Micrófonos: tipos, patrones polares y cómo microfonear instrumentos

Todo lo que escuchas grabado, de un disco de Bach a un pódcast, empezó en un micrófono. Es el primer eslabón de la cadena de audio y, probablemente, el que más influye en el resultado: ningún procesado posterior recupera lo que el micrófono no captó bien. Elegir el tipo adecuado, orientarlo y colocarlo a la distancia correcta es tan musical como elegir un arco o una caña.

En este artículo verás cómo funciona un micrófono por dentro, qué significan sus especificaciones, qué es un patrón polar y cómo se colocan los micrófonos para grabar instrumentos y conjuntos en estéreo.

¿Qué es un micrófono? La transducción

Un micrófono es un transductor: convierte una forma de energía en otra. En su interior hay un diafragma, una membrana muy fina que se mueve con las variaciones de presión sonora. Un mecanismo convierte ese movimiento en una tensión eléctrica que reproduce, en su forma, la onda de presión.

Las señales son pequeñísimas. Una conversación a un metro produce unos 60 dB SPL, es decir, una presión eficaz de apenas 0,02 Pa, unas dos diezmillonésimas de la presión atmosférica. Con esa presión, el micrófono entrega entre unas centésimas y unas décimas de milivoltio, y por eso necesita un preamplificador que eleve la señal antes de digitalizarla.

Tipos de micrófonos

Micrófono dinámico (de bobina móvil)

El diafragma lleva pegada una bobina de hilo fino que se mueve dentro del campo de un imán. Al moverse, se induce en ella una tensión (ley de Faraday). Es el mismo principio que un altavoz, pero al revés.

• Ventajas: robusto, barato, no necesita alimentación y aguanta niveles enormes sin distorsionar.
• Inconvenientes: la bobina añade masa al diafragma, así que responde peor a los transitorios rápidos y a los agudos más altos. Es poco sensible.
• Usos típicos: voz en directo, caja y toms de batería, amplificadores de guitarra, metales muy cerca.

Micrófono de condensador

El diafragma, metalizado y muy ligero, es una de las placas de un condensador; la otra es una placa fija perforada situada a pocas décimas de milímetro. Cuando la presión mueve el diafragma cambia la distancia entre placas y, con ella, la capacidad:

$$C = \frac{\varepsilon \, A}{d}$$

• $C$: capacidad (F).
• $\varepsilon$: permitividad del aire (F/m).
• $A$: superficie de las placas (m²).
• $d$: distancia entre placas (m).

Si las placas tienen una carga fija, un cambio de $C$ se traduce en un cambio de tensión. Para mantener esa carga, el micrófono necesita una tensión de polarización y un pequeño preamplificador interno, y por eso requiere alimentación. En los micrófonos electret, la carga está «congelada» en un material polarizado de forma permanente, pero el preamplificador interno sigue necesitando corriente.

• Ventajas: gran sensibilidad, respuesta extendida y detallada en agudos, buena respuesta a los transitorios.
• Inconvenientes: más delicado, sensible a la humedad y a los golpes; recoge también más ruido de la sala.
• Usos típicos: voz en estudio, cuerda, piano, guitarra acústica, coros y orquesta, micrófonos de ambiente y de medida.

Se distinguen los de diafragma grande (unos 25 mm o más), habituales en voz, y los de diafragma pequeño (unos 12-13 mm), más precisos fuera del eje y preferidos para instrumentos acústicos y parejas estéreo.

Micrófono de cinta

Una cinta de aluminio corrugado, de pocas micras de espesor, cuelga entre los polos de un imán y hace a la vez de diafragma y de conductor. Es un transductor electrodinámico, como el dinámico, pero con una masa móvil mínima. La cinta está abierta por delante y por detrás, así que su patrón natural es la figura de ocho.

Suena suave, con agudos redondeados, y se lleva muy bien con metales, cuerdas y amplificadores de guitarra. Los modelos clásicos son pasivos y muy poco sensibles, y la cinta es frágil: un golpe de aire (un soplido, un portazo) puede estirarla.

Tipo	Principio	Alimentación	Sensibilidad típica	Puntos fuertes
Dinámico	Bobina móvil en un imán	No	1,5-3 mV/Pa	Robustez, nivel máximo muy alto
Condensador	Variación de capacidad	Sí (phantom)	10-40 mV/Pa	Detalle, agudos, transitorios
Electret	Condensador con carga permanente	Sí (baja tensión)	Muy variable	Tamaño y precio
Cinta (pasivo)	Cinta conductora en un imán	No	≈ 1-2 mV/Pa	Suavidad, figura de ocho natural

Las especificaciones de un micrófono

Sensibilidad

La sensibilidad es la tensión que entrega el micrófono con una presión de 1 Pa (94 dB SPL) a 1 kHz. Se da en mV/Pa o en dB respecto a 1 V/Pa (dBV):

$$S_{\text{dBV}} = 20 \log_{10}\left(\frac{S}{1\ \text{V/Pa}}\right)$$

Un condensador de 20 mV/Pa tiene −34 dBV; un dinámico de 2 mV/Pa, −54 dBV. Son 20 dB de diferencia: para el mismo sonido, el dinámico necesita 20 dB más de ganancia en el previo. Por eso los dinámicos poco sensibles, con fuentes suaves, piden previos silenciosos. El cálculo en decibelios es el mismo que ves en decibelios, con la tensión en el lugar de la presión.

Respuesta en frecuencia

La respuesta en frecuencia indica cómo varía la sensibilidad con la frecuencia. Un micrófono de medida es plano de 20 Hz a 20 kHz dentro de ±1 dB. Muchos micrófonos de voz tienen a propósito un realce de presencia entre 3 y 6 kHz, que da inteligibilidad, y un corte de graves para reducir golpes y ruidos de manipulación.

Ruido propio y nivel máximo

El ruido propio es el nivel equivalente del siseo que genera el micrófono en silencio, en dB(A) SPL. Un buen condensador de estudio está en torno a 5-15 dB(A); si quieres grabar un clave o un guitarrista suave a cierta distancia, este dato importa. El nivel máximo (SPL máximo) es el nivel a partir del cual la distorsión supera un límite, normalmente el 0,5 % o el 1 %. Entre ambos queda el rango dinámico del micrófono.

La alimentación phantom de 48 V

Los condensadores reciben la alimentación por el mismo cable XLR balanceado que lleva la señal. La mesa aplica +48 V a los dos conductores de señal (pines 2 y 3) a través de resistencias de 6,8 kΩ, y el retorno va por la malla (pin 1). Como la tensión es igual en los dos conductores, la entrada balanceada del previo la ignora y solo amplifica la diferencia, que es el audio. De ahí el nombre de alimentación «fantasma». La norma IEC 61938 fija la variante P48 en 48 V ± 4 V, con hasta 10 mA por micrófono.

Patrones polares

El patrón polar (o diagrama polar) muestra la sensibilidad del micrófono según el ángulo desde el que llega el sonido. Los patrones clásicos surgen de combinar dos principios:

• Un micrófono de presión tiene el diafragma cerrado por detrás. Responde a la presión, que no tiene dirección: es omnidireccional.
• Un micrófono de gradiente de presión tiene el diafragma abierto por las dos caras. Responde a la diferencia de presión entre ambas, que es máxima de frente y de espaldas y nula de lado: es una figura de ocho.

Mezclando los dos en distinta proporción se obtienen todos los demás:

$$S(\theta) = A + B\cos\theta \qquad (A + B = 1)$$

donde $S(\theta)$ es la sensibilidad relativa para un sonido que llega con un ángulo $\theta$ respecto al eje del micrófono.

Patrón	$A$	$B$	A 90°	A 180°	Ángulo de rechazo máximo	Factor de distancia
Omnidireccional	1	0	0 dB	0 dB	—	1
Cardioide	0,5	0,5	−6 dB	nula	180°	1,7
Supercardioide	0,37	0,63	−8,6 dB	−11,7 dB	≈ 126°	1,9
Hipercardioide	0,25	0,75	−12 dB	−6 dB	≈ 110°	2,0
Figura de ocho	0	1	nula	0 dB (fase invertida)	90°	1,7

El factor de distancia indica cuánto más lejos puedes poner el micrófono conservando la misma relación entre sonido directo y sonido de la sala que un omnidireccional. Un cardioide a 1,7 m «suena» tan cerca como un omnidireccional a 1 m.

• Omnidireccional: capta por igual en todas direcciones. Sonido natural, graves completos, sin efecto de proximidad. Ideal para grabar el instrumento con su sala.
• Cardioide: el más usado. Rechaza lo que llega por detrás; perfecto para aislar una fuente en directo, con los monitores de escenario colocados detrás.
• Supercardioide e hipercardioide: más estrechos por delante, pero con un pequeño lóbulo trasero. Los monitores de suelo se colocan en el ángulo de rechazo (unos 110-126°), no justo detrás.
• Figura de ocho: capta igual por delante y por detrás, con la fase invertida, y nada por los lados. Muy útil para separar dos instrumentos enfrentados o para las técnicas Blumlein y MS.

El efecto de proximidad

Los micrófonos de gradiente tienen una peculiaridad: cuando la fuente está muy cerca, refuerzan los graves. La diferencia de presión entre las dos caras del diafragma depende de la curvatura del frente de onda, que es mayor cuanto más cerca está la fuente, y el efecto crece al bajar la frecuencia. En un cardioide ideal, el refuerzo respecto a su respuesta a distancia es:

Distancia	50 Hz	100 Hz	200 Hz
5 cm	≈ +21 dB	≈ +15 dB	≈ +9 dB
10 cm	≈ +15 dB	≈ +9 dB	≈ +5 dB
50 cm	≈ +3 dB	≈ +1 dB	≈ +0,3 dB

En una figura de ocho es todavía mayor. Los micrófonos reales incluyen correcciones, así que el efecto medido suele ser menor, pero la tendencia es la misma. Los cantantes de directo lo usan como un control de ecualización: acercarse da una voz más cálida e íntima; alejarse, más delgada. Los omnidireccionales de presión no tienen efecto de proximidad.

Cómo microfonear instrumentos

No hay reglas fijas, pero sí puntos de partida que funcionan. Lo esencial es escuchar el instrumento en la sala antes de colocar nada: el sonido de un instrumento acústico no sale de un punto, sino de todo su cuerpo, y necesita cierta distancia para «formarse».

Fuente	Micrófono de partida	Colocación orientativa
Voz (estudio)	Condensador de diafragma grande, cardioide	15-30 cm, con filtro antipop, a la altura de la boca o algo por encima
Voz (directo)	Dinámico cardioide o supercardioide	A pocos centímetros; controla el efecto de proximidad
Violín, viola	Condensador de diafragma pequeño	0,5-1 m por encima del instrumento, apuntando al puente o a las efes
Violonchelo	Condensador cardioide	0,5-1 m delante, a la altura del puente o algo más abajo
Guitarra acústica	Condensador de diafragma pequeño	15-30 cm, hacia la unión del mástil con la caja; evita apuntar a la boca, que da exceso de graves
Piano de cola	Pareja de condensadores	Dentro, con la tapa abierta, a 20-30 cm de las cuerdas; o fuera, a 1-2 m, para un sonido más integrado
Metales	Dinámico, cinta o condensador	0,5-1 m, algo fuera del eje de la campana para suavizar los agudos
Caja de batería	Dinámico cardioide	3-5 cm por encima del aro, apuntando al centro del parche
Amplificador de guitarra	Dinámico cardioide	2-5 cm del altavoz; en el centro suena más brillante, hacia el borde, más oscuro
Coro u orquesta	Pareja estéreo principal	3-4 m por encima y por detrás del director, más micrófonos de apoyo

Conocer la radiación del instrumento ayuda mucho. Por ejemplo, en el violín los agudos salen sobre todo hacia arriba desde la tapa, y por eso se microfonea desde encima; en los metales, casi todos los agudos salen en línea recta desde la campana.

La regla del 3 a 1

Cuando dos micrófonos captan fuentes distintas y se mezclan, sus señales pueden interferir y crear un filtrado en peine, como en los batimientos e interferencias. La regla del 3 a 1 dice que la distancia entre micrófonos debe ser al menos tres veces la distancia de cada micrófono a su fuente. Así, por la ley del inverso del cuadrado, cada fuente llega al micrófono ajeno unos $20\log_{10}(3) \approx 9{,}5$ dB más débil, y la interferencia se vuelve poco audible.

Técnicas de grabación estéreo

Para dar sensación de espacio se graban dos canales, izquierdo y derecho. El oído localiza el sonido por las diferencias de nivel y las diferencias de tiempo entre los dos oídos, y las técnicas estéreo reproducen una, otra o ambas.

Técnica	Micrófonos	Disposición	Qué codifica
XY	2 cardioides	Cápsulas coincidentes, abiertas unos 90° (entre 90° y 135°)	Solo nivel
Blumlein	2 figuras de ocho	Coincidentes, a 90°	Solo nivel
MS (mid-side)	1 cardioide (u omni) + 1 figura de ocho	Coincidentes: M hacia la fuente, S de lado	Solo nivel, anchura ajustable
ORTF	2 cardioides	Separados 17 cm, abiertos 110°	Nivel y tiempo
NOS	2 cardioides	Separados 30 cm, abiertos 90°	Nivel y tiempo
AB (espaciada)	2 omnidireccionales	Paralelos, separados de unos 40 cm a varios metros	Sobre todo tiempo

• XY es compatible con la escucha en mono (no hay diferencias de tiempo que se cancelen), pero su imagen puede resultar algo estrecha.
• La pareja Blumlein capta también la parte trasera con mucha fuerza: incluye mucho sonido de la sala y funciona muy bien en salas buenas. Alan Blumlein describió la técnica en su patente de sonido estereofónico de 1931.
• En MS, los canales se obtienen por suma y diferencia: $L = M + S$ y $R = M - S$. Subiendo o bajando la señal S se ensancha o se estrecha la imagen después de grabar, y al sumar L y R vuelve la señal M limpia: compatibilidad mono perfecta.
• ORTF debe su nombre a la radiotelevisión francesa, que la desarrolló. Los 17 cm se parecen a la separación de los oídos: un sonido que llega de lado alcanza un micrófono unos 0,5 ms antes que el otro ($0{,}17 / 343 \approx 0{,}5$ ms).
• AB con omnidireccionales da la imagen más espaciosa y los mejores graves, pero su compatibilidad mono es peor. Una variante clásica para orquesta es el árbol Decca, con tres omnidireccionales.

Ejercicios

Fuentes y bibliografía

• Eargle, J. (2005). The Microphone Book (2.ª ed.). Oxford: Focal Press.
• Bartlett, B. y Bartlett, J. (2017). Practical Recording Techniques (7.ª ed.). Nueva York: Routledge.
• Rumsey, F. y McCormick, T. (2014). Sound and Recording (7.ª ed.). Oxford: Focal Press.
• Olson, H. F. (1957). Acoustical Engineering. Princeton: Van Nostrand.
• Rossing, T. D., Moore, F. R. y Wheeler, P. A. (2002). The Science of Sound (3.ª ed.). San Francisco: Addison-Wesley.
• IEC 61938. Multimedia systems. Guide to the recommended characteristics of analogue interfaces to achieve interoperability.