale di uscita al silenzio assoluto è uguale alla tensione del segnale di uscita quando è soggetto a un suono a 15 dBA.

In altre parole, il «rumore di fondo» del microfono è di 15 dBA e il microfono non rileverà i suoni al di sotto dei suoi 15 dBA di rumore di fondo.

Quando pensiamo all’auto-rumore come al rumore di fondo, possiamo immaginare che un’auto-rumore più alta sia un’opzione migliore in determinate situazioni. Un rumore di fondo elevato significa che un microfono rifiuterà efficacemente i suoni più bassi mentre cattura i suoni forti.

L’elevata rumorosità del microfono può essere più adatta per queste situazioni:

• Microfoni per grancassa(e altri strumenti a percussione ad alto volume).
• Microfoni a tromba.
• Concerti ad alto volume.
• Ambienti rumorosi.

Il basso rumore personale del microfono è preferibile nelle seguenti situazioni:

• Foley.
• Ambienti.
• Narrazione.
• strumenti silenziosi.
• Spettacoli sinfonici/orchestrali.
• Qualsiasi lavoro in cabine iso, camere anecoiche e altri spazi acusticamente «morti».

In che modo i produttori misurano i valori di auto-rumore?

Quindi, come fanno i produttori a ottenere una vera lettura del rumore personale sui loro microfoni? Esistono due metodi principali:

Il metodo del contenitore insonorizzato

Questo metodo di test dell’autorumore prevede il posizionamento del microfono in un contenitore insonorizzato e la registrazione dall’interno. Naturalmente, non avere assolutamente alcun suono all’interno del contenitore è un compito difficile(e costoso), ma la tecnologia è disponibile.

Questi test vengono spesso eseguiti in camere anecoiche che non hanno assolutamente alcun rumore ambientale.

Quando rimuoviamo lo stimolo sonoro esterno, il microfono attivo emette solo il suono di se stesso.

Parte del rumore potrebbe provenire dall’elettronica che produce un suono che viene poi catturato dal diaframma.

Tuttavia, la maggior parte del rumore proviene semplicemente dal segnale audio che passa attraverso il circuito stesso. Questo ci porta al metodo successivo.

Il metodo di registrazione senza capsule

Un altro modo più conveniente per misurare il rumore di un microfono attivo è registrarlo senza la sua capsula.

In questo modo inviamo solo il rumore dell’elettronica, anche se c’è suono nell’ambiente esterno.

Questo non è il modo migliore per misurare il rumore personale, poiché il microfono non è completo. Spesso produce valori di auto-rumore inferiori per la scheda tecnica del microfono.

Qual è una buona specifica di auto-rumore per un microfono?

Quindi che tipo di valutazione del rumore personale dovremmo cercare in un microfono? Diamo un’occhiata ai limiti esterni qui:

• 25 dBA o più sono praticamente inutilizzabili in ambienti di studio professionali.
• 0 dBA è l’ideale, ma non è una realtà nei microfoni(o negli ambienti di registrazione per quella materia).

Diamo un’occhiata ad alcune gamme di valori dBA di auto-rumore e puoi valutarli come buoni o cattivi!

≤ 10 dBA: rumorosità estremamente bassa

Con i moderni microfoni a condensatore a diaframma largo, è possibile ottenere questi bassi livelli di rumorosità. C’è qualche vantaggio aggiuntivo più in basso scendiamo qui? Bene, normalmente il rumore ambientale nelle sale studio e in altri ambienti di registrazione supererà i 10 dBA, quindi il vantaggio andrà perso.

Detto questo, meno di 10 dBA di auto-rumore sono davvero notevoli!

Il Rode NT1-A è un condensatore a elettrete a diaframma largo che ha una rumorosità di soli 5 dBA:

11dBA – 15dBA

Questo è il territorio di molti condensatori a diaframma largo; buoni condensatori a diaframma piccolo e condensatori a tubo a diaframma grande davvero ben progettati.

Tipicamente, il rumore di sé in questa gamma sarà impercettibile nell’ambiente naturale di una stanza e non percettibile nel contesto di un mix completo.

Il Neumann KM 184 è un condensatore a diaframma piccolo con una rumorosità di 13 dBA:

16dBA – 19dBA

Questa è una buona valutazione per i microfoni più vecchi e quasi tutti i moderni microfoni da studio attivi sono progettati per essere in questa gamma o meno.

Questo auto-rumore può essere ascoltato in performance molto silenziose, ma proprio come nella gamma 11-15 dBA, si perderà abbastanza rapidamente in un mix completo. Possiamo sentirlo, ma di solito non è un problema.

Il Behringer C-2 è un ottimo microfono a elettrete a diaframma piccolo e ha una valutazione del rumore di 19 dBA:

20dBA – 23dBA

Il rumore di sé qui è chiaramente udibile. I microfoni nella gamma funzionano ancora bene per la registrazione di sorgenti ad alto volume(magari con meno guadagno sui preamplificatori). È necessario compiere uno sforzo consapevole per creare un rapporto segnale-rumore praticabile.

Tuttavia, sconsiglio l’uso di questi microfoni per il lavoro vocale o l’acquisizione di altre sorgenti relativamente silenziose, poiché il rumore sarà evidente nelle registrazioni.

≥24dBA

Questi microfoni potrebbero funzionare bene in situazioni live rumorose, ma sono generalmente considerati «inadatti» per applicazioni in studio.

Il rapporto segnale/rumore

Il rapporto segnale/rumore(SNR) gioca un ruolo importante nella qualità di una registrazione.

Espresso in decibel(dB), l’SNR confronta il livello di «potenza del segnale» con il livello di «potenza del rumore». Maggiore è l’SNR, più vero è il segnale rispetto al rumore del segnale.

Quando si parla della qualità di un segnale audio, l’SNR gioca un ruolo molto importante. Ci sono molti modi in cui il rumore può entrare in un segnale e il rumore personale è, ovviamente, uno di questi.

Pertanto, vogliamo che il rumore del microfono sia minimo per catturare la registrazione più pulita possibile. Catturare un audio pulito è spesso un gioco di centimetri!

Per avere una buona idea del rapporto segnale/rumore ad un determinato livello sonoro, possiamo sottrarre il rumore proprio del microfono dal livello di pressione sonora captato dal microfono.

SNR = SPL – SN

Dove

• SNR è il rapporto segnale/rumore.
• SPL è il livello di pressione sonora al diaframma del microfono.
• SN è il rumore personale del microfono.

Si noti che potrebbero esserci altri fattori che inducono rumore nel segnale del microfono(interferenza elettromagnetica, rumore ambientale, guadagno del preamplificatore, ecc.), quindi l’equazione di cui sopra è nella migliore delle ipotesi promettente.

Per le specifiche del microfono con rapporto segnale/rumore, il livello di “pickup” del microfono è impostato su 94 dB SPL(1 Pascal). L’SNR è quindi la differenza tra 94 dB SPL e l’auto-rumore del microfono.

Spesso il valore dBA dell’autorumore viene sottratto dal valore dB SPL. Questo non è esattamente esatto, ma produce un punteggio SNR apparentemente più alto.

Rinomati produttori di microfoni come Neumann spesso danno valori ponderati A e non ponderati A per il loro rapporto segnale-rumore e valori di autorumore del microfono. Diamo un’occhiata al Neumann KM184, ad esempio:

Le valutazioni del livello di rumore equivalente(rumore autonomo) per il Neumann KM184 sono fornite come 22 dB(CCIR) o 13 dBA(ponderato A).

Pertanto, il rapporto segnale-rumore del KM184 è dato come 72 dB(CCIR re. 94 dB SPL), calcolato come 94 dB – 22 dB = 72 dB.

In alternativa, l’SNR è dato come 81 dBA(ponderato A re. 94 dB SPL), calcolato come 94 dB – 13 dBA = 81 dB.

Una nota sul rumore nei microfoni passivi

Come abbiamo discusso, i microfoni passivi(microfoni dinamici e la maggior parte dei microfoni a nastro) non hanno valutazioni del rumore automatico. Questo perché non hanno amplificatori attivi nel loro design.

Poiché non hanno amplificatori interni, i microfoni passivi producono naturalmente livelli di segnale inferiori rispetto ai microfoni attivi. Ciò significa che un preamplificatore microfonico in genere dovrà applicare più guadagno al segnale del microfono passivo per portarlo a livello di linea rispetto al segnale di un microfono attivo.

Ogni volta che applichiamo il guadagno a un segnale, corriamo il rischio di introdurre rumore. Questo è vero per gli amplificatori interni nei microfoni attivi(che producono rumore autonomo) ed è vero anche per i preamplificatori microfonici.

Pertanto, dopo lo stadio di guadagno del preamplificatore microfonico, il segnale del microfono passivo può avere lo stesso o anche più rumore rispetto alla sua controparte del microfono attivo. Tutto dipende dalla quantità di guadagno del preamplificatore applicato ai segnali e dalla «pulizia» di questo guadagno del preamplificatore.

Domande correlate

Quali microfoni attivi hanno il minor rumore personale? Qualsiasi valore inferiore a 10 dBA rende il rumore personale trascurabile rispetto alla maggior parte delle altre sorgenti di rumore ambientale. Tuttavia, alcuni microfoni sono ben al di sotto di questo valore. Ecco alcuni comuni microfoni a condensatore a basso rumore:

• Lewitt Audio LCT 550 = 3 dBA
• Nevaton MC50-Quad = 4 dBA
• Rotonda NT1-A = 5 dBA
• AKG C414 = 6 dBA
• Neumann TLM103 = 7 dBA

Quali sono tutti i fattori che causano rumore nel segnale di un microfono?

• Rumore ambientale dall’ambiente.
• Rumore tipico dell’elettronica attiva.
• Molecole casuali che colpiscono il diaframma del microfono.
• Rumore termico bobina/humbucker dinamico(trascurabile).
• Interferenza del microfono.
• Interferenza del cavo del microfono.
• Rumore del preamplificatore microfonico.