O que é ruído próprio do microfone? (Nível de ruído equivalente)

Você ouve um leve chiado em suas gravações? O som pode estar vindo de dentro do microfone! O próprio ruído de um microfone é exatamente o que parece(veja o que eu fiz lá?): o ruído criado pelo próprio microfone. No entanto, há mais nessa resposta óbvia.

O que é ruído próprio do microfone? O ruído próprio é o som fraco produzido principalmente por circuitos ativos dentro de microfones. Os microfones ativos contêm componentes eletrônicos que adicionam «ruído próprio» considerável ao sinal do microfone, que é calculado como a especificação de ruído próprio. Movimento browniano e ruído térmico também adicionam ruído próprio em menor grau.

O ruído próprio também é conhecido como nível de ruído equivalente e pode ser rotulado como tal em determinadas folhas de especificações do microfone. Isso é muito bom, mas o que o ruído próprio realmente significa para os usuários de microfone? Vamos responder a esta pergunta ao longo deste artigo!

O que é ruído próprio do microfone?(Nível de ruído equivalente)

O ruído próprio do microfone é o ruído gerado pelo próprio microfone. Todos os microfones têm ruído próprio em algum grau. O ruído próprio de alguns microfones é insignificante, enquanto outros microfones são evitados em situações silenciosas devido à sua classificação de ruído próprio ser muito alta.

Alguns fabricantes referem-se ao ruído próprio como nível de ruído equivalente(EIN). Isso ocorre porque o nível de saída natural do microfone é igual ao seu nível de saída ao gravar um nível de fonte de som que corresponde ao seu valor de nível de ruído equivalente.

O ruído próprio é uma especificação importante para microfones ativos(microfones que requerem energia para operar) e geralmente é especificado em decibéis ponderados A(dBA).

Como mencionado, os microfones ativos possuem placas de circuitos ativos que realmente produzem ruído quando ligados. O circuito efetivamente adiciona ruído ao sinal do microfone e, no processo, reduz a relação sinal-ruído do microfone.

Microfones passivos(microfones que não precisam de energia para operar) não possuem nenhum componente ativo em seus circuitos e, portanto, não são afetados por ruídos de circuitos ativos. É por esta razão que os microfones passivos não possuem especificações de ruído próprio.

Ruído próprio, ambiente geral, interferência de cabo de microfone e ganho de pré-amplificador adicionam ruído ao sinal do microfone.

O ruído degrada os sinais de áudio, portanto, manter uma relação sinal-ruído utilizável é fundamental. O ruído próprio é um fator que devemos ter em conta!

O que são decibéis ponderados A?

O ruído próprio é especificado em decibéis ponderados A. O que são?

Os decibéis ponderados A(dBA) são uma expressão da intensidade relativa percebida das vibrações do ar para o ouvido humano. Em outras palavras, dBA representa a maneira como ouvimos as ondas sonoras.

Isso é importante porque o ouvido humano não tem uma resposta de frequência plana e, portanto, nossa audição é mais sensível a algumas frequências do que a outras. A escala dBA destina-se a nivelar as coisas para nós.

Tal como acontece com todos os valores de decibéis, o dBA mede a intensidade de um som comparando-o a um determinado nível em uma escala logarítmica.

dBA é sempre relativo ao limiar da audição humana. Portanto, 0 dBA seria silêncio total sem ruído detectável.

Para ilustrar ainda mais, os humanos percebem um tom de 100 Hz a 100 dB SPL tão alto quanto um tom de 1000 Hz a 80 dB SPL.

100 dB SPL em 100 Hz e 80 dB SPL em 1000 Hz têm a mesma intensidade percebida e, portanto, o mesmo valor de dBA(mesmo que seus valores de dB SPL sejam diferentes em 20 dB!).

Novamente, dBA é uma escala ponderada baseada na intensidade percebida em vez de vibração real de voltagens de ar ou áudio.

Além disso, os dBAs geralmente são menores que os valores “normais” de dB SPL(há muitas frequências que não podemos perceber completamente). Portanto, o dBA, na verdade, faz com que o ruído próprio pareça mais baixo do que realmente é!

Para referência, 25 dBA seria como uma pessoa sussurrando em uma sala silenciosa e é, na minha opinião, o ponto de corte para um valor de ruído próprio do microfone. Neste ponto, não vale a pena ter o microfone em ambientes silenciosos de estúdio.

Que fatores criam o ruído próprio do microfone?

A principal fonte de ruído próprio do microfone vem do circuito ativo. No entanto, existem três fatores que criam ruído próprio no microfone:

Ruído do Circuito Ativo

A principal fonte de auto-ruído é o circuito ativo de microfones condensadores e outros microfones ativos.

O ruído dos circuitos ativos é duplo:

1. Os circuitos ativos introduzem ruído no sinal de áudio que passa por eles.
2. Em menor grau, o circuito ativo emite som. O diafragma do microfone então capta o som e o converte em um sinal de áudio.

Por esse motivo, microfones condensadores e microfones de fita ativos geralmente possuem valores de ruído próprio especificados em suas folhas de dados.

O ruído aqui vem de amplificadores internos e conversores de impedância(tubos de vácuo, transistores e outros componentes de circuitos internos).

Conforme discutido, o ruído próprio é normalmente expresso em decibéis ponderados A. Alguns fabricantes fornecem leituras adicionais em diferentes unidades.

Microfones de fita de bobina móvel passivos e dinâmicos raramente, ou nunca, têm especificações de ruído próprio.

ruído Johnson-Nyquist

O ruído Johnson-Nyquist ou «ruído térmico» é causado pela agitação de elétrons dentro de um condutor elétrico. Condutores elétricos são usados ​​em transdutores de microfone dinâmicos e de fita, bem como em transformadores de microfone. Microfones dinâmicos(tanto bobina móvel quanto fita) possuem ruído térmico inerente.

O ruído térmico é semelhante em som ao ruído branco, com intensidades aproximadamente iguais em todas as frequências audíveis, embora os dois sejam completamente independentes um do outro.

Quanto menor a impedância de saída de um microfone dinâmico, menor o ruído térmico. O ruído térmico também é uma função da temperatura, mas a influência da temperatura é insignificante.

O ruído térmico produzido por seus condutores eletromagnéticos é muito silencioso e é considerado desprezível. No entanto, vale a pena notar neste artigo.

Se houver ruído no sinal de áudio de um microfone dinâmico, o problema de ruído provavelmente está ocorrendo no cabo do microfone ou no pré-amplificador do microfone.

movimento browniano

A terceira fonte de ruído próprio vem do movimento browniano.

O movimento browniano é o movimento aleatório de partículas suspensas em um fluido. Para a grande maioria dos microfones, isso se refere a moléculas no ar.

O movimento browniano afeta mais os microfones de fita e condensador do que a dinâmica da bobina de voz. Isso ocorre porque os diafragmas do condensador e da fita são consideravelmente mais leves que os diafragmas da bobina móvel e têm menor inércia.

No entanto, como o ruído Johnson-Nyquist, o movimento browniano é praticamente insignificante.

Diferentes tipos de microfones têm ruído próprio por diferentes razões, mas o ruído do circuito ativo é realmente a única fonte notável.

Por que o baixo ruído próprio é importante?

O ruído geralmente não é desejado em mixagens e gravações. Muito ruído pode distrair o ouvinte e afetar negativamente sua mixagem.

Microfones mais altos precisarão ser colocados mais próximos de suas fontes de som para produzir um sinal de áudio com uma relação sinal-ruído decente.

Microfones de baixo ruído, por outro lado, podem ser colocados mais distantes. Isso é importante em várias situações:

• Uma performance vocal mais distante do microfone costuma ser melhor: o performer pode se expressar fisicamente um pouco mais(“sala do cotovelo”). Além disso, por estarem mais distantes do microfone, a chance de «pops» explosivos sobrecarregando a cápsula do microfone é reduzida.
• Situações de microfone parabólico ou shotgun em gravações de longa distância, como eventos esportivos: Se estamos tentando capturar sons distantes, precisamos de baixo ruído próprio para obter uma relação sinal-ruído utilizável.
• Ao gravar sons e ambientes silenciosos: O baixo ruído próprio é fundamental para uma gravação limpa e de qualidade.

Existe alguma vantagem para o alto nível de ruído próprio?

Por mais que o auto-ruído seja demonizado, há situações em que um microfone com mais auto-ruído pode ser preferível a um microfone com baixo auto-ruído.

Para entender melhor, vamos pensar em termos do nome alternativo para auto-ruído: nível de ruído equivalente.

O termo nível de ruído equivalente se traduz no seguinte: o microfone emite um sinal de ruído próprio igual ao sinal que produziria de uma determinada fonte de som em seu valor de nível de ruído equivalente.

Por exemplo, se um microfone tem um ENL de 15 dBA, a tensão do sinal de saída no silêncio morto é igual à tensão do sinal de saída quando submetido ao som a 15 dBA.

Em outras palavras, o “ruído de fundo” do microfone é de 15 dBA, e o microfone não captará sons abaixo de seu nível de ruído de 15 dBA.

Quando pensamos no ruído próprio como o piso de ruído, podemos imaginar que um ruído próprio mais alto é uma opção melhor em determinadas situações. Um alto nível de ruído significa que um microfone irá efetivamente rejeitar sons mais baixos enquanto captura sons altos.

Alto ruído próprio do microfone pode ser mais adequado para estas situações:

• Microfones de bumbo(e outros instrumentos de percussão alta).
• Microfones de chifre.
• Concertos barulhentos.
• Ambientes ruidosos.

O baixo ruído do microfone é preferível nas seguintes situações:

• Foley.
• Ambientes.
• Narração.
• instrumentos silenciosos.
• Performances sinfônicas/orquestrais.
• Qualquer trabalho em cabines iso, câmaras anecóicas e outros espaços acusticamente «mortos».

Como os fabricantes medem os valores de ruído próprio?

Então, como os fabricantes obtêm uma verdadeira leitura de auto-ruído em seus microfones? Existem dois métodos principais:

O método do recipiente à prova de som

Este método de teste de auto-ruído envolve colocar o microfone em um recipiente à prova de som e gravá-lo de dentro. É claro que não ter absolutamente nenhum som dentro do contêiner é uma tarefa difícil(e cara) de realizar, mas a tecnologia está disponível.

Esses testes geralmente são feitos em câmaras anecóicas que não possuem absolutamente nenhum ruído ambiente.

Quando removemos o estímulo sonoro externo, o microfone ativo emite apenas o som dele mesmo.

Parte do ruído pode vir da eletrônica produzindo um som que é então capturado pelo diafragma.

No entanto, a maior parte do ruído é simplesmente do sinal de áudio que passa pelo próprio circuito. Isso nos leva ao próximo método.

O método de gravação sem cápsulas

Outra maneira mais acessível de medir o ruído próprio de um microfone ativo é gravá-lo sem sua cápsula.

Dessa forma, enviamos apenas o ruído da eletrônica, mesmo que haja som no ambiente externo.

Esta não é a melhor maneira de medir o ruído próprio, pois o microfone não está completo. Muitas vezes produz valores de auto-ruído mais baixos para a folha de especificações do microfone.

Qual é uma boa especificação de auto-ruído para um microfone?

Então, que tipo de classificação de ruído próprio devemos procurar em um microfone? Vejamos os limites externos aqui:

• 25 dBA ou mais é praticamente inutilizável em ambientes de estúdio profissional.
• 0 dBA é ideal, mas não é uma realidade em microfones(ou ambientes de gravação).

Vamos dar uma olhada em alguns intervalos de valores de dBA de auto-ruído e você pode classificá-los como bons ou ruins!

≤ 10 dBA: ruído extremamente baixo

Com os modernos microfones condensadores de diafragma grande, é possível atingir esses baixos níveis de ruído próprio. Existe algum benefício adicional quanto mais baixo descemos aqui? Bem, normalmente o ruído ambiente em salas de estúdio e outros ambientes de gravação excederá 10 dBA, então o benefício será perdido.

Dito isto, menos de 10 dBA de ruído próprio é realmente notável!

O Rode NT1-A é um condensador de eletreto de diafragma grande que possui um ruído próprio de apenas 5 dBA:

11dBA – 15dBA

Este é o território de muitos condensadores de diafragma grande; bons condensadores de diafragma pequeno e condensadores de tubo de diafragma grande muito bem projetados.

Normalmente, o ruído próprio nesta faixa será imperceptível no ambiente natural de uma sala e não perceptível no contexto de uma mixagem completa.

O Neumann KM 184 é um condensador de diafragma pequeno com classificação de ruído próprio de 13 dBA:

16dBA – 19dBA

Esta é uma boa classificação para microfones mais antigos e quase todos os microfones de estúdio ativos modernos são projetados para estar nessa faixa ou menos.

Esse ruído próprio pode ser ouvido em performances realmente silenciosas, mas, assim como na faixa de 11-15 dBA, ele se perderá em uma mixagem completa rapidamente. Podemos ouvi-lo, mas geralmente não é um problema.

O Behringer C-2 é um microfone de eletreto de diafragma pequeno de grande orçamento e tem uma classificação de ruído próprio de 19 dBA:

20dBA – 23dBA

O auto-ruído aqui é claramente audível. Os microfones na faixa ainda funcionam bem para gravar fontes altas(talvez com menos ganho nos pré-amplificadores). Um esforço consciente deve ser feito para criar uma relação sinal-ruído viável.

No entanto, eu aconselho a não usar esses microfones para trabalho de voz ou capturar outras fontes relativamente silenciosas, pois o ruído será aparente nas gravações.

≥24dBA

Esses microfones podem funcionar bem em situações ruidosas ao vivo, mas normalmente são considerados «inadequados» para aplicações de estúdio.

A relação sinal-ruído

A relação sinal-ruído (SNR) desempenha um papel importante na qualidade de uma gravação.

Expresso em decibéis (dB), o SNR compara o nível de “potência de sinal” com o nível de “potência de ruído”. Quanto maior o SNR, mais verdadeiro o sinal em relação ao ruído do sinal.

Ao falar sobre a qualidade de um sinal de áudio, o SNR desempenha um papel muito importante. Existem muitas maneiras pelas quais o ruído pode entrar em um sinal, e o ruído próprio é, obviamente, um deles.

Portanto, queremos que o ruído do próprio microfone seja mínimo para capturar a gravação mais limpa possível. Capturar áudio limpo geralmente é um jogo de polegadas!

Para ter uma boa ideia da relação sinal-ruído em um determinado nível de som, podemos subtrair o ruído do próprio microfone do nível de pressão sonora captado pelo microfone.

SNR = SPL – SN

Onde

• SNR é a relação sinal-ruído.
• SPL é o nível de pressão sonora no diafragma do microfone.
• SN é o ruído próprio do microfone.

Observe que certamente pode haver outros fatores induzindo ruído no sinal do microfone(interferência eletromagnética, ruído ambiente, ganho do pré-amplificador, etc.), portanto, a equação acima é, na melhor das hipóteses, esperançosa.

Para as especificações do microfone com relação sinal-ruído, o nível de “captação” do microfone é definido para 94 dB SPL(1 Pascal). O SNR é, portanto, a diferença entre 94 dB SPL e a classificação de ruído próprio do microfone.

Muitas vezes, o valor de dBA de ruído próprio é subtraído do valor de dB SPL. Isso não é exatamente exato, mas produz uma classificação SNR aparentemente mais alta.

Fabricantes de microfones respeitáveis, como Neumann, geralmente fornecem valores ponderados A e não ponderados A para sua relação sinal-ruído e valores de ruído próprio do microfone. Vejamos o Neumann KM184, por exemplo:

As classificações de nível de ruído equivalente(auto-ruído) para o Neumann KM184 são fornecidas como 22 dB(CCIR) ou 13 dBA(ponderado A).

Portanto, a relação sinal-ruído do KM184 é dada como 72 dB(CCIR re. 94 dB SPL), calculada como 94 dB – 22 dB = 72 dB.

Alternativamente, o SNR é dado como 81 dBA(A-weighted re. 94 dB SPL), calculado como 94 dB – 13 dBA = 81 dB.

Uma nota sobre ruído em microfones passivos

Conforme discutimos, os microfones passivos(microfones dinâmicos e a maioria dos microfones de fita) não possuem classificações de ruído próprio. Isso ocorre porque eles não possuem amplificadores ativos em seu design.

Por não possuírem amplificadores internos, os microfones passivos produzem naturalmente níveis de sinal mais baixos do que os microfones ativos. Isso significa que um pré-amplificador de microfone normalmente terá que aplicar mais ganho ao sinal de microfone passivo para trazê-lo ao nível de linha do que o sinal de um microfone ativo.

Toda vez que aplicamos ganho a um sinal, corremos o risco de introduzir ruído. Isso vale para amplificadores internos em microfones ativos(que produzem ruído próprio) e também vale para pré-amplificadores de microfone.

Portanto, após o estágio de ganho do pré-amplificador de microfone, o sinal de microfone passivo pode ter tanto ou até mais ruído do que sua contraparte de microfone ativo. Tudo isso depende da quantidade de ganho de pré-amplificador aplicado aos sinais e da «limpeza» desse ganho de pré-amplificador.

perguntas relacionadas

Quais microfones ativos têm menos ruído próprio? Qualquer coisa abaixo de 10 dBA torna o ruído próprio insignificante em comparação com a maioria das outras fontes de ruído ambiente. No entanto, alguns microfones estão bem abaixo desse valor. Aqui estão alguns microfones condensadores de baixo ruído comuns:

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

Quais são todos os fatores que causam ruído em um sinal de microfone?

• Ruído ambiental do ambiente.
• Ruído típico de eletrônica ativa.
• Moléculas aleatórias atingindo o diafragma do microfone.
• Ruído térmico dinâmico da bobina de voz/humbucker(insignificante).
• Interferência do microfone.
• Interferência do cabo do microfone.
• Ruído do pré-amplificador do microfone.