A invenção de um microfone prático foi crucial para o desenvolvimento inicial do sistema telefônico. O norte americano Emile Berlinerinventou o microfone em 4 de março de 1877, porém, o primeiro microfone utilizável foi o inventado por Alexander Graham Bell. Muito do desenvolvimento inicial no desenho dos microfones foi alcançado nos Laboratórios Bell
Princípio de operação
O microfone converte vibrações mecânicas na gama audível (em freqüências de 20Hz a 20kHz - seja no ar, água ou num material sólido) em um sinal elétrico. Na maioria dos microfones em uso as ondas sonoras são convertidas em vibrações mecânicas através de um diafragma fino e flexível e em seguida convertidas em sinal elétrico através de bobina móvel ou por carga e descarga de umcondensador. No caso de microfones de condensador estes necessitam de uma tensão de alimentação contínua, chamada dephantom power, que é de facto uma tensão de polarização.
Directividade
Em relação ao tipo de transdução acústica há dois tipos de microfone: microfones de pressão (geralmente de pior qualidade[carece de fontes]) e microfones de gradiente de pressão (microfones com propriedades direccionais). Os microfones de gradiente de pressão apresentam um fenómeno chamado efeito de proximidade que resulta num aumento acentuado da amplitude das frequências graves na proximidade da fonte sonora. Os famosos microfones da RCA de meados do século XX, eram designados como microfones de velocidade, mas na realidade estes microfones são gradiente de pressão pois apresentam uma directividade figura 8. De facto, os microfones figura 8 (ou puros gradientes de pressão) seguiriam as variações da velocidade das partículas se o diafragma do microfone não tivesse massa, mas como o microfone possui massa, é necessária uma diferença de pressão para o fazer vibrar.
Exemplo de microfone.
Sendo assim, os microfones podem ser classificados quanto a directividade da seguinte forma:
- Captam o som da fonte não importando a direção em que este chegue a sua cápsula.Omnidirecionais
- Captam o som igualmente no eixo da cápsula (0º e 180º), rejeitando o som que chega a 90º e a 270º.Bi-direcionais
Cardióides - Captam com maior eficácia os sons emitidos na sua frente. À medida que a fonte sonora se desloca do eixo central do microfone, sua captação é reduzida. Desta forma, sons vindos de trás não são captados ou são captados com pequena intensidade.
Super e Hiper-Cardióides - Captam além dos sons emitidos na sua frente, parte dos sons emitidos na parte de trás. Isto é bastante útil para aumentar o ganho do som, sem que haja microfonia.
Principais diagramas direcionais de microfones
Omnidireccional
Bi-direcionais
Cardióide
Hipercardióide
Shotgun
Efeito de proximidade
O efeito de proximidade ocorre quando se consideram microfones gradiente de pressão.
A passagem de uma onda sonora por um meio fluido origina flutuações da pressão e da velocidade das partículas.
Quando um qualquer corpo vibra em contacto com o ar, uma fina camada de ar, tem de ter a mesma velocidade que a superfície do corpo. A pressão que resulta desta velocidade depende da impedância acústica. Na proximidade da fonte a propagação das baixas frequências é esférica, onde a energia da onda sonora ao expandir-se contra a pressão do ar é devolvida quando a onda sonora se contrai, como se de uma mola se tratasse, sendo a radiação pouco eficiente e a impedância acústica reactiva.
O efeito de proximidade resulta do desfasamento entre a velocidade das partículas e a pressão na proximidade da fonte, o que origina um muito maior gradiente de pressão. Ao nos afastarmos da fonte a onda fica plana, a impedância torna-se resistiva e o gradiente de pressão resulta das diferenças de fase da forma de onda entre dois pontos opostos do diafragma do microfone.
Especificações
Normalmente um fabricante de microfones fornece as seguintes especificações:
Resposta em frequência
Impedância: Representa de certo modo a sua resistência interna. Na aproximação mais simples deste conceito percebe-se que nos microfones de baixa impedância, inferior a 600 ohm, permite a montagem de cabos de grande comprimento até 10m sem perdas de sinal significativo enquanto nos mics de alta impedância com valores na ordem de 5000 ohm, em cabos com mais de 3 metros já ocorrem perdas significativas.
Sensibilidade: É a relação entre o nível eléctrico de saída do microfone e a pressão sonora incidente. A sensibilidade mede a tensão que o microfone produz, caracterizando a sua eficiência.
Ruído de fundo: Provocado pela resistência da bobina ou da fita, no caso dos mics dinâmicos; no caso dos microfones de condensador, resulta do ruído térmico das resistências e do ruído electrónico do pré-amplificador
Nível máximo de pressão sonora: É o nível de pressão sonora que o microfone admite correspondente a uma distorção harmónica total de 0.5% a 1000Hz
