Cos’è un microfono cardioide? (Esempi di diagramma polare + microfono)

Tra le decine di migliaia di modelli di microfoni là fuori, il diagramma polare cardioide è il più popolare. Come ingegnere del suono, utilizzo i microfoni cardioidi più di tutti gli altri pattern polari dei microfoni messi insieme.

Cos’è un microfono cardioide? Un microfono cardioide ha un pickup cardioide/modello polare unidirezionale. È più sensibile ai suoni in asse(dove il microfono «punta»), generalmente 6 dB meno sensibile ai lati e ha un punto nullo nella parte posteriore. I microfoni cardioidi sono venerati per la loro direzionalità e il rifiuto dei suoni posteriori.

Il diagramma polare del microfono cardioide è anche noto come:

• Unidirezionale
• Cuore

In questo articolo approfondito, discuteremo in dettaglio il diagramma polare del microfono cardioide per rispondere a qualsiasi domanda tu possa avere sui microfoni cardioidi.

Il diagramma polare cardioide

Un’immagine vale più di mille parole. Iniziamo con un diagramma del diagramma polare del microfono cardioide:

Prima di entrare nella descrizione del diagramma polare cardioide, è essenziale notare che il diagramma sopra è a 2 dimensioni, anche se i microfoni funzionano effettivamente in 3 dimensioni. In realtà, il pattern polare cardioide è più simile a questo:

Torniamo all’immagine 2D originale per la nostra spiegazione.

Quindi, in questo diagramma, immaginiamo il microfono cardioide rivolto verso l’alto(verso lo 0°).

Il grafico mostra diverse linee che rappresentano gli angoli intorno alla capsula del microfono in 2D(con incrementi di 30°). Mostra anche i cerchi di sensibilità(con incrementi di 5 dB).

Studiando il grafico, vediamo quanto segue:

• Il diagramma polare cardioide è più sensibile sull’asse a 0°(dove è puntato il microfono).
• Il diagramma polare cardioide è sensibile la metà(-6 dB) ai lati a 90° e 270°.
• Il pattern cardioide ha essenzialmente un angolo di accettazione emisferico(basato sullo spread di 180° tra i suoi due punti di -6 dB).
• Il diagramma polare cardioide ha un punto nullo insensibile opposto alla direzione in cui punta a 180°.

Chiamiamo questo pattern «cardioide», «cuore» o «rene» per il modo in cui appare su un grafico 2D. Il pattern cardioide e tutti gli altri pattern di tipo cardioide sono chiamati «unidirezionali» perché sono principalmente sensibili in una sola direzione.

Quindi cosa significa questo per i microfoni cardioidi? Come si comportano? Diamo un’occhiata ad alcune generalità.

Generalità e caratteristiche del microfono cardioide

Schema del microfono più comune in studio, sul palco e in trasmissione

Il diagramma polare cardioide è di gran lunga il più popolare e comunemente usato.

La sua semplice unidirezionalità combinata con la sua reiezione posteriore lo rende una scelta eccellente nella maggior parte delle situazioni in studio, sul palco e in trasmissione.

Ogni volta che abbiamo bisogno di una sorgente sonora pulita e isolata(che è la maggior parte del tempo), dovrebbe essere preso in considerazione un microfono cardioide!

Il modello polare unidirezionale standard

Sebbene il termine unidirezionale si riferisca a qualsiasi microfono più sensibile in una direzione(cardioide, cardioide e pattern dei lobi), la parola è spesso usata come sinonimo di «cardioide».

Forse questo è dovuto alla popolarità del pattern cardioide.

Ciò può anche essere dovuto al fatto che il pattern cardioide è il pattern unidirezionale per eccellenza. È più sensibile al suono in una direzione e completamente insensibile al suono nella direzione opposta.

Altri pattern microfonici possono essere più direzionali rispetto al pattern cardioide, ma vanno a scapito della sensibilità dei lobi posteriori.

Punto zero a 180°(schiena dritta)

Come accennato, il diagramma polare cardioide è noto per il suo punto nullo rivolto all’indietro(180°).

Questa reiezione del suono posteriore rende i microfoni cardioidi facili da posizionare. Punta semplicemente il microfono verso la sorgente sonora che vuoi captare e lontano dalla sorgente sonora che non vuoi captare.

Lo sfruttamento più comune del punto nullo rivolto all’indietro è con i monitor da palco. I microfoni cardioidi si distinguono quando vengono posizionati davanti ai monitor da palco, ma vengono evidenziati. Ciò consente al cantante di cantare nel microfono(che è puntato verso di lui o lei) con un guadagno elevato prima del feedback(perché il microfono è puntato verso l’esterno e rifiuta il suono dal monitor).

Circa 6 dB meno sensibile ai lati(90° e 270°)

Finora abbiamo stabilito che il pattern polare cardioide ideale è un pattern unidirezionale che è più sensibile in asse(lo chiameremo 0 dB a 0°). Abbiamo anche detto che il pattern cardioide non è affatto sensibile alla sua parte posteriore(lo chiameremo -∞ a 180°).

Quando l’angolo cambia su entrambi i lati di 0° nel diagramma polare cardioide(in senso orario o antiorario), la sensibilità diminuisce simmetricamente fino a raggiungere il punto zero posteriore.

Nel pattern cardioide ideale, c’è una diminuzione di 6 dB(relativa alla sensibilità in asse) quando si superano i 90°(e 270° a causa della simmetria).

Se basiamo il nostro angolo di accettazione sui punti -6 dB in uno schema polare, il microfono cardioide avrà un angolo di accettazione di 180°. Ciò significa che il microfono probabilmente rileverà il suono in modo abbastanza coerente entro 90° su entrambi i lati della sua linea sull’asse.

L’angolo di accettazione del cardioide è abbastanza ampio pur rimanendo unidirezionale.

mostra un effetto di prossimità

Il requisito polare cardioide richiede che la parte posteriore del diaframma sia esposta alla pressione sonora esterna(anche se attraverso un labirinto acustico che altera la fase e talvolta l’ampiezza delle onde sonore).

Ciò significa che il diaframma si muove in base alla differenza di pressione sonora tra la parte anteriore e quella posteriore del diaframma. In altre parole, il diagramma polare cardioide si basa sul principio acustico del gradiente di pressione.

I microfoni che funzionano secondo il principio del gradiente di pressione(essenzialmente tutti i microfoni che non sono omnidirezionali) mostrano un effetto di prossimità.

Poiché la parte posteriore del diaframma cardioide è avvolta in un labirinto acustico, il tipico microfono cardioide non mostrerà tanto effetto di prossimità come, ad esempio, un microfono bidirezionale(che ha entrambi i lati del diaframma ugualmente esposti).

Sensibile alle interruzioni vocali

Avere entrambi i lati del diaframma esposti alla pressione sonora esterna rende anche il microfono cardioide sensibile alle interruzioni vocali.

Fondamentalmente, le interruzioni vocali sono piccole raffiche di vento che provengono da forti suoni consonantici nella lingua parlata. L’energia dell’esplosione è molto transitoria e può causare una grande differenza di pressione sonora tra la parte anteriore e quella posteriore del diaframma. Questa variazione di pressione rapida ma ampia provoca la comparsa di «pop» esplosivi nel segnale del microfono quando il diaframma/capsula è sovraccarico.

Allo stesso modo, i microfoni cardioidi sono sensibili al rumore del vento.

ottimo isolamento acustico

A causa della reiezione posteriore e dell’unidirezionalità del pattern cardioide, i microfoni cardioidi fanno miracoli per isolare le singole sorgenti sonore.

L’ampio angolo di accettazione(180°) del tipico cardioide consente anche un certo margine di manovra in termini di posizionamento dinamico o movimento del microfono rispetto alla sorgente sonora.

Posizionando correttamente un microfono cardioide, possiamo essenzialmente isolare una singola sorgente sonora.

Funziona meglio quando si utilizza il microfono da vicino su una sorgente che non ha altre sorgenti sonore vicino o dietro di essa. Aiuta se le sorgenti sonore «indesiderate» si trovano dietro il microfono nella direzione del punto zero posteriore del cardioide.

L’isolamento acustico è essenziale in ambienti rumorosi come la sala dal vivo di uno studio. Anche palchi rumorosi e luoghi dal vivo sono essenziali. L’isolamento svolge anche un ruolo importante in ambienti di registrazione non ideali e persino in stanze insonorizzate per concentrarsi davvero su una sorgente specifica, il che ci porta al punto successivo:

Ideale per microfonare una singola sorgente

I microfoni cardioidi sono un’opzione per microfonare singole sorgenti. Le comuni situazioni di microfonaggio cardioide a sorgente singola includono:

• Microfonatura localizzata di singoli strumenti in un grande ensemble.
• Singoli microfoni per batteria o elementi a percussione in una configurazione di batteria o percussioni
• Cattura la voce di una sola persona in studio o sul campo
• Chiudere gli strumenti del microfono in studio e sul palco

Alto guadagno prima del feedback

Il microfono cardioide, se posizionato correttamente, può ottenere un guadagno elevato prima del feedback in situazioni di amplificazione sonora dal vivo.

Ciò è dovuto al punto zero posteriore, che facilita il posizionamento del microfono: basta puntarlo lontano da eventuali monitor o altoparlanti.

I loop di feedback vengono creati quando un microfono capta troppo suono da un altoparlante che emette lo stesso segnale del microfono.

Puntare semplicemente il cardioide lontano da un altoparlante dal vivo consentirà un guadagno eccellente prima del feedback.

Molto comune nelle tecniche di microfonaggio stereo abbinate e quasi

Come vedremo nella prossima sezione, i microfoni cardioidi sono molto popolari nelle tecniche di microfonaggio stereo abbinate e quasi. Ciò è correlato al fatto che i cardioidi funzionano molto bene vicino alle loro sorgenti sonore.

Diventa più direzionale alle frequenze più alte

Come tutti i microfoni, i veri microfoni cardioidi generalmente diventeranno più direzionali alle frequenze più alte.

Vedremo negli esempi del microfono che a volte il pattern di risposta polare può iniziare ad assomigliare a un pattern supercardioide/ipercardioide a frequenze più alte con un lobo posteriore di sensibilità.

Ciò è dovuto in parte al fatto che alle frequenze più alte le differenze di fase diventano sporadiche tra la parte anteriore e quella posteriore del diaframma cardioide, rendendo le differenze di ampiezza più importanti per la direzionalità del microfono.

Diventa meno direzionale alle frequenze più basse

I microfoni diventano effettivamente meno direzionali alle frequenze più basse.

Nel caso dei microfoni cardioidi, possono anche perdere il punto zero posteriore alle frequenze più basse e mostrare un diagramma polare cardioide più subcardioide/ampio.

Crea modelli preimpostati tipici per ciascun diaframma su microfoni multi-modello a doppio diaframma

I microfoni multi-pattern in genere hanno capsule a doppio diaframma che presentano due diaframmi cardioidi back-to-back(con alloggiamento adeguato e labirinti acustici sul retro).

La combinazione delle ampiezze e delle polarità del segnale di queste due «capsule» cardioidi produce molti altri modelli polari.

Il microfono «medio» nelle tecniche a metà lato

Un microfono cardioide fornisce il canale medio nella famosa tecnica di microfonaggio stereo mid-side.

Il canale laterale è fornito duplicando il segnale proveniente da un microfono bidirezionale posizionato perpendicolarmente. Spostare i segnali da sinistra a destra e capovolgere la fase di uno di essi produce le informazioni laterali che scompaiono quando il mix crolla in mono.

Funziona secondo il principio del gradiente di pressione

Come accennato, il diagramma polare cardioide può essere ottenuto solo con il principio del gradiente di pressione. Ciò significa che sia la parte anteriore che quella posteriore del diaframma del microfono devono essere esposte alla pressione sonora esterna.

Può essere ottenuto solo con un labirinto acustico che copre la parte posteriore del diaframma

La direzionalità del microfono cardioide si ottiene regolando attentamente il percorso del suono prima che raggiunga la parte posteriore del diaframma. Questo viene fatto con quello che è noto come un labirinto acustico.

Un rapporto 1:1 di un modello omnidirezionale e bidirezionale

Un modo per spiegare il pattern polare cardioide è come una sovrapposizione dei pattern polari omnidirezionali e bidirezionali.

Come vediamo sotto nel diagramma/equazione, le polarità positive dei pattern polari omnidirezionali e bidirezionali si sommano per dare il cardioide essenziale +2 in fase a 0° sull’asse.

Al contrario, a 180°, la polarità positiva del pattern omnidirezionale si annulla con la polarità negativa del pattern bidirezionale, provocando il punto zero posteriore del cardioide.

Man mano che ci spostiamo ulteriormente fuori asse, la polarità negativa del lobo posteriore del pattern bidirezionale si combina lentamente con la polarità positiva dell’omni e riduce la sensibilità del cardioide simmetricamente tra 0° e 180°.

In effetti, questo è un modo intelligente per spiegare il pattern polare cardioide.

Come si ottiene il diagramma polare cardioide?

Il pattern polare del microfono cardioide è davvero peculiare. Quindi, come si ottiene questo schema polare in vari microfoni?

Iniziamo col definire che i microfoni cardioidi funzionano secondo il principio del gradiente di pressione. Ciò significa che entrambi i lati del diaframma di un microfono cardioide sono aperti alla pressione sonora esterna.

Il diaframma si muove in base alla differenza di pressione tra i suoi lati anteriore e posteriore. Come sappiamo, il movimento del diaframma è ciò che produce il segnale del nostro microfono.

• Quando la pressione è maggiore sul lato anteriore del diaframma, il diaframma si sposterà all’indietro.
• Quando la pressione è maggiore sul lato posteriore del diaframma, il diaframma si sposterà in avanti.
• Se c’è la stessa pressione su entrambi i lati del diaframma, il diaframma non si muoverà.

Quindi entrambi i lati del diaframma di un microfono cardioide sono aperti alla pressione sonora esterna, ma non ugualmente aperti a questa pressione.

Integrando un labirinto acustico nella parte posteriore della capsula, i produttori di microfoni compensano in modo intelligente la fase(e possono alterare l’ampiezza) delle onde sonore prima che colpiscano la parte posteriore del diaframma.

Come accennato nei punti precedenti, se c’è una pressione sonora uniforme su entrambi i lati del diaframma del microfono, il diaframma non si muoverà e non verrà emesso alcun segnale dal microfono.

Quindi, per raggiungere il punto zero posteriore nel pattern cardioide, il suono proveniente da dietro deve raggiungere la parte posteriore del diaframma nello stesso momento in cui raggiunge la parte anteriore.

Se un’onda sonora che viaggia dalla parte posteriore(180°) impiega il tempo T per passare dalla parte posteriore esterna del labirinto acustico alla parte anteriore del diaframma, allora deve impiegare la stessa onda sonora tempo T per viaggiare dallo stesso punto attraverso il labirinto alla parte posteriore del diaframma.

Compensando il tempo impiegato dal suono per raggiungere la parte posteriore del diaframma, i produttori ottengono abilmente il diagramma polare cardioide unidirezionale con il suo punto zero posteriore altamente efficace a 180°.

Si noti che la differenza di tempo è molto piccola poiché il suono viaggia velocemente. Per quanto piccolo possa essere, questo spostamento di fase è responsabile dei modelli polari cardioidi unidirezionali(e simil-cardioide).

Il pattern polare cardioide è fondamentale per ottenere altri pattern nei microfoni multi-pattern

La maggior parte dei microfoni multi-pattern utilizza capsule cardioidi back-to-back per ottenere gli altri modelli polari. Per esempio:

• Il diagramma polare omnidirezionale si ottiene combinando 2 capsule cardioidi consecutive di uguale ampiezza in fase.
• Il diagramma polare bidirezionale si ottiene combinando 2 capsule cardioidi consecutive di uguale ampiezza fuori fase.

Per capsule più versatili come la famosa AKG CK12(che ha 2 diaframmi e una piastra posteriore condivisa), è possibile ottenere molti altri schemi polari utilizzando diverse combinazioni di segnali microfonici da ciascun diaframma.

Quando dovresti usare un microfono cardioide?

Il pattern del microfono cardioide è il pattern di risposta polare del microfono più popolare al mondo. Dallo studio al palco fino al luogo di trasmissione e ovunque nel mezzo, è probabile che ci sia una funzione del microfono che trarrebbe il massimo vantaggio da un diagramma polare cardioide.

La semplice unidirezionalità e la reiezione posteriore rendono i microfoni cardioidi ideali in molte situazioni. Diamo un’occhiata alle applicazioni che beneficiano maggiormente dei microfoni cardioidi:

Le migliori app per microfoni cardioidi

• Direttamente davanti ai monitor pieghevoli in situazioni di amplificazione sonora dal vivo
• Quando è necessario un guadagno elevato prima del feedback
• Per chiudere il microfono/isolare singole sorgenti sonore in ambienti rumorosi
• Microfono di singole sorgenti sonore situate nelle vicinanze(come il tamburo di un batterista)
• Per catturare un audio pulito in ambienti tutt’altro che ideali
• Quando vuoi l’effetto di prossimità
• Per la massima reiezione del suono nella parte posteriore

Ci sono molte situazioni che richiedono microfoni cardioidi. Tuttavia, gli altri modelli polari superano sicuramente il cardioide di tanto in tanto. Le seguenti sono situazioni in cui un microfono cardioide(o microfoni cardioidi) non è la scelta migliore:

Quando non dovresti usare un microfono cardioide?

• Se la sorgente sonora si sposterà attorno al microfono(colorazione fuori asse)
• Se le interruzioni vocali sono un grosso problema
• Se l’effetto di prossimità non è desiderato
• Per registrare la stanza/l’ambiente più naturale

Esempi di microfoni cardioidi

Shure-SM57

Lo Shure SM57 è un microfono dinamico a bobina mobile top address con diagramma polare cardioide. È uno dei microfoni più popolari al mondo ed è spesso definito il «cavallo da lavoro da studio».

Questo microfono robusto e conveniente è uno dei preferiti degli ingegneri audio negli studi di tutto il mondo.

Il grafico della risposta polare di Shure SM57

Lo Shure SM57, come la maggior parte dei microfoni cardioidi, è più vicino al pattern cardioide ideale a 1-2 kHz. Vediamo sopra che il pattern 57 si avvicina al subcardioide alle frequenze più basse(mostrate a 125 Hz) mentre alle frequenze medio alte(4-8 kHz), l’SM57 sviluppa un lobo posteriore che ricorda un supercardioide o un ipercardioide.

Detto questo, la risposta frontale di questo microfono unidirezionale è ciò che conta di più e l’SM57 è molto coerente entro 60° dalla sua risposta in asse. In pratica, ciò significa che il pattern cardioide dell’SM57 è molto efficace.

L’SM57 non è molto sensibile alle alte frequenze, quindi ha senso omettere il pattern a 16 kHz(ottava sopra 8 kHz) che è spesso presente nei grafici della risposta polare.

Shure-SM58

Lo Shure SM58, come l’SM57, è un microfono dinamico a bobina mobile top address con uno schema di risposta polare cardioide. È il microfono vocale dal vivo più popolare al mondo.

Il prezzo basso, l’incredibile robustezza e la reiezione posteriore del suo pattern cardioide rendono l’SM58 il microfono di riferimento per la voce dal vivo.

Il grafico della risposta polare di Shure SM58

Lo Shure SM58, come il suo parente summenzionato SM57, mostra il diagramma polare cardioide più ideale tra 500 Hz e 2000 Hz. In questo intervallo, il microfono mostra un’attenuazione complessiva di 6 dB sui lati e un’elevata reiezione nel punto nullo posteriore di 180°.

Alle frequenze più basse, l’SM58 adotta un diagramma polare più subcardioide(vedi diagramma polare a 125 Hz). A frequenze più alte(fino a 8 kHz), la direzionalità in avanti del microfono cambia molto poco, il che è una qualità. Tuttavia, a queste frequenze più alte, il punto zero posteriore è sostituito da qualcosa come un lobo posteriore di sensibilità.

L’SM58 non è molto sensibile alle alte frequenze, quindi ha senso omettere il pattern a 16 kHz(ottava sopra 8 kHz) che è spesso presente nei grafici della risposta polare.

Neumann KM 184

Il Neumann KM 184 è un vero microfono a condensatore a diaframma piccolo top address con diagramma polare cardioide.

Questo microfono eccelle in studio con la sua risposta in frequenza piatta, l’eccellente risposta ai transienti e la risposta polare incredibilmente coerente. Il KM 184 vede molta azione di per sé nelle tecniche di microfonaggio ravvicinato mono e nelle tecniche di microfonaggio stereo abbinato e quasi accoppiato.

Il modello di risposta polare Neumann KM 184

I condensatori a diaframma piccolo sono noti per la loro consistenza quando si tratta di schemi polari. Il Neumann KM 184 di fascia alta è un eccellente esempio di questa generalità.

Come possiamo vedere dal grafico diviso sopra, anche alla fascia bassa di 125 Hz, il KM 184 mantiene 16 dB o reiezione posteriore e i tipici 6 dB di reiezione laterale. Il punto zero posteriore è valido da 250 Hz a 4.000 Hz, che copre una gamma molto ampia. Anche a frequenze più alte, il KM 184 mantiene estremamente bene il suo pattern cardioide.

Rode NT1-A

Il Rode NT1-A è un microfono di punta del produttore di microfoni australiano Rode. È un microfono a condensatore a elettrete con indirizzo laterale a diaframma largo con un diagramma di risposta polare cardioide.

Il basso rumore di fondo, la risposta precisa e il prezzo relativamente basso rendono l’NT1-A una scelta eccellente per la casa, i progetti e gli studi professionali.

Rode NT1-A Grafico di risposta polare

Rode non rivela molto qui, mostrando solo 3 frequenze sul suo diagramma di risposta polare.

Tuttavia, con le informazioni fornite, vediamo qualcosa di contraddittorio con l’NT1-A. In realtà diventa meno direzionale a 4kHz rispetto a 1kHz. In genere, i modelli polari del microfono iniziano a stringere sopra 1 kHz mentre si allentano al di sotto di 1 kHz. Il grafico della risposta polare NT1-A ci dice il contrario.

Shure WL185

Lo Shure WL185 è la versione cardioide della linea WL180 di microfoni a condensatore subminiaturizzati a elettrete lavalier/lapel.

Il WL185 è tecnicamente un microfono ad alta direzione. Come con la maggior parte dei microfoni lav, il WL185 vede la maggior parte del suo utilizzo sui vestiti o sui capelli degli altoparlanti in applicazioni cinematografiche e video.

Shure WL185 Grafico di risposta polare

Il grafico della risposta polare della Shure WL185 mostrato sopra assomiglia a un semplice pattern cardioide ideale. Non ci sono distinzioni tra le diverse frequenze.

Questo è un evento abbastanza comune con i microfoni lavalier/lavalier in miniatura. Alcuni produttori non includeranno nemmeno un grafico di risposta polare per i loro microfoni lav, poiché le loro piccole dimensioni li rendono molto coerenti e consentono loro di essere più vicini all’ideale attraverso lo spettro della loro risposta in frequenza.

Tutti i diversi modelli polari del microfono

Ecco un elenco di tutti i diversi schemi polari che potresti incontrare quando usi i microfoni:

Facendo clic sui collegamenti per ogni titolo di modello polare si accede a un articolo incentrato su quello specifico modello polare.

• Modello di risposta polare omnidirezionale
• Bidirezionale/Figura 8 Modello di risposta polare
• Modello di risposta polare cardioide
• Pattern di risposta polare supercardioide
• Modello di risposta polare ipercardioide
• Modello di risposta subcardioide
• pattern di risposta lobare
• Pattern di risposta polare emisferico borderline

Pattern polari di tipo cardioide

• Rapporto 7:3 da omnidirezionale a bidirezionale(meno direzionale del cardioide di base).
• Rapporto 1:1 tra omnidirezionale e bidirezionale.
• Rapporto 5:3 da omnidirezionale a bidirezionale(più direzionale del cardioide di base).
• Rapporto 3:1 da omnidirezionale a bidirezionale(più direzionale del cardioide di base).

Domande correlate

In che modo sono diversi i pattern polari cardioide e supercardioide? I microfoni supercardioidi sono più direzionali dei microfoni cardioidi. Sono meno sensibili ai lati a scapito di un piccolo lobo posteriore di sensibilità(i cardioidi hanno punti nulli posteriori). I microfoni supercardioidi sono spesso preferiti nei film, mentre i cardioidi sono generalmente scelti nelle applicazioni solo audio.

In che modo sono diversi i pattern polari cardioide e ipercardioide? I microfoni ipercardioidi sono più direzionali dei microfoni cardioidi. Sono meno sensibili ai lati a scapito di un piccolo lobo posteriore di sensibilità(i cardioidi hanno punti nulli posteriori). I microfoni ipercardioidi sono spesso preferiti nei film, mentre i cardioidi sono generalmente scelti nelle applicazioni solo audio.