Guia Completo para Resposta de Frequência de Microfone (com Exemplos)
A resposta de frequência(juntamente com a resposta polar) é a especificação mais importante de qualquer microfone. As características sonoras de qualquer microfone são amplamente explicadas pela resposta de frequência.
O que é resposta de frequência do microfone? A resposta de frequência do microfone é a sensibilidade de saída específica da frequência de um microfone. Detalha os níveis de saída relativos de frequências de som/áudio que um microfone pode reproduzir. As respostas de frequência são especificadas como faixas de frequência e como gráficos completos.
Neste guia abrangente, vamos nos aprofundar na resposta de frequência do microfone. A resposta de frequência é uma especificação fundamental para entender se quisermos entender completamente os microfones. Meu objetivo aqui é responder a quaisquer perguntas que você possa ter sobre a resposta de frequência do microfone.
O que é resposta de frequência do microfone?
Como o nome sugere, a resposta de frequência do microfone é a resposta do microfone às frequências. Mais especificamente, a resposta de frequência é a sensibilidade específica de um microfone às frequências de som.
Os microfones recebem ondas sonoras(energia das ondas mecânicas) em seus diafragmas, convertendo as ondas em sinais de áudio(energia elétrica).
As ondas sonoras são complexas e normalmente consistem em uma faixa de frequências com uma faixa de amplitudes. Essas ondas sonoras têm uma faixa de frequência de 20 Hz a 20.000 Hz.
A resposta de frequência de um microfone representa o alcance ao qual o microfone é sensível dentro das frequências de som audíveis. O microfone pode recriar efetivamente toda a faixa de som audível de 20 Hz a 20 kHz ou pode ser limitado a uma banda menor dentro do espectro de frequência audível.
Dentro dessa faixa de captação, a resposta de frequência de um microfone também representa as frequências às quais o microfone é mais sensível e as frequências às quais é menos sensível.
Vejamos um exemplo para ajudar a ilustrar.
Neste exemplo, veremos as especificações de resposta de frequência do famoso microfone dinâmico Shure SM57.
A folha de especificações do microfone Shure SM57 nos diz que a resposta de frequência do microfone é de 40 Hz – 15 kHz.
Isso significa que o SM57 recriará efetivamente sons na faixa de 40 Hz a 15.000 Hz. O microfone poderá emitir essas frequências em seu sinal de microfone.
No entanto, esta não é toda a história. O SM57 não apenas começa a recriar o som em 40 Hz e para em 15.000 Hz. Ele também não recria todas as frequências dentro dessa faixa igualmente.
Para entender a história completa, precisamos dar uma olhada no gráfico de resposta de frequência do SM57:
No gráfico acima, vemos uma linha de resposta de frequência que denota a sensibilidade de frequência específica do SM57.
Embora a faixa de resposta de frequência do SM57 afirme que ele recria o som até 40 Hz, vemos que a 40 Hz o microfone é 12 dB menos sensível que sua linha média(indicada por 0 dB no eixo Y).
Da mesma forma, na faixa superior, o SM57 tem uma sensibilidade diminuída de cerca de 8 dB a 15.000 Hz.
Dentro da faixa de 40 Hz – 15 kHz, também vemos uma ligeira queda na resposta em torno de 400 Hz e um grande aumento na resposta entre 2 kHz e 12 kHz.
Isso é para mostrar que a faixa de resposta de frequência é uma especificação às vezes enganosa. É melhor confiar no gráfico de resposta de frequência para realmente entender a resposta de frequência de um microfone.
Decibéis e Hertz: os blocos de construção da medição de resposta de frequência
Antes de nos aprofundarmos em nossa discussão sobre a resposta de frequência do microfone, é essencial que entendamos as unidades de frequência e os níveis relativos.
A frequência é medida em hertz ou Hz(ciclos por segundo).
Os níveis relativos de saída do microfone são medidos em decibéis ou dB.
Frequência e Hertz(Hz)
A frequência de uma onda sonora ou sinal de áudio representa o número de vezes que as ondas sonoras são repetidas por segundo.
A frequência é medida em hertz(Hz), o que significa ciclos/segundo.
Em termos de afinação, dobrar a frequência de uma onda sonora resulta em uma afinação exatamente uma oitava acima. Por esta razão, as frequências são melhor representadas logaritmicamente do que linearmente. Vemos isso no eixo X dos gráficos de resposta em frequência.
Níveis relativos e decibéis(dB)
Conforme discutido, a resposta de frequência é a sensibilidade dependente da frequência do microfone na faixa de frequências audíveis.
Para transmitir as diferenças no nível de saída de um microfone entre frequências, usamos o decibel(dB).
Os decibéis, como a frequência, também são logarítmicos e são unidades padrão de medida para ondas sonoras e sinais de áudio.
Decibéis são unidades que comparam a intensidade do som ou a potência de um sinal elétrico a um determinado nível em uma escala logarítmica.
No contexto de um gráfico de resposta de frequência, a força relativa do sinal do microfone é medida ao longo do eixo Y e expressa em decibéis.
O gráfico de resposta em frequência terá um ponto de referência de 0 dB(linha horizontal). A linha de resposta de frequência nos informará o nível de saída do microfone em frequências em todo o espectro audível em relação a esse ponto de referência de 0 dB(linha horizontal).
Observe as seguintes generalidades sobre como ouvimos mudanças em decibéis:
A maioria das pessoas mal percebe uma diferença de 1 dB.
Uma diferença de 6 dB é considerada cerca de duas vezes(ou metade) da amplitude(volume percebido).
Uma diferença de 12 dB é considerada aproximadamente 4 vezes(ou um quarto) a amplitude(volume percebido).
Como ler um gráfico de resposta de frequência
Até agora, cobrimos as definições de resposta de frequência do microfone; frequência e hertz; níveis relativos e decibéis. Também vimos alguns gráficos de resposta de frequência.
Com esse conhecimento, vamos mergulhar em como ler um gráfico de resposta de frequência.
O diagrama de resposta em frequência de um microfone tem dois eixos:
Eixo X: frequências(Hz)
Eixo Y: sensibilidade relativa(dB)
Vamos dar outra olhada no gráfico de resposta de frequência do microfone dinâmico Shure SM57 mencionado acima. Eu adicionei explicitamente setas para representar o eixo X(frequências) e o eixo Y(sensibilidade relativa).
o eixo x
O eixo X de um gráfico de resposta de frequência mostra frequências em Hertz(Hz).
Na maioria das vezes, o eixo X mostra frequências na faixa audível do som(20 Hz – 20.000 Hz), mesmo que o microfone não tenha resposta de faixa completa. Isso é mostrado acima no gráfico SM57.
Outras vezes, os fabricantes podem estender seus eixos X para incluir frequências nas faixas de infra-som(abaixo de 20 Hz) e ultra-som(acima de 20 kHz).
Vejamos alguns exemplos:
Microfone de medição Earthworks M50
Microfone omnidirecional DPA 4006A
Como mencionado, as frequências de som são ouvidas logaritmicamente. Em outras palavras, ouvimos cada duplicação de uma frequência como uma oitava acima da original.
Uma diferença de 1 Hz resulta em uma diferença de tom maior em frequências baixas do que em frequências mais altas.
Portanto, o eixo X é configurado como uma escala logarítmica.
Cada oitava(cada duplicação de frequência) ocupa o mesmo comprimento ao longo do eixo X. Você pode ver isso em cada um dos gráficos de resposta de frequência mencionados neste artigo.
Em outras palavras, o espaço entre um valor de frequência e o próximo valor de frequência fica cada vez menor à medida que você se move da esquerda para a direita no gráfico.
Eixo Y
O eixo Y de um gráfico de resposta de frequência mostra a sensibilidade relativa em decibéis(dB).
Os gráficos de resposta de frequência normalmente têm seus eixos Y definidos para intervalos de 1, 5 ou 10 dB. Em nossos exemplos anteriores:
O eixo Y de resposta de frequência Shure SM57 possui intervalos de 5 dB na grade.
O eixo Y de resposta de frequência do DPA 4006A tem intervalos de 5 dB na grade.
O eixo y de resposta de frequência do Earthworks M50 tem intervalos de 2 dB na grade.
É fundamental observar que os valores de decibéis ao longo do eixo Y são relatados linearmente. No entanto, como discutimos, os próprios decibéis são uma razão logarítmica.
Vamos recapitular as generalidades sobre como ouvimos mudanças de nível em decibéis:
A maioria das pessoas percebe uma diferença de 1 dB.
Uma diferença de 6 dB é considerada cerca de duas vezes(ou metade) da amplitude(volume percebido).
Uma diferença de 12 dB é considerada aproximadamente 4 vezes(ou um quarto) a amplitude(volume percebido).
Portanto, os gráficos de resposta de frequência têm um ponto de ajuste de 0 dB em seu eixo Y. Isso fornece uma linha de referência horizontal definida de 0 dB no gráfico.
Marcas acima do ponto 0 dB representam sensibilidade aumentada.
Marcas abaixo do ponto 0 dB representam sensibilidade diminuída.
Lembre-se que o eixo Y representa uma sensibilidade relativa. A saída absoluta de um microfone depende de muitos outros fatores, incluindo a amplitude e as frequências das ondas sonoras a que está sujeito.
resposta de frequência de linha
Assim, conhecemos as medidas ao longo dos eixos X e Y. No entanto, para completar o diagrama, precisamos de uma linha para representar a resposta em frequência de um microfone.
A linha de resposta de frequência combina as frequências com o nível de saída relativo do microfone. Isso nos dá uma ideia sólida da sensibilidade de frequência específica do microfone ou, em outras palavras, da resposta de frequência do microfone!
Trazemos de volta o gráfico de resposta de frequência do Shure SM57 para dar uma olhada na linha de resposta de frequência. Lembre-se de que a faixa de resposta de frequência do SM57 é de 40 Hz a 15.000 Hz.
Em 40 Hz, o SM57 não é muito sensível(-12 dB).
De 40 Hz a pouco menos de 200 Hz, a sensibilidade do SM57 aumenta em cerca de 6 dB por oitava.
Há uma ligeira queda na sensibilidade em torno de 400 Hz(2 dB).
Há uma rampa ascendente na sensibilidade de 2 kHz para cerca de 6 kHz, onde o microfone se torna 7 dB mais sensível.
Após 6 kHz, o microfone tem picos e vales não lineares de sensibilidade até cerca de 12 kHz.
Há um forte roll-off de alta qualidade de 12kHz a 15kHz(a extremidade superior da faixa de resposta de frequência do SM57).
Observe que às vezes haverá várias linhas de resposta desenhadas no gráfico. Normalmente, eles se relacionam a um ou mais dos seguintes:
Opções de filtro passa-alta.
resposta fora do eixo.
Para ilustrar isso, vamos dar uma olhada nas respostas de frequência de 2 novos microfones:
AKG C414 XLII
Electro-Voz RE20
O AKG C 414 XLII possui três opções de filtro passa-altas selecionáveis (em 40 Hz, 80 Hz e 160 Hz). O gráfico de resposta de frequência acima nos mostra que as opções de 40 e 80 Hz são filtradas de forma mais acentuada em -12 dB/oitava, enquanto a opção de 160 Hz é filtrada em um nível mais suave de -6 dB/oitava.
O gráfico de resposta de frequência RE20 acima nos mostra a resposta do microfone com e sem o filtro passa-altas ativado. Também nos mostra a resposta diretamente na parte traseira do microfone(180° fora do eixo).
O RE20 é um microfone cardióide, portanto tem rejeição máxima em 180°. O gráfico nos diz que há cerca de 16 dB de atenuação na parte de trás do microfone em toda a sua resposta de frequência.
Lendo um gráfico de resposta de frequência
Vamos recapitular. Ao ler o gráfico de resposta de frequência de um microfone, veremos o seguinte:
O roll-off low-end do microfone dentro de frequências audíveis(se aplicável).
O rolo high-end do microfone dentro de frequências audíveis(se aplicável).
As frequências onde o microfone é mais sensível.
As frequências em que o microfone é menos sensível.
Quão plana(ou colorida) é a resposta de frequência do microfone.
Várias linhas para representar filtros passa-altas(se aplicável).
Várias linhas para representar outros aumentos ou cortes de EQ(se aplicável).
Várias linhas para representar o efeito de proximidade em várias distâncias do microfone(alguns fabricantes adicionam isso aos seus microfones direcionais).
Várias linhas para representar a captação traseira de microfones direcionais(alguns fabricantes adicionam isso).
Com um olho treinado, podemos observar uma série de diagramas de resposta de frequência de microfone e saber como maximizar seu potencial.
No entanto, mesmo com um ouvido treinado, é difícil saber se você apreciará ou não subjetivamente o caráter e a coloração de um microfone em uma determinada situação até que você coloque o microfone nessa situação. Afinal, existem muitas outras especificações que afetam o som de um microfone.
plano vs. Respostas de frequência do microfone colorido
Para descrever rapidamente a resposta de frequência de um microfone, podemos colocar um microfone em um dos dois grupos:
Resposta de frequência plana: O microfone é igualmente sensível a todas as frequências do espectro de frequência audível. Também pode significar que o microfone é igualmente sensível a todas as frequências dentro de sua faixa(embora haja atenuações baixas e/ou altas). O microfone tem uma linha de resposta de frequência plana em seu gráfico.
Resposta de frequência colorida: O microfone é mais sensível a algumas frequências e menos sensível a outras. Um microfone colorido geralmente terá um roll-off low-end, um roll-off high-end ou ambos. O microfone tem uma linha de resposta de frequência não plana.
É difícil criar uma resposta de frequência de microfone perfeitamente plana. «Flat mics» geralmente terão alguma variação em suas sensibilidades de frequência específicas.
Contanto que o microfone exiba uma linha de resposta de frequência principalmente horizontal, podemos chamar sua resposta de frequência de «plana». Claro, isso é subjetivo.
Vejamos alguns exemplos para entender melhor as respostas de frequência planas e coloridas.
Exemplos de microfones de resposta de frequência plana
Microfones planares fornecem sensibilidade consistente em todo o espectro de frequência.
Estes são geralmente microfones condensadores(diafragma pequeno e grande). As especificidades da cápsula do condensador e do design do diafragma tornam a resposta de frequência plana relativamente fácil de alcançar.
Microfones com respostas de frequência plana são escolhidos por sua reprodução de som precisa e detalhada.
Exemplos de microfones com respostas de frequência planas:
Neumann KM 184.
AKG C414XLII.
DPA 4006A.
Neumann KM 184
O Neumann KM 184 é um microfone condensador cardioide de diafragma pequeno com resposta de frequência plana.
Aqui está o gráfico de resposta de frequência do KM 184:
Observe que a resposta de frequência de linha do KM 184 não é necessariamente plana, embora o microfone seja frequentemente considerado como tendo uma resposta de frequência plana.
De cerca de 100 Hz a 20.000 Hz, a resposta é muito plana, desviando apenas ±2 dB e tendo apenas um ligeiro aumento na faixa de brilho em torno de 8.000 Hz.
O KM 184 também possui um suave roll-off de graves começando em torno de 200 Hz, mas isso não colore muito o sinal do microfone.
Isto é para mostrar que embora o gráfico não seja perfeito, o KM 184 é considerado como tendo uma resposta de frequência plana.
AKG C414 XLII
O AKG C 414 XLII é um microfone multipadrão de diafragma grande.
Cada um de seus padrões polares tem um gráfico de resposta de frequência ligeiramente diferente, mas plano. Abaixo está o gráfico de resposta de frequência para a opção cardióide:
Como o já mencionado Neumann KM 184, o AKG C 414 XLII não é perfeitamente plano. No entanto, é certamente discutível que o C 414 tenha uma resposta de frequência mais plana do que o KM 184.
Sem os filtros passa-altas ativados, vemos apenas o menor roll-off dos graves. Isto é seguido por uma resposta quase perfeitamente plana até cerca de 1000 Hz.
Acima de 1 kHz, há pequenas variações(não mais que ±3 dB) na sensibilidade.
O AKG C 414 XLII é um excelente exemplo de microfone planar.
DPA 4006A
O DPA 4006A é um microfone cardióide de diafragma pequeno que possui uma resposta de frequência extremamente plana.
Observe que o gráfico de resposta de frequência do DPA 4006A vai até 40kHz no eixo X(em vez dos 20kHz típicos).
Para 20 Hz a cerca de 5.000 Hz, a resposta de frequência do 4006A é completamente plana.
A resposta de frequência superior depende se a fonte de som está no eixo(onde o microfone está apontando) ou difusa(fora do eixo ou refletindo ao redor do espaço acústico).
Os sons no eixo são suavemente aumentados na faixa de frequência superior, enquanto os sons difusos são removidos suavemente.
Exemplos de microfones de resposta de frequência planos/coloridos
Alguns microfones ficam no meio termo entre «plano» e «colorido».
Os microfones de fita geralmente caem nessa área cinza. Eles soam muito precisos e naturais, embora geralmente não representem respostas de frequência muito planas.
Esses microfones produzem um som bastante natural, mas terão alguma irregularidade em sua resposta de frequência de linha. Freqüentemente, esses microfones «planos/coloridos» têm atenuações significativas de agudos e/ou graves.
Microfones com respostas de frequência planas/coloridas são frequentemente escolhidos por seu caráter enquanto capturam o som com precisão e naturalidade.
Exemplos de microfones com respostas de frequência planas/coloridas:
Electro-Voz RE20.
SAA R84.
Electro-Voz RE20
O Electro-Voice RE20 é um microfone dinâmico cardióide de bobina móvel com uma resposta de frequência relativamente plana(em comparação com outros microfones dinâmicos de bobina móvel).
A linha de resposta de frequência do Electro-Voice RE20 está longe de ser plana. No entanto, de cerca de 70 Hz a 14 kHz, há apenas uma variação de ± 2 dB na resposta do microfone.
Os roll-offs low-end e high-end certamente influenciam a coloração do RE20 junto com a irregularidade da linha de resposta.
Portanto, a Electro-Voice pode ser considerada plana e colorida. É certamente plano em relação a muitas outras dinâmicas de bobina móvel, mas definitivamente está fora de cor quando comparado aos microfones condensadores anteriores.
SAA R84
O AEA R84 é um microfone de fita bidirecional com uma resposta de frequência típica de microfones de fita de última geração.
Os microfones de fita são valorizados por seu som natural, especialmente ao gravar áudio digital.
As ondulações suaves e sofisticadas dos microfones de fita(como o AEA R84) os aproximam de como ouvimos o som naturalmente.
A resposta de frequência de linha do AEA R84 está longe de ser plana, mas o microfone soa incrivelmente natural e capta o som com precisão.
Eu não chamaria a resposta de frequência do R84 plana. No entanto, com base nas definições de microfones planos e coloridos, ele pode se encaixar perfeitamente na área cinza.
resposta de frequência colorida
O microfone colorido exibe picos e vales em suas respostas de frequência.
Devido à sua natureza robusta e pesada, muitos microfones dinâmicos de bobina móvel têm respostas de frequência coloridas causadas por frequências ressonantes e inércia dentro de seus diafragmas e cápsulas.
Microfones coloridos são frequentemente escolhidos para acentuar as frequências importantes de suas fontes de som pretendidas, suprimindo frequências menos importantes ou concorrentes.
Exemplos de microfones com respostas de frequência coloridas:
Shure Beta 52A.
Shure SM57.
Shure Beta 52A
O Shure Beta 52A é um microfone dinâmico de bobina móvel com padrão polar supercardioide e resposta de frequência extremamente colorida.
Aqui está o gráfico de resposta de frequência Shure Beta 52A:
Os picos e vales do Beta 52A são enormes.
O microfone enfatiza fortemente 4 kHz e é muito sensível a baixas frequências(particularmente em distâncias curtas devido ao efeito de proximidade). Há também uma queda muito pronunciada dos agudos entre o pico em 4 kHz e o topo da resposta de freqüência do 52A em 10 kHz.
A coloração extrema do Beta 52A o torna um microfone especial que é comercializado como um microfone de bumbo.
O Shure SM57 é um microfone dinâmico de bobina móvel com padrão polar cardióide e resposta de frequência colorida.
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