¿Qué hace que un micrófono sea mejor que otro y cómo hago el mío?

Tengo curiosidad por los micrófonos y tengo algunas preguntas.

1. ¿Cuál es el componente clave en ellos que hace que uno sea mejor que otro?
2. ¿Qué se necesita para construir un micrófono de alta calidad por mi cuenta? Estoy buscando comprar un buen micrófono, y estaba mirando el Blue Yeti como ejemplo, así que eso me hizo preguntarme. Sé que es mejor que el micrófono de mi tienda dólar, pero quiero saber por qué.
3. Solo por diversión, compré un micrófono de condensador el-cheapo (2.2K Ohm, 1.5V) para jugar , pero tengo poca idea sobre sus límites. ¿Para qué sería útil un micrófono como este?

Preguntar qué hace que un micrófono sea mejor que otro es como preguntar qué hace que un automóvil sea mejor que otro. Este es un tema ENORME para el que solo puedo dar una visión general. Pero aquí va:

Diafragma

Por supuesto, el diafragma es el más importante (pero apenas). Esta es la parte que se mueve en respuesta al sonido y de alguna manera convierte el sonido en señales eléctricas. Esta es la parte que determina si su micrófono es dinámico, condensador, cinta u otro tipo de micrófono.

Para obtener una buena respuesta de frecuencia, el diafragma debe ser muy ligero. Cuanto más ligero, mejor. Pero cuanto más ligero es algo, más frágil es. Por lo tanto, se deben tomar medidas para hacerlo más robusto y / o protegerlo de daños.

Un buen diafragma también resistirá el daño ambiental. Principalmente humedad, pero también humo, temperaturas extremas, golpes, etc.

Construir un diafragma es súper difícil y requiere materiales y maquinaria especializados. Esto está más allá de casi todos los aficionados, e incluso la mayoría de las empresas. Lo más probable es que más del 75% de las marcas de micrófonos que se venden en lugares como Guitar Center no fabrican sus propios diafragmas, y podría alcanzar el 90%.

Es posible hacer un diafragma en su hogar, pero no sonará nada bien. Tendría la suerte de hacer uno que tenga "calidad telefónica".

A veces, el diafragma se llama la "cápsula del micrófono", pero eso a veces puede ser engañoso.

Mecánico

Las propiedades mecánicas del micrófono no deben subestimarse. Por cosas mecánicas, me refiero a todo lo que no es el diafragma o eléctrico. El cuerpo del micrófono, la parrilla, el posicionamiento del diafragma dentro del micrófono e incluso el clip del micrófono.

Es principalmente el diseño mecánico el que determina si el micrófono es cardioide, omnidireccional o hipercardioide. Probablemente más al punto, es el diseño mecánico que determina cuánto ruido involuntario es rechazado. Esto se realiza mediante la colocación del diafragma y el diseño de la parrilla.

Otra tarea importante del diseño mecánico es reducir el ruido de manejo: ruido causado por alguien que sostiene, mueve o ajusta el micrófono. En micrófonos realmente malos, se escuchará claramente flexionar la mano mientras se sostiene el micrófono.

El diseño mecánico también ayuda a proteger el micrófono del viento, el aliento, la saliva, el humo, la cerveza, etc.

Eléctrico

La mayoría de los micrófonos, particularmente los micrófonos de condensador, tienen componentes electrónicos para aumentar la señal del diafragma antes de emitirlo. Algunos micrófonos también tienen filtros simples de paso alto conmutables que reducen aún más el manejo y el ruido relacionado con el viento.

Por supuesto, la electrónica debe ser silenciosa y poder manejar un gran rango dinámico sin distorsión. A pesar de que estos circuitos suelen ser muy simples, es más fácil decirlos que hacerlos de alta calidad.

Esto se vuelve aún más difícil para los micrófonos USB que están saliendo. Hacer un micrófono USB de grado de consumo no es demasiado difícil, pero un micrófono USB de grado de estudio es difícil debido a la electrónica adicional.

Consistencia

Hacer las cosas anteriores consistentemente es muy importante para un fabricante de micrófonos. Una vez que tenga el costoso equipo de fabricación, es relativamente fácil hacer un micrófono de calidad. Pero hacer dos micrófonos de calidad que coincidan entre sí en el nivel de salida, la respuesta de frecuencia, la respuesta transitoria, etc. es difícil.

Esto es muy importante si necesita un par de micrófonos para grabaciones estéreo. Si el micrófono izquierdo tiene una respuesta de frecuencia ligeramente diferente que el micrófono derecho, entonces la grabación sonará extraña. Casi todas las compañías de micrófonos venderán "pares emparejados" de micrófonos, donde pasan por un lote de micrófonos y encuentran dos que están muy cerca. Otras compañías ni siquiera se molestarán ya que les cuesta mucho hacer 2 que sean iguales.

Construyendo un micrófono de alta calidad en casa

Esto es súper difícil, pero depende de cuánto quieras hacer tú mismo. Hacer uno desde cero es casi imposible porque requiere habilidades y equipos que rara vez se encuentran en una persona (deposición de vapor, electrónica, fabricación de metal, moldeo por inyección de plástico y / o caucho, etc.).

Puede tomar una de esas tareas y reconstruir un micrófono existente con esa tarea. Por ejemplo, podría tomar un micrófono chino barato y reconstruir o rediseñar la electrónica que contiene. O obtenga un torno de metal y una fresadora y rediseñe el cuerpo de un micrófono existente.

Ciertamente es posible, con una cuidadosa investigación y planificación, tomar un micrófono de US $ 75 y hacer que funcione como un micrófono de US $ 500.

Pero no se moleste en hacer sus propios diafragmas si su objetivo es la calidad del audio. Por supuesto, haga uno solo para aprender cosas, pero no espere que suene bien.

Cápsulas de micrófono de condensador El-Cheapo

Estos no son útiles para mucho cuando se trata de audio profesional. La calidad simplemente no está allí, en ruido, respuesta de frecuencia, rango dinámico, etc. Los condensadores profesionales tienen un diafragma de 0.5 a 1.0 pulgadas de diámetro para ser sensibles y tener una mejor respuesta de frecuencia. Los baratos son generalmente menos de 0.25 pulgadas, y posiblemente 0.10 pulgadas.

Arreglos de micrófono

Un área emergente de investigación de micrófonos en la actualidad es el uso de arreglos de micrófonos. Aquí es donde se utilizan muchos micrófonos el-cheapo y se combinan de formas útiles. Normalmente, las matrices de micrófonos se utilizan para hacer un micrófono superdireccional para teleconferencias y aplicaciones similares. Esta es un área en la que alguien en casa puede jugar más fácilmente y posiblemente encontrar algo que funcione mejor de lo que está disponible comercialmente.

Q1

Algunas cosas que me vienen a la mente son:

• Rango dinámico: el rango entre los niveles de SPL más bajos y más altos que puede manejar el micrófono. Por ejemplo, el microfono deja un susurro que requerirá un buen rendimiento de bajo nivel, y la microfonía de un bombo requerirá un buen rendimiento de alto nivel (es decir, sin distorsión).
• Respuesta de frecuencia: la planitud en todo el ancho de banda (por ejemplo, 20 Hz - 20 kHz) suele ser deseable, pero puede diseñarse para, por ejemplo, una mejor respuesta de graves.
• Relación señal / ruido (SNR) y ruido propio: la relación señal / ruido es la relación de una señal de referencia al ruido que hace el micrófono sin sonido presente (ruido propio). Por lo tanto, una SNR alta es buena y un bajo nivel de ruido propio es bueno. Los micrófonos de condensador son generalmente muy sensibles, más fáciles de obtener un buen rendimiento de SNR y, por lo tanto, buenos para audio de bajo nivel.
• Directividad: cómo afecta el ángulo del sonido a la respuesta. Los diferentes tipos de micrófonos tienen diferentes patrones. Esto se ve afectado tanto por el tipo de elemento (dinámico, condensador, cinta, etc.) como por el diseño de la carcasa:

Aquí los patrones de respuesta de dirección (conocidos como patrones polares ) para un típico micrófono cardioide (izquierda) y escopeta (derecha)

Por lo general, se dan en 2D, pero para aquellos que son nuevos para ellos, puede ser más fácil de entender si podemos ver una representación en 3D: aquí está el mismo patrón cardioide en 3D:

De estos podemos ver que, por ejemplo, si solo necesita captar sonido de una dirección específica, entonces la escopeta es un buen micrófono para usar.

• Impedancia: cuán fácil es hacer coincidir el micrófono con varios tipos de equipos y también qué tan sensible puede ser al ruido (por ejemplo, los micrófonos piezoeléctricos, a menudo utilizados en instrumentos acústicos son muy sensibles a las vibraciones). Por ejemplo, un micrófono de baja impedancia será mejor para usar con cables largos (evite recoger zumbidos)
• Durabilidad: con qué facilidad se puede dañar el micrófono. Los micrófonos de cinta IIRC son bastante frágiles y deben manejarse con cuidado. Los elementos condensadores profesionales también son bastante fáciles de dañar. Los tipos menos frágiles incluyen dinámico (bobina móvil) y carbono.
• Precio: como ocurre con muchas otras cosas en audio, esto no siempre está dictado por el rendimiento. Una cápsula de electret barata (~ £ 1) cuando está polarizada correctamente puede tener una respuesta de frecuencia mucho mejor que, por ejemplo, un viejo micrófono de condensador de válvula que podría ser cientos. Aquí (de Elliott Sound Products) hay una discusión y un ejemplo del uso de una cápsula de electret barata (a menudo difamada, pero esto generalmente se debe a un diseño deficiente en lugar de la cápsula misma) para hacer un micrófono de prueba con un rendimiento comparable a los modelos profesionales.
  Para una discusión aún más detallada y excelente, esta tesiscompara un micrófono de prueba construido con una cápsula electret de ~ £ 1 (el costo total es de alrededor de £ 15) con una configuración de micrófono profesional que cuesta ~ £ 500. El micrófono barato supera o coincide con el micrófono profesional en la mayoría de las áreas. Por ejemplo, aquí está el nivel de ruido para ambos micrófonos:

Q2

Si desea diseñar la cápsula en sí, entonces construir un micrófono de calidad será bastante difícil dada la naturaleza frágil y complicada de muchos tipos. Probablemente elegiría algo así como un condensador de gran tamaño o un micrófono electret: debería poder obtener el material de película correcto, o puede obtener algo de mylar y aplicarle una carga permanente usando un suministro de HV (busque altavoces electrostáticos para ideas)
Luego revise algunos esquemas para el circuito de preamplificador que es necesario en los micrófonos de condensador (debido a su alta impedancia)
No espere que sus resultados sean excelentes, pero si investiga lo suficiente y se toma su tiempo, nunca se sabe. Sin duda será un proyecto de aprendizaje divertido.

Si desea tomar una cápsula existente y construir un micrófono a su alrededor, sería mucho más fácil lograr buenos resultados. Ciertamente es posible utilizando componentes y herramientas fácilmente disponibles. Leer la tesis anterior con cuidado sería un excelente lugar para comenzar.

Q3

Para la tercera pregunta, es difícil de decir sin ver las especificaciones / hoja de datos, pero probablemente será útil como un micrófono de voz / música de uso general (no para niveles muy altos).
La calidad debería ser adecuada para cualquier uso del consumidor, pero probablemente no cumplen con los estándares de "audio profesional" (aunque vea la nota anterior sobre el precio, nada es seguro)

La página Wiki en micrófonos es buena, muy buena introducción a muchos tipos diferentes, vale la pena leer.