Microfoni – VIII

Microfono Valvolare

Fig. 1 2.jpg

Il microfono valvolare ( fig. 1 ) è nella maggior parte dei casi un microfono con capsula a condensatore ma con pre-amplificazione a valvole.

Quindi non vi è la presenza di un amplificatore per il controllo della sensibilità ed impedenza di uscita come visto per i microfoni a condensatore, ma di una ( maggior parte dei casi ) o batteria di valvole.

Le valvole utilizzate sono Triodi ( vedremo più in dettaglio le varie tipologie di valvole e loro funzionamento in altre argomentazioni ), le quali garantiscono una buona trasparenza e caratteristiche del segnale che le attraversa mantenendo basso il livello di rumore intrinseco ed un’adeguata impedenza di uscita.

Ogni valvola o batteria di valvole, secondo il circuito cosi costruito, necessità di apposita alimentazione ( non standard ), quest’alimentazione non ha il valore a +48 V come visto per i microfoni a condensatore ma può variare tra valori inferiori e maggiori ( dipendente quindi dal tipo di circuito ). Per questo ogni microfono valvolare viene equipaggiato ( come si vede in figura 1 ) con un’alimentatore esterno, il quale ha il compito di generare la giusta tensione di alimentazione per poter far funzionare il circuito valvolare del microfono. Generalmente sono sotto forma di box portatili come quello in figura 1, collegabili all’alimentazione elettrica casalinga ( es. 230 V ), ma a volte si possono trovare anche con trasformatore.

Il collegamento tra alimentatore e microfono è spesso e quasi sempre eseguito tramite connessioni XLR 5 poli e quindi cavi Starquad 5 poli, in cui il pin 1-2-3 è la bilanciatura del segnale, i pin 4-5 vengono invece utilizzati per alimentare la valvola. Si possono trovare comunque anche con più polarità secondo le funzioni previste dal costruttore.

Anche il microfono valvolare si può trovare in varie forme e modelli, dal side-fire all’end-fire, dalle capsule fisse a quelle intercambiabili, come anche quello in figura 2.

Fig. 2 r.jpg     Fig. 3 2017-07-07_11-49-55.png

La bilanciatura del segnale in uscita è eseguita tramite circuito passivo ( trasformatore ) o tramite circuito attivo ( amplificatore ), entrambi con rapporto 1:1 quindi non amplificanti il segnale, attraverso i quali si va a determinare l’impedenza di uscita del microfono, in quanto che oltre a non poter bilanciare, la valvola ha un’impedenza di uscita molto elevata, non adatta ad essere interfacciata con le comuni impedenze di ingresso dei pre-amplificatori microfonici.

La valvola è alloggiata all’interno del corpo pre-amplificatore del microfono come si vede in figura 3.

La valvola è un componente elettrico molto fragile che risente molto degli urti, umidità, invecchiamento, riscaldamento ed interferenze sia elettromagnetiche che elettrostatiche, per tutti questi motivi è un microfono che generalmente non viene utilizzato in ambiente live ma esclusivamente in studio e su supporti ( aste ) fisse, quindi nemmeno come hand-microphone, in quanto che anche il solo movimento del microfono può portare disturbi e malfunzionamenti.

Quando si utilizza questo microfono è necessario aspettare almeno 15 – 20 minuti dopo aver acceso l’alimentatore esterno, in quanto che la valvola ha un tempo di carica lento, ed il suo miglior funzionamento lo ha a regime ( quindi quando calda ), lo stesso discorso vale anche dopo il suo utilizzo, aspettare almeno 15 – 20 minuti dopo lo spegnimento dell’alimentatore esterno prima di muoverlo, in quanto che la valvola ha un tempo di scarica lento ed in quel tempo è molto fragile ( si rischia la rottura ).

n.b. Non provare ad inviare phatom power +48 v direttamente al microfono in quanto che si rischia la rottura della valvola stessa, anche in presenza di un trasformatore di uscita, per i motivi visti nei microfoni a bobina mobile.

 

Specifiche Tecniche

Risposta in Frequenza

Ad oggi la produzione di valvole è molto limitata rispetto ad un tempo, in quanto che i moderni apparati digitali ed amplificatori vari hanno quasi completamente sostituito i sistemi valvolari diffusi prevalentemente prima degli anni 60′-70′, pur essendo poche si riescono ad ottenere valvole molto trasparenti che contribuiscono a dare un suono caloroso ed armonico ( caratteristica tipica della valvola ) mantenendo una risposta discretamente lineare grazie alla capsula a condensatore ed eventuale circuiteria di bilanciamento attiva, come si vede ad esempio nella risposta in figura 4 ).

Fig. 4 2017-07-07_12-15-53

Anche qui come visto anche per quelli a condensatore, dipende molto dalle dimensioni del diaframma mobile, e dal diagramma polare.

Sensibilità

Se il microfono a valvole è con capsula a condensatore, valgono più o meno gli stessi valori visti per quelli a condensatore.

Da 4 – 5 mV a superare i 20 mV.

Max SPL

Anche per la massima pressione sonora sopportata vale lo stesso discorso della sensibilità, solo che la valvola tende a generare più distorsione con minor SPL.

Da circa 120 dBSPL a circa 130 dBSPL.

Impedenza

Come detto l’impedenza è data dalla circuiteria passiva ( trasformatore ) o attiva ( amplificatore ) di uscita, dopo la valvola. Ed è la stessa ritrovabile nei microfoni a condensatore.

In media dai 150 Ω ai 250 Ω, ma se ne possono trovare anche a 50 Ω e 300 Ω.

Self Noise o ENL ( Equivalent Noise Level ):

La valvola per sua natura tende a generare un rumore più elevato rispetto al trasformatore e amplificatore, per questo il rumore intrinseco del microfono è leggermente superiore a quello a condensatore.

Da circa 20 dB a circa 30 dB.

SNR:

Lo stesso discorso visto per il Self Noise vale anche per il Signal to Noise Ratio.

Da circa 70 ad 80 dB.

 

Microfoni Ultradirezionali

Il microfono ultradirezionale è una tipologia di microfono costruita per ottenere un diagramma polare molto direttivo, più di ogni altro diagramma polare visto fino ad ora.

Questo a scapito di una peggior qualità finale per via come vedremo, delle forti interferenze che si vanno a creare per la cancellazione del suono garantendo un elevato indice di direttività, consentendo il suo utilizzo per riprese focalizzate ed isolate su punti ben precisi e determinati, potendo escludere dalla ripresa tutti i segnali e rumori non deisderati.

Questa tipologia di microfoni trova il suo più largo impiego nel cinema, per parlato in conferenze e convegni, grazie al fatto di poter parlare a distanza senza perdita eccessiva di segnale, per riprese a distanza e d’ambiente.

Visti gli impieghi ed utilizzi la capsula di un microfono ultradirezionale è generalmente sempre a condensatore.

Esistono due tipologie fondamentali di microfoni ultradirezionali:

  • Parabola
  • Shotgun

 

Parabola

Il microfono a parabola o parabolico ( fig. 5 ) prende il nome dal metodo costruttivo di cui è composto, e cio’è da un microfono a condensatore pre-polarizzato o ad alimentazione esterna tramite batteria integrata ( pila alcalina 9 v ), ( i più moderni hanno batterie al litio da circa 3 v ), montato su di una superficie riflettente come da figura 5 e 6.

Fig. 5 p051_0_01_01.jpg Fig. 6 2017-07-07_15-25-03.png

E’ in assoluto il microfono più direzionale e sensibile che esiste in quanto che tramite principio di funzionamento riesce ad isolare e catturare suoni provenienti anche da 1 Km ed oltre di distanza. E’ un tipo di microfono mobile generalmente per trasporto a mano, si nota anche dall’impugnatura presente in figura 5.

La sua direzionalità avviene grazie alla presenza della parabola che grazie alla forma concava e riflettente, coinvoglia tutti i segnali riflessi su di essa verso un punto centrale in cui vi sarà la presenza della capsula microfonica ( con diagramma polare definito dal costruttore, generalmente direzionale cosi da focalizzare la ripresa solo sulla parte anteriore ).

Come si vede dalla figura 6 la forma della parabola e posizione della capsula microfonica consentono di coinvogliare tutte le riflessioni verso il diaframma microfonico.

n.b. Prima di ogni ripresa fare quindi sempre ben attenzione a posizionare correttamente la capsula microfonica, facile il suo spostamento per urti accidentali, spostamenti e cause naturali.

Viene quasi sempre accompagnato con un’ascolto binaurale in cuffia via cavo ( fig. 5 ) per poter avere sempre un pre-ascolto in mobilità di ciò che il microfono sta riprendendo in quel momento, in modo da direzionarlo precisamente verso il focus desiserato.

Se come pregio ha il fatto di poter catturare suoni a distanze maggiori di qualsiasi altro microfono, il suo principale difetto è l’imprevedibilità, in quanto essendo molto direttivo e sensibile, durante il suo posizionamento a ricercare il focus desiderato è possibile incontrare facili sbalzi di pressione sonora tra valori alti e bassi in base al rumore ambientale e posizionamento della parabola. Per questo e visto il tipo di ascolto in cuffia, modelli più professionali sono spesso equipaggiati con auto-limiter che in caso di pressiona sonora oltre un determinato limite impostabile dall’utente o pre-impostato dalla casa costruttrice, ne limita gli sbalzi a valori contenuti per prevenzione contro i danni uditivi.

Questo microfono è molto utile per la montagna, il mare e in tutti i posti in cui si voglia ascoltare anche il minimo rumore, trova impiego anche in campi quali birdwatching (studio ed osservazione di volatili), studio della natura attraverso l’ascolto e registrazione dei suoni ( spesso è possibile prelevare l’uscita da inviare ad un dispositivo di registrazione ), catturare audio per riprese video e documentari, caccia, soft-air, operazioni di ricerche e salvataggio.

I migliori hanno un microfono a condensatore lineare generalmente da 100 hz a 15 Khz ( più che sufficente per gli scopi precedentemente visti ), ed una parabola con un raggio minimo di 30 cm.

Larghezza Parabola 30 cm = ripresa fino a circa 100 m

Larghezza Parabola 50 cm = ripresa fino a circa 1500 m

Sono microfoni scadenti in bassa frequenza in quanto le dimensioni della parabola non sono sufficentemente grandi da presentarsi come ostacolo per la riflessione del suono a quelle frequenze. Quindi più la parabola è grande e più sarà efficente anche in bassa, però richiederà un allontamento della capusla microfonica per poter riprendere le riflessioni sul punto di incontro centrale, a scapito di un impoverimento delle alte frequenze.

Come si vede è un microfono non adatto per riprese musicali.

Alcune parabole sono equipaggiate da una doppia capsula a condensatore per una ripresa ed ascolto stereo binaurale.

L’evoluzione della parabola in termini più pratici anche per applicazioni musicali è lo Shotgun, e la risposta polare del suo diagramma polare è molto simile a quella della parabola.

 

Shotgun

Lo Shotgun ( fig. 7 ) detto anche microfono a condensazione per il tipo di funzionamento, è sempre un microfono con capsula a condensatore a polarizzazione esterna ( generalmente a +48 v ) o pre-polarizzata. A differenza della parabola ha un limite di ripresa ( per quelli moderni ) non superiore ai 10 – 20 metri di distanza dalla sorgente prima di perdere le capacità di focus del suo diagramma polare. E’ detto Shotgun proprio perchè il suo design costruttivo ricorda la canna di un fucile.

Fig. 7 DPA-microphones-4017B-shotgun-microphone

Il principio di funzionamento è quello in figura 8, in cui il diaframma mobile è posto generalmente in fondo alla bocca di uscita della canna del microfono, consentendo cosi al suono di attraversare il condotto sia direttamente, che fuori asse, che per riflessione grazie ad una serie di fori laterali, attenuandosi lateralmente per via dell’interposizione di materiali assorbenti prima di raggiungere il diaframma mobile, oltre alle riflessioni ed interferenze costruttive e distruttive che si generano all’interno del condotto stesso.

Fig 8 2017-07-07_17-15-50.png

La distribuzione, numero e dimensione dei fori, incidono nel determinare il diagramma polare e caratteristiche tecniche del microfono.

Cosi facendo si aumenta notevolmente la direttivià del diagramma polare del microfono ( fig. 9 ), a scapito però di forti lobi posteriori causa della dimensione e forma del microfono stesso e dei ritardi di fase imposti dai materiali assorbenti, che in certi punti di coda posteriore e laterale incrociano suono diretto e riflesso in fase.

Fig. 9 shotgun-microphone-pickup-pattern-320x320

In comparazione la parabola presenta una coda posteriore molto più attenuata.

Questa categoria di microfoni è adatta principalmente per riprese ambientali ( cinema, tv, documentari, ) ma anche riprese musicali ( a distanza, d’accento ).

Ce ne sono di tutte le tipologie e lunghezze ( fig. 10 ), ( più la canna è lunga e più avrà direttività a scapito di una coda posteriore maggiore ).

Fig. 10 shotguns_edited-2

La connessione di uscita di questi microfoni può essere a Jack o mini-jack TRS o XLR 3 poli ( a seconda del tipo di utilizzo che se ne deve fare, come ad esempio come vedremo alloggiato su telecamere per la registrazione audio di un video, la quale telecamera può avere appunto diverse tipologie di connessioni di ingresso ), cosi che ha differenza delle parabole, possono anche essere interfacciati con pre-amplificatori ed outboard esterni per la manipolazione, registrazione e mixaggio.

n.b. Se non si necessità di riprese a grandi distanze optare sempre per canne corte in modo da avere una coda posteriore più contenuta ed un focus direzionale verso la sorgente migliore.

Alcuni modelli hanno la capsula-canna intercambiabile per ottenere differenti diagrammi polari e/o differenti timbri sonori con l’utilizzo di differenti pre-amplificatori, come questo mini-shotgun in figura 11.

Fig. 11 product_detail_x1_desktop_square_louped_me_64_01_sq_vocal_sennheiser.png

Altri presentano anche la possibilità di inserire filtri e pad ( fig. 12 ) come visto anche per i microfoni a condensatore.

Fig. 12 13rode.png

Come si vede dalla figura 11 ma anche dalla figura 13, alcuni costruttori utilizzano gli shotgun ma nella realizzazione di diagrammi polari meno direttivi, come il cardioide, supercardioide ed ipercardioide.

 

Fig. 13 product_detail_x1_desktop_square_louped_me_66_01_sq_vocal_sennheiser

Questi sono i più utilizzati e diffusi in ambito cinematografico e tv, in cui l’ultradirezionalità è troppo selettiva, l’utilizzo di una costruzione del microfono direzionale sul modello shotgun, garantisce il mantenimento costante del diagramma polare dato, al variare degli angoli di ripresa e frequenza maggiore rispetto ai comuni microfoni visti fino ad ora.

In figura 14 la comparazione tra un diagramma polare supercardioide di un microfono shotgun ed uno supercardioide di un comune microfono dinamico a bobina mobile.

Fig. 14 2017-07-07_18-23-56.png

In figura 14 si vede chiaramente come la configurazione shotgun riesca a mantenere una più costante direttività anche in medio-bassa frequenza, ed una addirittura maggiore direttività in alta ( con riferimento del diagramma polare supercardioide ad 1 Khz ), rispetto al diagramma polare di un comune microfono dinamico a bobina mobile.

 

Specifiche Tecniche

Anche in questo caso le specifiche sono molto simili a quelle dei microfoni a condensatore, visto la presenza della capsula a condensatore.

Risposta in Frequenza

20-20.000 hz i migliori ( anche in questo caso dipendente dal diagramma polare ), un’esempio di risposta in frequenza in figura 14.

Fig. 14 ddicate-4017B-frequency-response-DPA.jpg

Da questa risposta in frequenza si nota come in asse il microfono risponda in modo discretamente lineare per una banda di frequenze molto ampia, mentre via via che ci si sposta dall’asse si nota come l’efficenza della direzionalità faccia attenuare la sensibilità del microfono modificandone anche la sua risposta.

Max SPL

da circa 125-130 dBSPL a 150 dBSPL.

Sensibilità

da 15 mV/Pa a circa 50 mV/Pa

Impedenza

da circa 50 Ω a 250-300 Ω.

Self Noise o ENL ( Equivalent Noise Level ):

In media dai 15 dB ai 30 dB

SNR:

In questo caso rispetto ai microfoni a condensatore la presenza del condotto ( canna ) genera un rumore complessivo che abbassa il valore dinamico di qualche dB.

Da circa 75 ai 85 dBSPL in media.

 

Altro sui Microfoni:

Microfoni – I ( Principio di Funzionamento, Tipologie di Microfoni, Microfoni di Ripresa, Diagrammi Polari )

Microfoni – II ( Altri Diagrammi Polari )

Microfoni – III ( Caratteristiche Polari, End e Side Fire, Wired e Wireless, Diaframma Mobile, Altre tipologie di Diaframma )

Microfoni – IV ( Microfoni di Velocità e Spostamento, Larsen e Feedback, Posizionamento di Monitor, Effetto Prossimità, Comb Filtering, Doppio Diaframma Mobile, Sospensioni Mobili )

Microfoni – V ( Categorie dei Microfoni di Ripresa, Microfoni Analogici, Cenni Storici, Microfoni a Carbone, Microfoni Piezoelettrici, Microfoni Ceramici )

Microfoni – VI ( Microfoni a Nastro, Microfoni Dinamici )

Microfoni – VII ( Microfoni a Condensatore )

Microfoni – IX ( Microfoni PZM, Boundary Layer, Gooseneck )

 

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