Cos’è un microfono dinamico? (Definizione dettagliata + esempi)
Di tutti i fattori di differenziazione tra microfoni, si distinguono più spesso come uno dei due tipi principali: dinamici e a condensatore. Poiché il termine dinamico viene applicato a così tanti microfoni, c’è molto da sapere sui microfoni dinamici.
Cos’è un microfono dinamico? Un microfono dinamico è un dispositivo trasduttore audio che converte il suono(energia dell’onda meccanica) in audio(energia elettrica) attraverso un diaframma elettricamente conduttivo mobile; una struttura magnetica permanente e il principio dell’induzione elettromagnetica.
In questo articolo, espanderemo questa definizione e discuteremo più dettagliatamente il funzionamento interno dei microfoni dinamici. Toccheremo anche alcuni esempi di microfoni dinamici e applicazioni comuni per comprendere meglio questo tipo di microfono.
Cos’è un microfono dinamico?
Come accennato in precedenza, la principale caratteristica distintiva di un microfono dinamico è che funziona secondo il principio dell’induzione elettromagnetica. Pertanto, un microfono dinamico deve avere quanto segue:
- Una struttura magnetica che fornisce un campo magnetico.
- Un elemento conduttore in cui una differenza di potenziale elettrico(tensione) può essere presa attraverso i fili conduttori.
- Meccanismo che permette il movimento relativo tra l’elemento conduttivo e il campo magnetico.
Questo praticamente riassume la definizione più elementare(ma tecnica) di un microfono dinamico! Naturalmente, c’è molto di più.
I due design di base del microfono dinamico
Esistono due modelli di trasduttori microfonici che utilizzano l’elettromagnetismo per convertire il suono in audio. Sono conosciuti come:
A breve esamineremo in dettaglio ciascuno di questi tipi di microfono, ma per ora toccheremo il design di base del trasduttore.
Il design del trasduttore dinamico a bobina mobile
Quando sentiamo la frase «microfono dinamico», scommettiamo sempre che si tratta di un microfono dinamico a bobina mobile. Sebbene anche i microfoni a nastro siano dinamici, la stragrande maggioranza delle volte vengono chiamati «microfoni a nastro».
Il trasduttore dinamico a bobina mobile è progettato con un diaframma non conduttivo che ha una bobina di metallo conduttivo(solitamente rame) fissata sul retro.
La struttura magnetica ha un taglio cilindrico in cui si trova la bobina. Questa struttura fornisce il campo magnetico permanente necessario affinché si verifichi l’induzione elettromagnetica.
Quando il diaframma si muove, si muove anche la bobina di trasmissione. L’oscillazione della bobina conduttrice all’interno del campo magnetico permanente provoca la produzione di una tensione CA attraverso la bobina per induzione elettromagnetica. Questa tensione CA viene prelevata attraverso i cavi come segnale audio dal microfono.
Il design del trasduttore dinamico a nastro
Il trasduttore dinamico a nastro è progettato con un diaframma conduttivo simile a un nastro(tipicamente alluminio ondulato ultrasottile) e una struttura magnetica che circonda il perimetro del diaframma.
Quando il diaframma conduttivo si muove avanti e indietro intorno alla posizione di riposo all’interno del campo magnetico permanente, viene prodotta una tensione CA(segnale del microfono) attraverso di esso.
Cos’è l’induzione elettromagnetica?
Finora abbiamo discusso i progetti di base dei trasduttori microfonici dinamici. Come sappiamo, l’induzione elettromagnetica è un fattore chiave nei microfoni dinamici. Pertanto, per comprendere meglio questi microfoni, dobbiamo comprendere l’induzione elettromagnetica.
Cos’è l’induzione elettromagnetica? L’induzione elettromagnetica è la produzione di una tensione attraverso un conduttore elettrico in un campo magnetico variabile.
Questo processo fu scoperto per la prima volta da Michael Faraday nel 1831 e da allora è stato utilizzato in molti componenti elettrici, inclusi induttori e trasformatori, e dispositivi elettrici come motori elettrici, generatori e, naturalmente, microfoni dinamici!
L’induzione elettromagnetica può avvenire con un conduttore fisso e un campo magnetico variabile; un campo magnetico stazionario e un conduttore in movimento, o qualsiasi situazione in cui il movimento relativo tra un campo magnetico e un conduttore sta cambiando.
Per i microfoni dinamici, il campo magnetico è stabile finché il driver(diaframma o accessorio diaframma) è in movimento.
Poiché i diaframmi del microfono oscillano avanti e indietro attorno alla posizione di riposo(imitando le onde sonore), la tensione indotta magneticamente attraverso il conduttore aumenterà e diminuirà. Questo genera una corrente alternata e una «tensione CA» attraverso il conduttore che è effettivamente una rappresentazione elettrica del suono.
Detto questo, entriamo in ciascuno dei due tipi di microfoni dinamici.
Microfono dinamico tipo 1: bobina mobile
Più comunemente indicato semplicemente come «microfono dinamico».
Cos’è un microfono dinamico? Un microfono dinamico è un microfono passivo che utilizza una bobina conduttrice attaccata al diaframma e un campo magnetico permanente per produrre il segnale del microfono. Poiché il suono fa muovere il diaframma e la bobina all’interno del campo magnetico, un segnale del microfono viene indotto attraverso di esso dall’induzione elettromagnetica.
Diamo un’occhiata a un diagramma semplificato di un elemento microfono dinamico a bobina mobile:
Si noti che la bobina di azionamento e il diaframma sono effettivamente collegati. Ho lasciato uno spazio tra di loro nel diagramma per sottolineare che sono componenti separati.
Quindi la struttura magnetica è progettata per avere un ritaglio circolare in cui la bobina può oscillare efficacemente. Il magnete ha un polo magnetico all’interno della bobina e l’altro polo all’esterno. Questo crea il campo magnetico corretto.
Quando il diaframma e la bobina si muovono, viene indotta una tensione attraverso la bobina che viene assorbita dai conduttori elettrici.
Il resto dei circuiti per un microfono dinamico è abbastanza semplice. I cavi elettrici sono spesso collegati a un trasformatore di uscita o direttamente alla connessione di uscita del microfono.
Un trasformatore step-up(che è del tipo sull’uscita, se viene utilizzato un trasformatore) aiuterà ad aumentare la tensione(ampiezza) del segnale del microfono proteggendo anche il microfono dalla tensione CC in ingresso(in particolare l’alimentazione phantom). Fortunatamente, i robusti elementi della bobina mobile sono raramente danneggiati dalla tensione CC.
Se il microfono dinamico non dispone di trasformatore, i cavi elettrici vengono semplicemente collegati direttamente all’uscita del microfono e viene emesso il segnale prodotto dall’elemento.
È importante notare che i microfoni dinamici sono disponibili in una varietà di forme, dimensioni, tipi direzionali, schemi polari, marche di microfoni, risposte in frequenza, fasce di prezzo e sono progettati per varie applicazioni.
Caratteristiche generali di un microfono dinamico
Sebbene non sia giusto dipingere un intero tipo di microfono con specifiche diverse, ci sono alcuni aspetti dei microfoni dinamici che sono spesso veri. Questi includono:
Robustezza/Durata
I microfoni a bobina mobile sono relativamente robusti. I suoi elementi trasduttori sono fisicamente robusti e il suo semplice circuito passivo è resistente ai danni.
Risposta in frequenza di fascia alta scarsa
I suoni ad alta frequenza hanno difficoltà a spostare i diaframmi dinamici, quindi questi microfoni spesso soffrono nella fascia alta e hanno una risposta in frequenza di colore scuro.
Valutazioni di sensibilità basse e valutazioni SPL massime elevate
L’elemento trasduttore passivo e il circuito dinamico del microfono non emettono un segnale microfono troppo forte(come fanno i condensatori). D’altra parte, i microfoni dinamici a bobina mobile sono praticamente impossibili da sovraccaricare con un suono troppo forte.
Prezzo relativamente basso
La semplice costruzione dei microfoni dinamici li rende poco costosi da costruire e quindi sono spesso l’opzione microfonica più economica.
applicazioni per microfoni dinamici
Sebbene i microfoni dinamici siano utilizzati per registrare(o rinforzare) molte sorgenti sonore diverse, esistono alcune applicazioni comuni per i microfoni dinamici:
Voce(esibizione dal vivo)
I microfoni cardioidi dinamici(come Shure SM58 e Sennheiser e835) sono microfoni vocali standard del settore per le esibizioni dal vivo. La robustezza aiuta con la durata nelle esibizioni sul palco più difficili. La bassa sensibilità, la risposta in frequenza e il diagramma polare consentono un guadagno elevato prima del feedback. Un boost di presenza, popolare per i microfoni dinamici, aiuta a mantenere la voce pulita in un mix audio dal vivo.
Voce(registrazione in studio)
I microfoni dinamici come lo Shure SM7B sono microfoni di riferimento per la registrazione di voci ad alto volume tipo urlo per i generi musicali più difficili. Un buon microfono dinamico può anche colorare la voce abbastanza bene per adattarsi a registrazioni più vivaci.
Batteria(vicino al microfono)
I tamburi singoli sono molto rumorosi e i microfoni dinamici vengono spesso scelti per la loro capacità di gestire queste sorgenti ad alto volume senza problemi. I microfoni dinamici vengono utilizzati per migliorare calci, rullanti e tom in molti generi e stili di registrazione.
amplificatori per strumenti
I microfoni dinamici vengono spesso scelti per catturare i suoni di un amplificatore per strumenti(chitarra, basso, ecc.). Questi amplificatori spesso emettono solo fino a 5-6kHz, quindi l’attenuazione di fascia alta comune ai microfoni dinamici non è un grosso problema.
Ottone
Il grande suono degli strumenti a fiato spesso si sente meglio attraverso i microfoni dinamici. Questo è più il caso nelle impostazioni delle esibizioni dal vivo che nella registrazione in studio per gli stessi motivi delle applicazioni vocali.
Esempi di microfoni dinamici
Shure-SM57
Soprannominato il «cavallo da lavoro da studio», lo Shure SM57 è un microfono dinamico cardioide in prima direzione. Ha un trasformatore di uscita, sebbene una modifica comune includa la rimozione di questo trasformatore per aumentare l’estremità inferiore a scapito della sensibilità di uscita.
Lo Shure SM57 è ideale per rullanti, tamburi tom, cabinet per chitarre, fiati e molti altri strumenti e sorgenti sonore sul palco dal vivo e in studio.
Shure-SM58
Shure SM58 è un microfono per voce dal vivo standard del settore. Questo microfono dinamico cardioide ad alta direzione ha un eccellente boost di presenza per estrarre una voce da un mix denso/forte senza la necessità di tonnellate di elaborazione ed equalizzazione.
Shure SM58 e SM57 sono incredibilmente resistenti, il che li rende ottime opzioni per la strada. Il 58 si comporta bene anche nelle fonti citate per il 57.
Elettro-Voce RE20
L’Electro-Voice RE20 è un altro microfono dinamico cardioide ad alta direzione. Tuttavia, questo microfono è dotato di un diaframma più grande e della tecnologia brevettata a distanza variabile(Variable-D) di Electro-Voice che elimina virtualmente l’effetto di prossimità.
L’EV RE20 eccelle come microfono per la voce fuori campo, trovando casa negli studi di trasmissione/podcast e nelle cabine vocali professionali in tutto il mondo. Questo microfono è anche il miglior candidato per il posizionamento davanti ad amplificatori per strumenti, grancasse, trombe e molte altre fonti.
Sennheiser MD-441U
Il Sennheiser MD-441 U è un microfono dinamico più costoso commercializzato con un suono simile a un condensatore. Questo microfono è sorprendentemente in prima direzione(attraverso il design della griglia puoi ingannarci) e ha un diagramma polare supercardioide.
Il Sennheiser MD-441 U è un All-Star, con un suono eccellente da tutti i tipi di sorgenti sonore.
Microfono dinamico tipo 2: nastro
Più comunemente noto come «microfono a nastro», ma anche microfono dinamico.
Cos’è un microfono a nastro? Un microfono a nastro è un tipo di microfono dinamico che utilizza un diaframma conduttivo a forma di nastro sospeso all’interno di una struttura magnetica. Mentre il nastro si muove con le onde sonore, una tensione CA(segnale del microfono) viene indotta attraverso di esso dall’induzione elettromagnetica.
Per comprendere meglio i microfoni a nastro, ho aggiunto un diaframma semplificato di un elemento trasduttore a nastro:
Nella struttura magnetica dell’elemento del nastro abbiamo un polo magnetico a sinistra e uno a destra del nastro per creare un campo magnetico sufficiente. Il sottile nastro ondulato non funziona bene come una bobina quando si tratta di indurre una tensione attraverso l’induzione elettromagnetica, quindi abbiamo bisogno della massima ottimizzazione possibile.
Per questo motivo, alcuni microfoni a nastro includono componenti attivi per potenziare il segnale. Ci arriveremo in un minuto.
Quindi, mentre il diaframma del nastro si muove in reazione alle onde sonore, viene indotta una tensione CA attraverso di esso. I fili elettrici vengono prelevati da ciascuna estremità del nastro per creare un circuito con un altro componente.
Ora nei microfoni a nastro passivi, questo circuito di segnale a nastro è completato da un trasformatore di uscita step-up. Questo trasformatore aumenta la tensione(ampiezza) del segnale prima che venga emesso, proteggendo il diaframma del nastro dall’alimentazione phantom.
Con i microfoni a nastro attivi, il segnale di uscita dell’elemento viene inviato attraverso un circuito attivo che amplifica efficacemente il segnale ottimizzando l’impedenza del segnale prima che venga emesso.
I microfoni a nastro attivi richiedono alimentazione e sono più costosi delle loro controparti passive. Tuttavia, emettono segnali più forti e coerenti che sono meglio ottimizzati per altri dispositivi audio(in particolare i preamplificatori microfonici).
Maggiori informazioni sui microfoni a nastro attivi nella sezione Microfoni dinamici passivi e attivi.
È importante notare che i microfoni a nastro sono disponibili in una varietà di forme, dimensioni, tipi direzionali, schemi polari, marche di microfoni, risposte in frequenza, fasce di prezzo e sono progettati per varie applicazioni.
Caratteristiche generali di un microfono a nastro
Anche in questo caso, generalizzare è difficile a causa delle eccezioni. Tuttavia, ci sono alcune specifiche comuni sui microfoni a nastro di cui dobbiamo essere a conoscenza. Loro includono:
Fragilità
I diaframmi dei microfoni a nastro sono molto delicati. Esplosioni, raffiche d’aria, urti/caduta e potenza applicata in modo improprio possono potenzialmente rompere il nastro, rendendo il microfono inutilizzabile(fino a quando non viene realizzato un nuovo nastro).
Schema polare bidirezionale(figura 8)
Gli elementi del nastro sono progettati il più vicino possibile a un vero sistema a gradiente di pressione. Entrambi i lati del tipico diaframma del microfono a nastro sono ugualmente esposti alla pressione sonora, risultando in un diagramma polare bidirezionale(figura 8).
Vale anche la pena notare qui che i microfoni a nastro con pattern polari bidirezionali sono tutti di lato.
Risposta transitoria precisa
La sottigliezza e l’apertura del diaframma del nastro gli consentono di reagire in modo molto preciso alle variazioni di pressione sonora a cui è sottoposto.
Risposta in frequenza dal suono naturale
Il movimento del diaframma a nastro è molto preciso, ma il processo del trasduttore ha spesso una leggera diminuzione della sensibilità all’aumentare delle frequenze sonore. Ciò produce una risposta di fascia alta dal suono naturale che funziona particolarmente bene con sorgenti sonore brillanti e registrazioni digitali.
bassa sensibilità
Il processo di induzione elettromagnetica in una sottile striscia conduttrice produce solo una piccola quantità di tensione. Senza l’amplificazione interna, il microfono a nastro passivo emetterà un segnale di basso livello. Si noti che i microfoni a nastro attivi hanno un’amplificazione interna e valori di sensibilità più elevati.
Applicazioni per microfono a nastro
I microfoni a nastro vengono utilizzati per registrare un gran numero di sorgenti diverse e spesso suonano in modo sorprendente sulla sorgente a cui sono collegati. Diamo un’occhiata ad alcune applicazioni familiari per i microfoni a nastro per comprendere meglio questo tipo di microfono:
Voce
I microfoni a nastro, in generale, suonano in modo sorprendentemente naturale. Questo permette loro di eccellere sulla voce. Tuttavia, il loro schema bidirezionale e la loro fragilità li tengono lontani dalle esibizioni dal vivo. In studio, dobbiamo stare attenti a non danneggiare il nastro quando si canta(e quindi si inviano esplosivi) nel microfono. È sempre meglio inclinare i microfoni a nastro leggermente fuori asse; per allontanare il cantante dal microfono e utilizzare un filtro anti-pop.
Ottone
Gli ottoni prendono vita in studio se suonati con un microfono a nastro. La precisione e il carattere naturale/leggermente scuro dei microfoni a nastro accentuano notevolmente gli strumenti a fiato.
amplificatori per chitarra
Gli amplificatori per chitarra possono essere discussi meglio con i microfoni a nastro. Il tipico microfono a nastro cattura il vero suono di un amplificatore con facilità mentre cattura l’ampiezza della stanza senza illuminare eccessivamente il suono.
Sovraccarichi di batteria
Sebbene i condensatori siano spesso usati come overhead per batteria, anche i microfoni a nastro eccellono in questa posizione. Il suono neutro di un paio di microfoni a nastro può davvero catturare tutto il suono di un kit in modo abbastanza adeguato.
Esempi di microfoni a nastro
Royer R-121
Il Royer R-121 è un microfono a nastro di punta del produttore di microfoni a nastro più famoso: Royer Labs.
Questo microfono a nastro con indirizzo laterale ha un diagramma polare bidirezionale e una bassa sensibilità di -47 dBv Re. 1v/pa.
Il Royer R-121 suona in modo sorprendente sugli amplificatori per chitarra; come microfono sopraelevato o da stanza della batteria, e anche sulla cassa se il batterista/genere è abbastanza leggero.
L’R-121 ha una versione attiva nota come Royer R-122 e ha anche una versione a valvole nota come Royer R-122V.
SAA R84
L’AEA R84 si basa principalmente sul leggendario microfono a nastro RCA 44 vintage.
Questo microfono è anche un indirizzo laterale con un diagramma polare bidirezionale e una sensibilità di 2,5 mV/Pa.
L’R84 di AEA suona in modo fantastico su voce, fiati e amplificatori per chitarra. Funziona anche straordinariamente bene come microfono da camera e in molte altre applicazioni.
L’R84 ha una versione attiva nota come AEA R84A.
Cavolo 4038
Il Coles 4038 è, di per sé, un classico microfono a nastro, sebbene sia ancora in produzione oggi.
Soprannominato «waffle iron», questo microfono è indirizzato lateralmente con un diagramma polare bidirezionale e ha una bassa sensibilità di 0,6 mV/Pa.
ha guidato ntr
Il Rode NTR è il microfono a nastro premium del produttore australiano Rode.
Questo microfono a nastro, come il resto degli esempi, è un microfono bidirezionale con indirizzo laterale. A differenza del resto, però, è un microfono attivo che funziona con alimentazione phantom. La sua sensibilità è piuttosto alta, anche per un microfono attivo, a 30,00 mV a 94 dB SPL.
Questo microfono fa un ottimo lavoro nel catturare i suoni di voci, strumenti a fiato, amplificatori per chitarra e molte altre sorgenti sonore.
Microfoni dinamici passivi e attivi
Abbiamo spiegato che l’induzione elettromagnetica è un processo passivo(non richiede alimentazione elettrica) in cui i microfoni dinamici convertono il suono in audio. Pertanto, il componente essenziale del trasduttore di un microfono dinamico è passivo.
Un ulteriore punto un po’ confuso che abbiamo esaminato è che alcuni microfoni dinamici sono attivi(richiedono alimentazione elettrica). Quindi qual’è il problema?
Consentitemi di premettere la risposta affermando che i microfoni dinamici a bobina mobile sono sempre passivi. Non c’è stato davvero bisogno nel corso della storia del microfono di aggiungere un amplificatore interno a un microfono dinamico e il mercato non richiede un microfono dinamico attivo.
Sebbene la sensibilità di uscita di un microfono dinamico a bobina mobile sia bassa, un buon preamplificatore microfonico sarà più che efficace nel portare il segnale audio al livello di linea per l’uso in apparecchiature professionali.
Quindi sono i microfoni a nastro che hanno modelli attivi sul mercato. Perché un microfono a nastro dovrebbe trarre vantaggio da circuiti interni attivi?
Il motivo principale è che i microfoni a nastro hanno naturalmente una sensibilità di uscita molto bassa. Un nastro conduttivo è molto meno efficace nell’indurre una tensione attraverso l’induzione elettromagnetica rispetto a una bobina.
I microfoni a nastro attivi hanno preamplificatori interni che funzionano principalmente per portare il livello di uscita del microfono a un livello più sano.
Ottimizzando un preamplificatore interno in modo che corrisponda all’elemento a nastro, i produttori di microfoni coprono anche altre basi.
Innanzitutto, l’impedenza di uscita del microfono diventa più coerente. L’impedenza di uscita di un microfono dipende dalla frequenza, e quindi a seconda del preamplificatore del microfono(che ha una propria impedenza di ingresso), la risposta in frequenza effettiva di un microfono a nastro passivo potrebbe essere alterata(spesso in peggio). Un preamplificatore attivo su un microfono a nastro aiuta a livellare l’impedenza e ottimizza il microfono per tutti i preamplificatori.
Ulteriori vantaggi includono meno rumore poiché lo stadio di guadagno è ottimizzato e il fatto che questi microfoni attivi richiedono alimentazione phantom(quindi l’alimentazione phantom non danneggerà il microfono a nastro – questa è una preoccupazione comune).
Differenze tra microfoni dinamici e a condensatore
All’inizio di questo articolo ho detto che i microfoni sono spesso divisi in due gruppi principali: dinamici e a condensatore. La principale differenza tra microfoni dinamici e a condensatore è il principio del trasduttore.
I microfoni dinamici, come abbiamo accennato, convertono il suono in audio attraverso l’induzione elettromagnetica. I microfoni a condensatore, d’altra parte, convertono il suono in audio utilizzando principi elettrostatici.
Questa importante distinzione è accompagnata da altre differenze generali. Un contrasto importante è che i trasduttori a condensatore sono attivi(richiedono alimentazione) mentre i trasduttori dinamici sono passivi(sebbene alcuni microfoni a nastro siano attivi a causa del loro circuito di amplificazione interno).
I microfoni dinamici sono generalmente più durevoli e vengono venduti a prezzi inferiori. I microfoni a condensatore generalmente beneficiano di una migliore sensibilità e precisione(in frequenza e risposta ai transitori).
Di seguito sono elencate tutte le principali differenze generali tra microfoni dinamici e a condensatore:
| microfoni dinamici | microfoni a condensatore | |
|---|---|---|
| Principio del trasduttore | induzione elettromagnetica | principi elettrostatici |
| Attivo passivo | Passivo | Attivo |
| Risposta frequente | Di colori | piatto/esteso |
| risposta transitoria | Lento | Veloce |
| schemi polari | Tutto tranne che bidirezionale | Tutti(soprattutto con capsula a doppio diaframma) |
| Sensibilità | Basso | Alto |
| rumore di sé | No | sì |
| Livello massimo di pressione sonora | Spesso troppo alto per essere misurato | Spesso entro limiti pratici |
| Durabilità | molto resistente | qualcosa di duraturo |
| Prezzo | Da economico a moderato | da economico a molto costoso |
Domande correlate
I microfoni dinamici richiedono alimentazione?
L’induzione elettromagnetica è un processo passivo, quindi il design di base di un trasduttore per microfono dinamico non richiede alimentazione per funzionare. Tuttavia, ci sono microfoni a nastro attivi sul mercato che richiedono alimentazione per i loro preamplificatori interni.
I microfoni a condensatore vanno bene per la voce?
I microfoni a condensatore(in particolare i condensatori a diaframma largo) sono lo standard per la registrazione della voce in studio, eppure sono ottimi per la voce. Tuttavia, i microfoni vocali dinamici sono spesso preferiti ai microfoni a condensatore in situazioni dal vivo a causa della loro robustezza e dell’elevato guadagno prima del feedback.
