O que é um microfone bidirecional ou figura 8?

O padrão polar de microfone bidirecional(também conhecido como figura 8) é um dos três principais tipos de padrões polares(junto com omnidirecional e cardióide). Compreender os meandros do padrão bidirecional e como ele é alcançado nos microfones o ajudará a estabelecer uma base sólida para sua compreensão dos padrões polares de microfones e microfones em geral.

O que é um microfone bidirecional ou figura 8?

Um microfone bidirecional tem um padrão de captação polar figura 8. É igualmente sensível aos sons da frente e de trás enquanto rejeita sons de seus lados(anel de silêncio). O som capturado no captador frontal é de polaridade oposta ao som capturado na parte traseira.

Neste artigo aprofundado, discutiremos o padrão polar do microfone bidirecional em detalhes para responder a quaisquer perguntas que você possa ter sobre microfones bidirecionais ou figura-8.

O padrão polar bidirecional

Uma imagem vale mais que mil palavras. Vamos começar com um diagrama do padrão polar do microfone bidirecional da figura 8:

O padrão polar bidirecional(muitas vezes referido como figura 8) é simetricamente sensível aos sons da frente e de trás enquanto rejeita os sons dos lados. Como podemos ver acima, o gráfico do padrão de resposta polar se parece com a figura 8.

O padrão polar bidirecional é baseado na forma mais verdadeira do princípio do gradiente de pressão. Isso basicamente significa que ambos os lados do diafragma do microfone estão igualmente expostos à pressão sonora externa.

Assim, uma onda sonora da frente do microfone atingiria a frente e depois a parte de trás do diafragma da mesma forma que uma onda de som igual da parte de trás ou do microfone atingiria a parte de trás e depois a frente do diafragma.

A única diferença entre a parte frontal e traseira do diafragma bidirecional é a polaridade do eventual sinal do microfone. Os sons reagem com a frente do diafragma em polaridade positiva enquanto reagem com a parte traseira do diafragma em polaridade negativa.

Os sons vindos dos lados diretos de um microfone bidirecional(90° e 270° no gráfico de padrão polar) atingem ambos os lados do diafragma com igual amplitude e polaridade oposta e se cancelam. Isso explica os pontos nulos e o «anel de silêncio» ao redor de um microfone bidirecional.

O padrão bidirecional ideal tem um ângulo de aceitação de aproximadamente 120° diretamente no eixo dianteiro e traseiro. Isso significa que, idealmente, o som só começará a decair(cerca de 6dB) quando a fonte sonora estiver 60° fora do eixo. É também aqui que a coloração fora do eixo começa a se tornar aparente e a especificação de resposta de frequência do microfone fica comprometida.

Generalidades e características do microfone bidirecional

Simetricamente sensível ao som da frente e de trás

O microfone bidirecional é projetado com ambos os lados do diafragma igualmente expostos à pressão sonora. Assim, o microfone bidirecional é igualmente(simetricamente) sensível aos sons da frente e de trás, de acordo com a posição de seu diafragma.

A frente captura o som com polaridade positiva enquanto a traseira captura o som com polaridade negativa

A amplitude positiva de uma onda sonora(um aumento na pressão sonora) na frente do diafragma bidirecional causará uma amplitude positiva no sinal do microfone. Por outro lado, a amplitude positiva de uma onda sonora(um aumento na pressão sonora) e a parte traseira do diafragma bidirecional causarão uma amplitude negativa no sinal do microfone.

Isso ajuda a explicar os pontos nulos ou «anel de silêncio» nas laterais do microfone bidirecional. As ondas sonoras dos lados do microfone atingem ambos os lados do diafragma com igual amplitude e polaridade oposta.

Pontos nulos nas laterais(90° e 270°)

Como acabamos de mencionar, os sons vindos das laterais de um microfone bidirecional acabarão atingindo a frente e a parte de trás do diafragma ao mesmo tempo e com a mesma fase/amplitude.

Imagine duas forças iguais, mas opostas, empurrando o diafragma. As ondas sonoras se cancelam, criando efetivamente um «ponto nulo» em ambos os lados do microfone bidirecional.

Essas direções laterais são mostradas como 90° e 270° no gráfico de resposta polar 2D.

Outra maneira de pensar nisso é que a frente do diafragma produz sinais de microfone de polaridade positiva, enquanto a parte traseira do diafragma produz um sinal de microfone de polaridade negativa. Os sons que atingem o microfone de um lado aplicam a mesma amplitude, mas a polaridade oposta, resultando em nenhum sinal do microfone.

Anel de silêncio ao redor dos lados do diafragma bidirecional

Aplicando os dois pontos acima ao espaço 3D, descobrimos que na verdade não existem «pontos» ou eixos nulos. Em vez disso, há um anel de rejeição de um «anel de silêncio» ao redor do microfone bidirecional típico.

Os sons provenientes e indo para um microfone bidirecional do anel mudo atingirão efetivamente ambos os lados do diafragma ao mesmo tempo e serão cancelados.

Exibe a maior quantidade de efeito de proximidade de qualquer padrão polar

De um modo geral, os microfones bidirecionais exibem mais efeito de proximidade do que qualquer outro padrão polar de microfone.

Isso ocorre porque ambos os lados do microfone estão igualmente abertos à pressão sonora externa e, portanto, a diferença de fase de uma onda sonora entre cada lado do diafragma é reduzida em relação à diferença de amplitude da onda sonora.

Em frequências mais baixas, isso causa um grande aumento na resposta de graves à medida que a fonte de som se aproxima do microfone.

Sensível a paradas de vogais

O microfone bidirecional funciona com base no princípio do gradiente de pressão. Uma vez que ambos os lados do diafragma estão abertos à pressão sonora, a energia oclusiva da fala humana pode facilmente sobrecarregar o microfone e causar um «estalo».

Quando a energia explosiva sai da boca de alguém, ela cria uma grande quantidade de pressão seguida por uma queda acentuada na pressão(como uma rajada de vento). À medida que a plosiva passa ao redor do microfone, a diferença de pressão entre a parte frontal e traseira do diafragma do microfone aumenta acentuadamente, causando sobrecarga e «pop».

Parece bastante natural à distância da fonte de som

A uma distância razoável onde o efeito de proximidade não colore muito o som, o microfone bidirecional soa bastante natural.

Seu captador traseiro captura grande parte da ambiência do ambiente acústico. Se o microfone bidirecional estiver apontado para a fonte de som pretendida, o captador traseiro geralmente captará importantes reflexões iniciais da sala. Isso aumenta a «realidade» do som.

O microfone bidirecional típico também é muito consistente em sua resposta polar. Isso significa que falta coloração fora do eixo, o que torna o som do microfone mais natural.

Ganho baixo antes do feedback se um monitor estiver diretamente na frente ou atrás

Os microfones bidirecionais possuem lóbulos simétricos de sensibilidade na parte frontal e traseira de um microfone bidirecional. Por causa disso, esses microfones não são adequados para o clássico «posicionamento cardióide» no reforço de som ao vivo.

Colocar um monitor atrás de um microfone bidirecional é uma maneira segura de obter muito feedback do microfone.

Alto ganho antes do feedback se os monitores estiverem ao lado

No entanto, colocar monitores ou alto-falantes diretamente nas laterais de um microfone bidirecional funcionará surpreendentemente bem para rejeição de feedback, dando ao microfone uma grande quantidade de ganho antes do feedback.

No entanto, a colocação lateral de monitores não é um método muito eficaz. Portanto, microfones bidirecionais geralmente não são usados ​​para vocais ao vivo.

Torna-se mais direcional em frequências mais altas

Como todos os microfones, os microfones bidirecionais tornam-se mais direcionais em frequências mais altas.

Dito isso, esse padrão de microfone geralmente é muito consistente. Veremos exemplos disso em nossa seção de exemplos de microfone bidirecional.

Padrão polar padrão de microfones de fita

A grande maioria dos microfones bidirecionais e de fita e a grande maioria dos microfones de fita são bidirecionais.

O design típico do elemento de fita apresenta um diafragma de fita com gradiente de pressão real igualmente exposto à pressão sonora na parte frontal e traseira.

Só pode ser encontrado em microfones de endereço lateral

Como ambos os lados do diafragma do microfone bidirecional devem ser expostos uniformemente, o design do microfone deve ser na direção lateral.

Simplesmente não há como criar uma abertura perfeitamente simétrica com um design de top drive.

A forma mais verdadeira do princípio do gradiente de pressão em microfones de diafragma único

Todos os microfones direcionais funcionam no princípio do gradiente de pressão, onde ambos os lados do diafragma do microfone estão abertos à pressão sonora.

No entanto, o padrão polar bidirecional é a «forma verdadeira» porque ambos os lados do diafragma bidirecional estão igualmente abertos à pressão sonora externa.

Como o padrão polar bidirecional é alcançado?

O padrão polar bidirecional(figura 8), em geral, é obtido com a verdadeira forma do princípio do gradiente de pressão.

O gradiente de pressão é um princípio acústico que tem os dois lados do diafragma do microfone expostos à pressão sonora externa. O movimento do diafragma, portanto, é o resultado da diferença de pressão entre os lados frontal e traseiro do diafragma.

Em outras palavras, a amplitude, a fase e o ângulo de incidência das ondas sonoras externas desempenham um papel na direcionalidade do microfone de gradiente de pressão.

O padrão polar bidirecional mais ideal é o resultado da forma mais verdadeira do princípio do gradiente de pressão, onde ambos os lados do diafragma do microfone são igualmente expostos à pressão sonora externa.

O microfone de fita dinâmico típico funciona no princípio do gradiente de pressão verdadeiro e, portanto, possui um padrão polar bidirecional verdadeiro.

Como o padrão polar bidirecional é obtido em microfones de vários padrões?

Em microfones de vários padrões, geralmente não é prático adicionar um elemento de gradiente de pressão real apenas para obter uma opção bidirecional.

A verdade é que a grande maioria dos microfones multi-padrão usa uma cápsula de membrana dupla com diafragmas back-to-back, ou alternativamente, duas cápsulas back-to-back. Esses diafragmas/cápsulas terão padrões cardióides.

Assim, para adquirir um padrão polar bidirecional de dois elementos cardióides consecutivos, o microfone multipadrão é conectado para emitir os sinais de dois microfones com amplitude igual, mas polaridade oposta.

A combinação dos sinais do microfone dessa maneira produz um padrão polar bidirecional ou figura 8, cancelando os sons dos lados(90° e 270°) e capturando os sons simetricamente para a frente e para trás, mas em polaridades inversas.

Quando você deve usar um microfone bidirecional?

Microfones bidirecionais, na minha opinião, são subutilizados. A principal razão pela qual vejo microfones bidirecionais sendo usados ​​é porque microfones de fita são usados ​​e o padrão bidirecional é padrão em microfones de fita.

Se você está procurando motivos para conectar esse microfone de fita bidirecional(além dos benefícios de usar uma fita) ou para ativar o botão bidirecional em seu microfone multipadrão, aqui estão algumas aplicações para o microfone bidirecional:

Melhores aplicativos para microfones bidirecionais

• Quando a rejeição lateral máxima é necessária.
• Ao gravar uma conversa com um microfone de pessoas sentadas uma em frente à outra.
• Para efeito de proximidade máximo.
• Para capturar menos espaço, mas ainda gravando as reflexões iniciais da parte de trás do microfone.
• Para gravar informações “laterais” que são completamente canceladas quando a mixagem estéreo é adicionada ao mono.

Há também situações em que os microfones bidirecionais não funcionam tão bem. Esses aplicativos incluem o seguinte:

Quando você não deve usar um microfone bidirecional?

• Enfrentando monitores dobráveis ​​em situações de reforço de som ao vivo.
• Quando o efeito de proximidade não é desejado.
• Para conectar ou isolar fontes de som únicas em ambientes ruidosos.

Exemplos de microfones bidirecionais

Royer R-121

O Royer R-121 é o microfone principal da Royer Labs e um dos microfones de fita mais conhecidos do mercado atualmente. Como a maioria dos microfones de fita, o R-121 possui um padrão polar bidirecional e, como todos os microfones bidirecionais, possui uma direção lateral. O Royer R-121 tornou-se muito comum em estúdios ao redor do mundo por seu incrível som natural em quase todos os instrumentos(e especialmente gabinetes de guitarras elétricas).

Gráfico de Resposta Polar Royer R-121

Como podemos ver acima, o Royer R-121 tem uma típica resposta polar bidirecional. Observe que seu anel lateral de rejeição é consistente com os pontos nulos em 90° e 270° em todas as frequências dadas.

Como esperado, o R-121 se torna um pouco mais direcional à medida que as frequências do som aumentam. No geral, porém, este microfone Royer exibe uma resposta polar muito consistente.

SAA R84

O AEA R84 é o primeiro microfone da Audio Engineering Associates e é a melhor recriação do lendário RCA 44-BX. É um microfone de fita de endereço lateral com padrão polar bidirecional. Com o surgimento da gravação digital limpa ou brilhante, veio o ressurgimento de microfones de fita quentes e com som natural. O AEA R84 traz de volta a lenda do RCA 44-BX original em um momento em que os microfones de fita são mais procurados do que nunca.

O gráfico de resposta polar AEA R84

O gráfico de resposta polar do AEA R84 é uma verdadeira obra de arte. Este microfone apresenta consistência impecável de 200 Hz a 10.000 Hz.

Como em todos os verdadeiros padrões polares bidirecionais, existem pontos nulos em 90° e 270° e as sensibilidades frontal e traseira são perfeitamente simétricas.

Repolho 4038

O Coles 4038 é um lendário microfone de fita projetado pela British Broadcasting Corporation na década de 1950. É um microfone de fita bidirecional de endereço lateral. O 4038 ainda está em produção pela Coles Electroacoustics e ainda é apreciado como microfone de transmissão e cavalo de batalha no ambiente de estúdio.

Gráfico de Resposta Polar Coles 4038

O Coles 4038 é um microfone com o gráfico de padrão polar acima. Como o padrão bidirecional geral é tão consistente, o padrão polar dos primeiros Coles 4038 pode nunca ter sido medido em várias frequências pela BBC ou pela Coles Electroacoustics.

AKGC411

O AKG C 411 é comercializado como um captador de instrumento para violões, violinos, bandolins e outros instrumentos de cordas. Este «captador de instrumento» é um condensador de eletreto de direção lateral com um padrão polar bidirecional. O C 411 é um dos poucos microfones sem fita de padrão múltiplo que possui um padrão polar bidirecional.

Gráfico de resposta polar AKG C 411

À primeira vista, essa resposta polar é extremamente confusa. É um gráfico dividido, mostrando 125 Hz – 1 kHz à esquerda e 2 kHz – 16 kHz à direita.

A parte interessante deste gráfico é que ele não tem simetria frontal ou traseira e não há legenda para a linha tracejada. Por que é isso?

Pois bem, o captador de instrumentos C 411 possui um diafragma condensador que, ao contrário de um diafragma de fita padrão, não funciona na forma mais verdadeira do princípio do gradiente de pressão(ambos os lados não estão igualmente expostos à pressão sonora externa).).

Portanto, embora C 411 exiba um padrão polar bidirecional, ele não é simétrico. A linha tracejada representa a parte de trás do captador do instrumento, enquanto a linha sólida representa a frente.

Sennheiser MKH 30

O Sennheiser MKH 30 é um dos poucos microfones condensadores bidirecionais do mercado. É um microfone de endereço lateral que possui uma cápsula de RF simétrica. Ele traz as melhores qualidades de um microfone condensador(resposta de frequência estendida e resposta transiente precisa) para um verdadeiro microfone de gradiente de pressão bidirecional.

Gráfico de resposta polar Sennheiser MKH 30

A resposta polar do Sennheiser MKH 30 também é mostrada em um diagrama dividido. Vemos as frequências mais baixas à esquerda e as frequências mais altas à direita.

O MKH 30 exibe um padrão polar bidirecional lindamente consistente, embora não seja um verdadeiro microfone de fita com gradiente de pressão.

Todos os diferentes padrões polares de microfone

Aqui está uma lista de todos os diferentes padrões polares que você provavelmente encontrará ao usar microfones:

• Padrão de resposta polar omnidirecional – Capta o som igualmente em todas as direções.

• Padrão de resposta polar bidirecional ou Figura 8 – Capta o som simetricamente na frente(0°) e atrás(180°) com sensibilidade igual, mas polaridade oposta. Padrões bidirecionais possuem pontos nulos em seus lados(90° e 270°), o que produz um «anel de silêncio» no espaço 3D. Seu padrão polar parece uma figura 8 2D.

• Padrão de Resposta Cardioide: Padrão unidirecional com ponto nulo na parte traseira(180°) e diminuição de aproximadamente 6 dB na sensibilidade nas laterais(90° e 270°) em relação ao eixo(0°).

• padrão unidirecional com uma resposta no eixo mais estreita do que o cardióide «regular». Nulo aponta em 127° e 233°, produzindo um «cone de silêncio». Há uma diminuição de cerca de 10dB na sensibilidade em seus lados(90° e 270°) e uma sensibilidade do lóbulo traseiro com 10dB a menos de sensibilidade(a 180°) em relação ao eixo(0°).

• Padrão de resposta polar hipercardióide: padrão unidirecional semelhante ao supercardióide com uma resposta no eixo mais estreita do que o cardióide «regular». Pontos nulos em 110° e 250°, produzindo um «cone de silêncio». Há uma diminuição de cerca de 12dB na sensibilidade em seus lados(90° e 270°) e um lóbulo traseiro de sensibilidade com 6dB a menos de sensibilidade(a 180°) em relação ao eixo(0°).

• Padrão de Resposta Cardioide Polar Subcardioide ou Amplo: Um padrão unidirecional com uma resposta mais ampla do que o cardioide “regular”. Você pode pensar no subcardioide como um meio-termo entre o cardioide e o omnidirecional.

• Padrão de resposta lobar ou shotgun: Extensão dos padrões polares supercardioide e hipercardioide. O uso de um tubo de interferência na frente de um cartucho que já é altamente direcional produz o padrão de espingarda/lobar extremamente direcional. Esses padrões geralmente têm um lobo posterior de sensibilidade e às vezes até pequenos lobos laterais de sensibilidade.

• O padrão polar hemisférico encontrado em microfones de zona de limite e pressão. Esses padrões são obtidos colocando a cápsula do microfone nivelada com uma superfície plana e, em seguida, colocando o microfone em uma superfície/limite dentro de um espaço acústico. As próprias cápsulas podem ter qualquer padrão polar, embora as cápsulas omnidirecionais sejam frequentemente preferidas.

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Um microfone unidirecional é mais sensível ao som em apenas uma direção, conhecida como seu «eixo». Esses microfones são menos sensíveis e podem até rejeitar completamente sons fora do eixo. Cardióide é o padrão unidirecional mais popular, embora existam muitos outros, incluindo:

Qual é o padrão polar de um microfone shotgun?

Os microfones Shotgun são os microfones mais direcionais do mercado. Suas cápsulas são tipicamente supercardioides ou hipercardioides. No entanto, esses padrões de cápsula são aprimorados por tubos de interferência, que reduzem seus padrões polares ao que é conhecido como padrões polares de espingarda.