Navigazione

Conoscere il cardioide dall’omni può aiutarti a ottenere registrazioni migliori. Se sei confuso su cosa significhi tutto ciò, la nostra guida alla polarità del microfono dovrebbe essere un passo nella giusta direzione.

Ogni libro di testo di tecnologia musicale include una descrizione dei diversi modelli di pickup del microfono, ma ciò che la maggior parte degli utenti vuole davvero sapere è quali benefici hanno da offrire i diversi modelli, e in quale situazione potresti sceglierli. In questo articolo mi concentrerò sulle applicazioni “a microfono singolo” piuttosto che su quelle stereo, che affronteremo in un prossimo articolo.

Basico

È bene ricordare che anche se i modelli polari stampati sono in due dimensioni (come sotto), il modello reale è tridimensionale. Per esempio, un modello di microfono omnidirezionale disegnato sulla carta sembra un cerchio, ma in realtà è una sfera.

Nonostante alcuni microfoni in vendita offrano più modelli di pickup commutabili, ci sono solo due modelli fondamentali: l’omni e la figura di otto. Tutti gli altri modelli in uso oggi, compreso il popolare cardioide, sono creati combinando questi due in proporzioni diverse.

I microfoni omni sono spesso chiamati “microfoni a pressione”, perché essenzialmente misurano la pressione sonora in un punto nello spazio. Un diaframma è fissato attraverso la bocca di una cavità sigillata, quindi in effetti il microfono si comporta come un barometro molto piccolo in grado di seguire i cambiamenti di pressione della frequenza audio – ma non ha mezzi per rilevare la direzione delle onde sonore, quindi ha un modello polare omnidirezionale. Dato che questa disposizione rileva solo la pressione, non importa da quale direzione arriva il suono. Tutto ciò che conta è il cambiamento di pressione in quel punto nello spazio, quindi è più o meno ugualmente sensibile ai suoni provenienti da tutte le direzioni – tieni questo pensiero, perché ci tornerò tra un momento.

Per evitare che il microfono si comporti troppo come un barometro meteorologico e risponda ai cambiamenti del tempo, la cavità è progettata con una piccolissima perdita d’aria o uno sfiato incorporato, in modo che i cambiamenti di pressione a frequenze molto basse dovuti al tempo (o all’altitudine) non costringano il diaframma a entrare o uscire permanentemente. Alle frequenze audio, tuttavia, la cavità può essere considerata sigillata.

La semplicità meccanica di questo design “a pressione” significa che il suono fuori asse è ancora raccolto con ragionevole precisione (in termini di risposta in frequenza), ma la dimensione fisica del diaframma di qualsiasi microfono comporterà sempre una certa perdita ad alta frequenza quando ci si sposta fuori asse – e più grande è il diaframma, più pronunciata sarà questa perdita ad alta frequenza. Se immaginate un suono che si avvicina a un diaframma a, diciamo, 45 gradi fuori asse, il suono raggiungerà un lato del diaframma leggermente prima di quello che raggiunge l’altro. Questo si traduce in una certa cancellazione di fase alle alte frequenze e quindi in una certa perdita di gamma alta. Ecco perché i microfoni di misura di precisione tendono ad avere capsule di diametro molto piccolo. Questo crea un altro problema, poiché la minore quantità di energia sonora catturata da un piccolo diaframma richiede una maggiore amplificazione, che a sua volta porta ad un livello più alto di rumore elettrico. Ecco perché questo tipo di microfono non è adatto alla maggior parte delle applicazioni musicali.

Un altro vantaggio insito nel design dei microfoni a pressione è una risposta in frequenza ben estesa in basso – tipicamente un’ottava in più di un microfono cardioide di dimensioni simili. Sono anche meno suscettibili di raccogliere rumori e rimbombi da vibrazioni meccaniche rispetto ai microfoni cardioidi.

Un microfono a figura di otto utilizza un diaframma aperto all’aria su entrambi i lati, quindi, piuttosto che rispondere direttamente alla pressione, risponde alla differenza (o gradiente) di pressione tra la parte anteriore e posteriore del diaframma – da qui il termine generico ‘gradiente di pressione’ microfono (a volte anche indicato come un microfono ‘velocità’, perché rileva la velocità delle onde sonore). Questa disposizione del diaframma rende il microfono molto sensibile ai suoni che si avvicinano dall’asse anteriore o posteriore, mentre i suoni che si avvicinano dal lato non causano alcun movimento del diaframma, poiché la pressione su ciascun lato del diaframma rimane sempre uguale. Il risultato pratico è un microfono che è essenzialmente “sordo” a 90 gradi fuori asse, ma è ugualmente sensibile sia davanti che dietro. Il suono raccolto dalla parte posteriore del diaframma produce anche un segnale elettrico invertito rispetto allo stesso suono raccolto dalla parte anteriore del diaframma (questo è abbastanza logico se ci pensi, in quanto i due scenari si traducono in una spinta del diaframma in direzioni opposte).

La risposta in frequenza dei suoni on-axis è ragionevolmente coerente entro i limiti stabiliti dalla dimensione del diaframma. In altre parole, più piccolo è il diaframma, maggiore è la precisione nel captare i suoni fuori asse. Un aspetto critico della progettazione di un microfono a gradiente di pressione è che il livello di uscita cade con la diminuzione della frequenza. Questo perché la differenza di pressione attraverso il diaframma diventa più piccolo come la lunghezza d’onda dell’onda sonora aumenta. Per superare questo problema, la sospensione del diaframma è di solito organizzata per rispondere più facilmente ai suoni a bassa frequenza che ai suoni ad alta frequenza, il che si traduce in una risposta in frequenza più uniforme. Un effetto collaterale di questo è che il microfono diventa molto più sensibile alle vibrazioni meccaniche.

Effetto di prossimità

Un altro fattore importante di cui essere consapevoli è che tutti i microfoni a gradazione di pressione mostrano, in misura diversa, un ‘effetto di prossimità’ – un aumento delle basse frequenze che si verifica quando il microfono viene utilizzato molto vicino alla sorgente sonora (da qui l’altro termine comune, ‘bass tip-up’). L’effetto è dovuto alla fisica del modo in cui funziona il microfono, ed è un argomento abbastanza complicato, ma in termini pratici, per la registrazione, può essere sia una forza che una debolezza – dipende da ciò che si sta cercando di ottenere.

Se si dovessero combinare capsule a pressione e a gradiente di pressione in un unico microfono, o disporre una singola capsula per avere le proprietà di entrambe, il risultato sarebbe una forma cardioide. In asse, nella parte anteriore, i diagrammi polari omni e a figura di otto prodotti dai due elementi microfonici fondamentali si sommano per rendere la combinazione molto sensibile. Ai lati, l’elemento a figura di otto non ha nulla da aggiungere, lasciando solo il pickup dell’omni. Di conseguenza, i lati del cardioide sono meno sensibili della parte anteriore. Nella parte posteriore, la risposta della figura a otto è la stessa sensibilità dell’omni, ma l’uscita elettrica è nella polarità opposta, quindi i due si annullano, rendendo il microfono estremamente insensibile ai suoni provenienti direttamente dalla parte posteriore. Un grafico della sensibilità del microfono ad angoli diversi è approssimativamente a forma di cuore, da cui l’etichetta cardioide, anche se in realtà sembra più una sezione trasversale verticale attraverso una mela, con il gambo che è la parte posteriore del modello.

Il modello cardioide o unidirezionale è ampiamente utilizzato per la sua capacità di discriminare i suoni che arrivano dai lati o dal retro del microfono. Tuttavia, quando si guarda più da vicino come un microfono cardioide si comporta, diventa presto evidente che non è la soluzione unica che potrebbe sembrare in un primo momento.

Anche se i primi microfoni cardioide utilizzato due capsule separate, la maggior parte dei microfoni cardioide oggi sono costruiti utilizzando una singola capsula, dove un labirinto sonoro dietro il diaframma viene utilizzato per manipolare la fase dei suoni che raggiungono la parte posteriore della capsula in modo tale da produrre il modello cardioide desiderato. In generale, questo sistema funziona molto bene ed è il cuore della maggior parte dei microfoni dinamici da palcoscenico portatili, così come molti modelli a condensatore da studio, ma la sua debolezza è che il pattern di ripresa cardioide non è lo stesso a tutte le frequenze, quindi mentre il microfono potrebbe produrre risultati molto accurati in situazioni in cui il suono incidente è direttamente in asse, i suoni fuori asse saranno in effetti filtrati dalle caratteristiche direzionali del microfono, il più delle volte caratterizzate da un calo della sensibilità alle alte frequenze. Provate a parlare al lato di un microfono cardioide e sentirete subito quanto possa essere colorata la ripresa fuori asse.

Nel mondo reale, il suono raramente arriva solo in asse, in quanto la maggior parte degli ambienti produce una quantità significativa di suono riflesso, e questo può arrivare al microfono praticamente da qualsiasi angolo. Il risultato pratico di questo è che il suono (altrimenti accurato) sull’asse è mescolato con il suono riflesso significativamente colorato e, in stanze non trattate, questo può portare ad una caratteristica notevolmente nasale o scatolare. Vale anche la pena notare che i microfoni cardioidi sono classificati come microfoni a gradazione di pressione (perché la parte posteriore del diaframma non è sigillata) quindi, come la figura dell’otto, esibiscono anche l’effetto di prossimità – che può risultare in un aumento significativo dei bassi quando vengono usati molto vicino agli strumenti o ai cantanti.

Variando il mix di elementi a pressione (omni) e a gradiente di pressione (figura di otto), possiamo produrre modelli cardioidi più larghi o più stretti e, ancora una volta, queste varianti possono essere replicate utilizzando una capsula a diaframma singolo modificando il labirinto acustico dietro il diaframma. I microfoni a pattern stretto, come il supercardioide e l’ipercardioide, mostrano un piccolo lobo di sensibilità nella parte posteriore, dove la componente del gradiente di pressione più grande inizia a lasciare il segno sotto forma di una piccola coda posteriore a polarità opposta. Di conseguenza, gli assi meno sensibili su questi tipi di microfono tendono ad essere tra 35 e 45 gradi fuori dall’asse posteriore, piuttosto che direttamente dietro. Questo diventa critico quando si posizionano i monitor foldback per un cantante sul palco, per esempio, e influisce anche su come si deve posizionare il microfono in uno studio per respingere le fuoriuscite indesiderate. In generale, dove si punta l'”asse morto” del microfono è importante almeno quanto ciò verso cui lo si punta, e spesso di più!

Perché questi microfoni hanno un pattern di ripresa più stretto di un normale cardioide, sono più sensibili ai cambiamenti di posizione della sorgente sonora, quindi è importante minimizzare il movimento quando si lavora vicino a loro. Assorbitori fisici posti dietro il microfono possono aiutare a ridurre il livello del suono che raggiunge il sensibile lobo posteriore, quindi in situazioni in cui una buona separazione è fondamentale, l’uso attento di microfoni cardioidi stretti è una valida opzione.

La teoria nella pratica

Come ci aiuta questa panoramica di base dei pattern microfonici e delle loro caratteristiche quando si tratta di effettuare le nostre registrazioni? Tornando al nostro vecchio amico cardioide, ora sappiamo che dobbiamo tenere conto di una risposta in frequenza fuori asse imprecisa e, se usato molto vicino a una sorgente sonora, dell’aumento dei bassi di prossimità. Le qualità direzionali aiutano a mantenere gli strumenti separati nella registrazione e aiutano anche a minimizzare la quantità di suono riflesso che raggiunge il microfono, ma si può essere sicuri che qualsiasi fuoriuscita o suono riflesso che raggiunge il retro e i lati del microfono sarà significativamente colorato in confronto a un microfono omni usato nella stessa situazione. Un omni, naturalmente, raccoglierà più del suono della stanza, ma lo raccoglierà con molta meno colorazione di un cardioide.

Armati di questa conoscenza, puoi cercare di organizzare il tuo setup di registrazione per minimizzare la quantità di suono fuori asse che raggiunge il microfono. Un modo per farlo è con assorbenti acustici, come coperte pesanti e piegate, piumoni o pannelli di schiuma acustica. Per esempio, quando si registrano le voci è necessario qualcosa dietro la testa del cantante che intercetti e assorba il suono che altrimenti potrebbe rimbalzare sul muro direttamente dietro di loro e arrivare davanti e ai lati del pattern cardioide. Aiuta anche avere assorbitori intorno al retro e ai lati del microfono, senza dimenticare il soffitto sopra il microfono e il cantante. Mentre una schermatura improvvisata può essere molto efficace, le soluzioni commerciali come il SE Reflexion Filter sono un po’ più ordinate e meno invadenti quando si tratta di schermare il microfono stesso, ma anche le superfici riflettenti dietro il cantante devono essere trattate per ottenere risultati ottimali.

L’utilizzo di assorbitori efficaci migliorerà significativamente la qualità delle registrazioni effettuate con un microfono a cardioide in uno spazio altamente riflettente, ma pochi microfoni a cardioide suonano naturali come un buon modello omni, semplicemente a causa del modo in cui il labirinto acustico dietro il diaframma influenza la purezza del suono.

Un eccessivo effetto di prossimità è più problematico quando si registrano le voci, ma è facilmente affrontabile posizionando uno schermo pop in modo che il cantante non possa avvicinarsi più di un paio di centimetri dal microfono. Il processo decisionale in questo caso consiste nel soppesare le conseguenze di usare un microfono omni e subire più spill, o scegliere un microfono cardioide, dove la quantità di spill è ridotta ma lo spill che rimane suonerà più colorato – in effetti, anche il suono di base può essere meno naturale. In molti casi, si ottengono risultati notevolmente migliori usando un microfono con profilo omnidirezionale e poi sistemando degli schermi acustici per ridurre la quantità di spill che entra nella parte posteriore e nei lati del microfono.

Nel mio studio, ero solito usare sempre un microfono cardioide quando registravo la chitarra acustica, ma ora scelgo spesso di usare un microfono omnidirezionale insieme a un filtro Reflexion. Non solo il risultato è più naturale, ma l’esatto posizionamento del microfono sembra meno critico di quando si usa un modello cardioide. Naturalmente, non stiamo sempre cercando un suono naturale – specialmente nella musica pop, dove un risultato musicalmente piacevole è più importante della fedeltà assoluta. Questo è il motivo per cui i microfoni cardioidi a grandi diaframmi (probabilmente i meno accurati in termini di fedeltà) sono così popolari per la registrazione vocale.

Mentre non ci vuole troppa immaginazione per esplorare i pro e i contro dei microfoni cardioidi o omni nelle tipiche situazioni di registrazione, è meno ovvio dove si inserisce la figura di otto. Dopotutto, perché vorresti un microfono che sia altrettanto sensibile nella parte posteriore quanto in quella anteriore, se non per applicazioni stereo specialistiche come M&S (Mid & Side)? Beh, a volte è perché la struttura fisica del microfono non ti dà scelta. I microfoni a nastro, per esempio, hanno un diagramma polare naturale a forma di otto e, negli anni ’50 e ’60, erano popolari nelle band dal vivo, perché permettevano a due cantanti di cantare ai lati opposti dello stesso microfono. Oggi, in studio, scegliamo i microfoni a nastro per la loro tonalità.

Tuttavia, una delle ragioni principali per scegliere un microfono a figura di otto non è tanto da dove prende quanto da dove non prende. Ricordate che un microfono a figura di otto è totalmente sordo ai suoni che arrivano da 90 gradi fuori asse. Questo significa che quando hai due sorgenti sonore vicine, spesso puoi migliorare significativamente la separazione tra di loro sistemando una coppia di microfoni a figura di otto in modo che l'”asse sordo” di ogni microfono punti verso la sorgente sonora che stai cercando di respingere. Spesso la sensibilità posteriore del microfono può essere contrastata usando uno schermo acustico. Questa tecnica può avere molto successo quando si registra un chitarrista acustico che canta anche, in quanto aiuta a separare la chitarra e la voce, anche se la separazione non sarà mai perfetta per due motivi: i suoni non hanno origine da un unico punto e le riflessioni della stanza possono raggiungere i microfoni da molte angolazioni diverse. Per quest’ultima ragione, l’uso di assorbitori acustici per isolare l’area di registrazione da eccessive riflessioni ambientali è altamente raccomandato.

I microfoni multi-pattern funzionano combinando le uscite di due capsule, la disposizione più popolare è quella di due capsule cardioidi back-to-back. Controllando il livello e la polarità delle uscite delle due capsule, è possibile creare qualsiasi modello polare di base. Tuttavia, dove la purezza del suono è importante – come la registrazione critica di strumenti classici o etnici – la scelta di un microfono dedicato omni o a diaframma singolo a figura di otto (idealmente con un piccolo diaframma) è probabile che produca risultati più accurati, con meno colorazione del suono fuori asse.

Quando si tratta di microfoni a modello cardioide, non fa molta differenza se si utilizza un modello a capsula singola o un modello a doppia capsula e multi-pattern. Entrambi avranno prestazioni simili, poiché entrambi sono basati su capsule cardioidi. In teoria, le varianti con diaframma più piccolo dovrebbero produrre risultati più accurati per i suoni fuori asse, ma i benefici possono essere oscurati dalla colorazione causata dal labirinto acustico utilizzato per creare il modello polare in primo luogo.

Una parola finale…

Ho deliberatamente mantenuto questa panoramica il più semplice possibile, al fine di far passare alcuni concetti importanti. Forse la cosa principale da apprezzare è che, mentre il microfono a grande diaframma e con diagramma cardioide potrebbe essere il pilastro della registrazione in studio, ci sono situazioni in cui potrebbe non essere la scelta migliore. Spero di aver sottolineato adeguatamente anche l’importanza dell’ambiente di registrazione, dato che il controllo di ciò che raggiunge il microfono – specialmente per via della riflessione – può fare un’enorme differenza sul risultato finale.