Guida ai microfoni vocali

Il microfono per voce è un dispositivo che trasforma le onde sonore in una piccola tensione elettrica. Durante le riunioni e le conferenze, quasi tutti i microfoni sono di tipo dinamico o a condensatore.

I microfoni dinamici sono robusti e affidabili, relativamente economici e non richiedono una fonte di alimentazione.

I microfoni a condensatore sono più complessi nel design e in genere più sensibili ai suoni deboli, inoltre richiedono una fonte di alimentazione per funzionare. Hanno il vantaggio di essere più facili da progettare, con una risposta in frequenza piatta e possono essere molto piccoli senza una significativa perdita di prestazioni.

La direzionalità, chiamata anche risposta polare, è il modo in cui il microfono risponde al suono proveniente da diverse direzioni ed è estremamente importante nei sistemi di amplificazione del suono.

I due tipi principali di microfono sono omnidirezionali ("omni"), ossia rispondono in modo uguale al suono proveniente da qualsiasi luogo, e unidirezionale ("uni"), più sensibili al suono da una sola direzione.

Per i sistemi audio (con microfoni e altoparlanti nella stessa stanza), i microfoni unidirezionali hanno vantaggi evidenti, fondamentalmente perché possono essere mirati.

Microfoni unidirezionali

I microfoni unidirezionali hanno la massima captazione in una direzione specifica (chiamata "in asse"), con una sensibilità sempre minore man mano che l'angolo di incidenza si sposta ulteriormente fuori asse.

Significativamente, esiste anche un angolo di sensibilità minima, chiamato punto zero. Esistono diverse varietà di microfoni unidirezionali, con angoli di copertura progressivamente più stretti e diversi punti nulli.

La forma più comune di microfono unidirezionale è cardioide, che combina un'ampia area di copertura effettiva (circa 130 gradi) per la massima ripresa in asse, con un punto nullo profondo a 180 gradi per respingere il suono direttamente dietro il microfono.

Altri tipi di modelli polari unidirezionali offrono angoli di copertura progressivamente più stretti e direzionalità diversa per i loro punti nulli.

Esistono anche microfoni bidirezionali, ma sono usati raramente negli scenari di riunioni.

Se si punta un microfono “uni” direttamente sulla sorgente sonora desiderata, esso raccoglie più del suono desiderato e meno suoni ambientali indesiderati.

Le sorgenti sonore fuori asse sono naturalmente più silenziose del presentatore, mentre le sorgenti dirette al punto zero del microfono saranno virtualmente impercettibili attraverso il sistema audio.

Un posizionamento del microfono ben pianificato può ridurre al minimo la ricezione di sorgenti sonore indesiderate (altri presentatori, documenti che frusciano, altoparlanti, ecc.), migliorando così la qualità del suono grazie alla riduzione della possibilità di feedback.

E’ consigliabile fare in modo che il punto zero di un microfono unidirezionale sia diretto verso gli altoparlanti: questo può anche migliorare il guadagno prima del feedback nell'amplificazione del suono.

Poiché rilevano il suono da tutte le direzioni allo stesso modo e quindi non possono essere puntati, i microfoni omnidirezionali sono più inclini al feedback e quindi sono usati raramente nelle sale riunioni con sistemi di amplificazione del suono dal vivo.

I microfoni omnidirezionali vengono spesso utilizzati quando non sono attivi altoparlanti, come uno studio di registrazione o di trasmissione.

Le tipologie di microfono esistenti in commercio, si possono individuare sulla base del design fisico del microfono, comprese le dimensioni, la forma e il metodo di montaggio.

I tipi più diffusi sono quelli montati su supporto e indossati dall'utente. Sono anche abbastanza comuni i microfoni a montaggio superficiale e quelli appesi.

Per le applicazioni vocali, alcuni elementi di design sono universali, mentre vari modelli offrono ulteriori variazioni in modo da soddisfare esigenze specifiche.

In generale, i buoni microfoni per voce sono progettati con filtri anti-pop interni e supporti antiurto per ridurre al minimo il rumore indesiderato.

Nella scelta del proprio microfono è importante considerare anche forma, peso e sensazione al tatto, oltre che funzionalità aggiuntive relative all'applicazione prevista.

Microfoni montati su supporto

I due tipi principali di microfoni montati su supporto sono palmari e fissi.

I microfoni palmari, o portatili, possono essere facilmente rimossi dal loro supporto microfonico, mentre i modelli fissi sono ancorati a una posizione specifica, come un podio o un tavolo.I microfoni fissi, montati su supporto per sale conferenza, possono essere grandi o piccoli, dinamici o a condensatore e sono quasi sempre unidirezionali.

Altre caratteristiche tipiche dei microfoni per voce di qualità montati su supporto, sono un sistema di montaggio antiurto e un filtro anti-pop.

Il filtro pop è solitamente interno e progettato per controllare l’audio quando ci sono suoni esplosivi (la "p" scoppiettante).Il montaggio dell'ammortizzatore (antiurto) è importante anche per evitare che suoni come il rumore di manipolazione e i colpi sull'asta del microfono o sul piano del tavolo entrino nel sistema audio.

Che sia dinamico o a condensatore, un microfono montato su supporto di alta qualità richiede elementi di design interno avanzati. Per mantenere il rumore di manipolazione al minimo, è necessario un sistema antiurto interno, specialmente nelle applicazioni portatili. Poiché sono spesso posizionati molto vicino alla bocca, i microfoni dovrebbero anche avere un filtro anti-pop, solitamente interno.

Volume

Le misure del suono sono tipicamente espresse in decibel (dB). I livelli di 85 dB e inferiori sono considerati sicuri, mentre livelli più elevati possono provocare danni all'udito, a seconda dell'esposizione nel tempo.

In generale, l'obiettivo di un sistema di amplificazione del suono in un ambiente di riunione è semplicemente quello di portare un discorso di basso livello sonoro a un livello di conversazione normale e chiaro nella posizione in cui si trova l'ascoltatore (circa 70 dB).

Legge del quadrato inverso

Le onde sonore sono regolate dalla legge del quadrato inverso, il che significa che raddoppiando la distanza percorsa dal suono si riduce il livello a quella distanza di un fattore quattro (due, al quadrato). Pertanto, la distanza dalla sorgente al microfono e dall'altoparlante all'ascoltatore sono fattori critici nel determinare e controllare il volume effettivo di un sistema, nonché il suo potenziale di feedback e la ricezione di rumori ambientali indesiderati.

Guadagno

In termini audio, il guadagno si riferisce all'aumento della potenza o dell'ampiezza dell'audio dall'ingresso all'uscita della catena audio, solitamente misurata in decibel (dB). Quando il livello di ingresso è uguale al livello di uscita, si dice che siano a guadagno unitario, ossia si ha una differenza di 0 dB tra l'ingresso e l'uscita.

Feedback

Un fenomeno acustico per cui una sorgente sonora viene amplificata e riciclata nella catena audio dagli altoparlanti. Quando questo suono viene ripreso (di nuovo) dal microfono, viene nuovamente amplificato e quindi diventa più forte. Il risultato è un fischio o uno stridio fuori controllo che è necessario interrompere, di solito spegnendo il sistema.

Guadagno prima del feedback

E' un parametro che indica quanto è possibile alzare il volume prima di causare feedback. Essere in grado di ottenere un guadagno sufficiente senza causare feedback è uno degli obiettivi fondamentali di qualsiasi sistema di amplificazione del suono.

Suono diretto vs. suono indiretto

La distanza più breve tra la sorgente sonora e la sua destinazione (linea di vista) definisce il suono diretto. Il suono diretto massimizza la potenza del segnale riducendo al minimo il ritardo.

Il suono indiretto percorre una distanza maggiore e, quindi, è sia ritardato che (idealmente) di livello inferiore rispetto al suono diretto, nel momento in cui raggiunge la sua destinazione. Esistono diversi tipi di suono indiretto, inclusi eco e riverbero ed è considerato come rumore.

Le stanze con molte superfici dure e riflettenti tenderanno ad avere un suono riveberato forte, mentre quelle con molti materiali assorbenti avranno un'ampiezza significativamente inferiore e un rapporto più alto tra suono diretto e indiretto, il che è desiderabile. Ai fini della distinzione del parlato, questo è importante: un suono troppo indiretto può infatti portare a un audio confuso e indistinto.

Rumore

Tutto ciò che interferisce con la sorgente sonora desiderata, ovvero qualsiasi suono indesiderato, è considerato "rumore". Le sorgenti di rumore evidenti includono lampade al neon, sistemi di riscaldamento e aria condizionata e suoni provenienti dall'esterno della stanza.

I suoni dei partecipanti alla riunione (digitazione, movimento di fogli, ronzio di smartphone, passi, ecc.), sono un'altra fonte di suoni indesiderati. Anche se livelli modesti di rumore di fondo sono accettabili (e inevitabili) a seconda dell'uso previsto dello spazio, un rumore eccessivo riduce la comprensione del parlato.

Latenza e ritardo

La latenza descrive il ritardo tra l'input e l'output di un sistema, solitamente misurato in millisecondi. Nei sistemi analogici puri, essenzialmente non c'è latenza, mentre i sistemi digitali hanno tutti un ritardo intrinseco. Sebbene la latenza sia raramente un grosso problema nelle riunioni e nelle conferenze, può diventare però un fattore da considerare nella progettazione del sistema.

Nei sistemi analogici, l'audio viaggia nel dominio elettrico e viene trasmesso senza ritardi misurabili. L'audio digitale è diverso. Il processo di calcolo coinvolto nella trasformazione del segnale elettrico (analogico) in dati digitali richiede tempo. Allo stesso modo, l'elaborazione del segnale digitale aggiunge un po' più di latenza, così come la trasformazione finale dell'audio digitale in analogico per l'amplificazione.

A seconda della velocità e dell'efficienza del convertitore utilizzato, la latenza del sistema può potenzialmente avvicinarsi a 30 millisecondi, creando un ritardo sufficiente per distrarre gli ascoltatori.

Risposta in frequenza

I microfoni per voce sono generalmente progettati con una risposta in frequenza sagomata o su misura. L'idea alla base di una risposta sagomata è quella di migliorare il suono enfatizzando dolcemente le frequenze desiderate (in questo caso, la gamma media superiore per le voci) riducendo al minimo le frequenze al di fuori della gamma vocale.

Una domanda comune è se uomini e donne richiedano modelli di microfono diversi. In generale, la risposta per quanto riguarda il parlato è no. Infatti le due tipologie di voce differiscono leggermente nella loro gamma di frequenze medie, ma sono entrambe ben all'interno della gamma di frequenze di un tipico microfono vocale.

Distanza critica tra sorgente e microfono

Questo parametro è la distanza dalla sorgente sonora al microfono, a cui il suono diretto è allo stesso livello del suono ambientale. Il microfono deve essere significativamente più vicino di questa distanza critica per essere efficace.

Se la sorgente sonora è silenziosa o se il livello di rumore ambientale costante è alto, la distanza critica si riduce.

L'uscita di un microfono è un piccolo segnale elettrico. Per un funzionamento efficace, l'uscita deve essere abbinata alle specifiche di ingresso del sistema audio a cui viene collegata.

Un microfono può essere descritto elettricamente su tre metriche: cablaggio bilanciato o sbilanciato; impedenza bassa o alta; e sensibilità. Le due configurazioni più comuni - sia per i microfoni che per gli ingressi del mixer - sono a bassa impedenza bilanciata e ad alta impedenza sbilanciata.

Per paragonare i microfoni, il livello di uscita viene misurato quando il microfono viene confrontato con un livello di pressione sonora di riferimento noto. Questa uscita, misurata in millivolt, è chiamata sensibilità.

Le uscite del microfono si dividono in due categorie, a seconda della loro resistenza elettrica, chiamata impedenza.

1. I microfoni a bassa impedenza, o Z Low, sono generalmente classificati tra 150 e 600 ohm e si trovano generalmente in applicazioni professionali.
2. I microfoni ad alta impedenza (Z Hi) hanno generalmente un'impedenza di 10.000 ohm o superiore, che è comune negli apparecchi di consumo.

Un altro fattore che interessa l’uscita del microfono è lo schema di cablaggio, che potrebbe essere bilanciato o sbilanciato.

1. L'attrezzatura audio professionale tende ad essere bilanciata, il che significa che il segnale in uscita viene trasportato su due conduttori schermati di polarità opposta. Questo aiuta a lasciare intatto il segnale del microfono originale cancellando le interferenze elettriche.
2. Un'uscita microfono sbilanciata utilizza un solo conduttore e una schermatura, rendendola suscettibile al rumore e al ronzio captati dal cavo.

Prima di aggiungere un microfono a qualsiasi sistema audio, è consigliabile determinare il tipo di ingresso che il sistema audio è progettato per accogliere.

Praticamente tutti i microfoni di alta qualità hanno uscite bilanciate a bassa impedenza, quindi questa è la configurazione adatta per l'uso, nella maggior parte delle strutture per riunioni e conferenze.

Capire come l'acustica della stanza influisca sulla capacità di esecuzione dei sistemi è fondamentale per ridurre al minimo il verificarsi di feedback.

Più riverberante è la stanza, più è probabile che si verifichi un feedback. Gli spazi altamente riverberanti non permettono di distinguere chiaramente il parlato, e questo a sua volta spinge gli utenti ad alzare il volume nel tentativo di sentire più chiaramente. Come il feedback stesso, è un circolo vizioso.

Quando si verifica un feedback è consigliabile innanzitutto abbassare il guadagno principale del sistema audio (volume) per interrompere lo stridio.

Una volta che si è ripreso il controllo del sistema, è il momento di cercare le cause e risolverle.

Ecco un elenco completo di tutte le correzioni disponibili:

• Avvicinare i microfoni alle sorgenti. Chiedere ai relatori di sedersi più vicino ai loro microfoni. Lasciare che siano i microfoni a fare il lavoro
• Se possibile, avvicinare gli altoparlanti al pubblico
• Ridurre il numero di microfoni aperti (live). Ogni microfono aperto è un altro percorso audio per potenziali feedback e rumori indesiderati
• Utilizzare microfoni e altoparlanti direzionali. Posizionare i microfoni in modo che la sorgente sonora desiderata sia in asse
• Usare un riduttore di feedback, un dispositivo in grado di abbassare automaticamente la frequenza di feedback con un effetto minimo sul resto del mix
• Aggiungere un trattamento fonoassorbente per pareti e finestre, in modo da ridurre significativamente il riverbero della stanza

Selezionando correttamente il microfono giusto e distribuendolo in modo ottimale, l'operatore audio/video può evitare e persino eliminare molti problemi tipici. Il miglior posizionamento dipende da una serie di fattori, ma i principi di base sono costanti.

Ecco le soluzioni ad alcuni altri fattori chiave per determinare la migliore distribuzione dei microfoni nel proprio sistema audio.

Come gestire l'effetto di prossimità

Si riferisce ad un aumento della risposta a bassa frequenza dei microfoni unidirezionali a brevi distanze. Pertanto, quando un presentatore si avvicina al microfono, il suono diventa sia più forte (a causa della legge del quadrato inverso) che più intenso nei bassi.

Quando un relatore è molto vicino al microfono, l'effetto di prossimità può essere abbastanza pronunciato, conferendo all'altoparlante un tono autorevole che può essere utilizzato con grande vantaggio.

Poiché un discorso estremamente ravvicinato rende anche il flusso d'aria vocale udibile dal microfono, è importante disporre di un adeguato filtro anti-pop. Se il microfono è sgradevolmente rumoroso sulle consonanti esplosive (suoni b, d, p e t), si può prendere in considerazione l'aggiunta di uno schermo antivento esterno in schiuma per eliminare lo schiocco.

Effetti di interferenza e come evitarli

L’interferenza è una spiacevole interazione tra suono diretto e ritardato. Esistono tre tipi principali di effetti di interferenza, tutti causati da circostanze separate ed evitabili: inversione di polarità, pickup, reflection pickup

Inversione di polarità

L'inversione di polarità causa la cancellazione fisica del suono. Nei microfoni bilanciati, ciò può accadere quando due microfoni e i relativi cavi sono collegati con piedini "caldi" opposti.

Pickup per microfono multiplo

Il pickup è un altro effetto di interferenza, causato dal mixaggio di due microfoni a distanze diverse dalla stessa sorgente sonora. A causa del tempo di ritardo nel viaggiare verso il microfono più distante, vengono creati picchi e avvallamenti nella risposta in frequenza del segnale misto, chiamato filtraggio a pettine, che provocano un suono vuoto e distante.

La soluzione più ovvia è evitare di captare la stessa sorgente con più di un microfono. Poiché ciò non è sempre possibile in situazioni di conferenza, si può utilizzare la regola 3-a-1 per garantire che qualsiasi effetto di filtraggio a pettine non sia udibile.

Quando si utilizzano più microfoni, la distanza tra due microfoni attivi dovrebbe essere almeno tre volte la distanza tra il microfono e la sua sorgente.

Reflection pickup

Con questa interferenza, il suono che arriva a un singolo microfono lungo più percorsi (e quindi in tempi leggermente diversi) provoca il filtraggio a pettine.

L'effetto diventa udibile quando il microfono è posizionato troppo vicino a una superficie riflettente, facendo sì che il suono riflesso sia forte quasi quanto il suono diretto. I problemi di rilevamento della riflessione vengono spesso risolti attraverso il posizionamento del microfono, riorientando i dispositivi in modo che il suono diretto sia più dominante

.Può essere utile anche coprire la superficie riflettente con materiale fonoassorbente.

I produttori progettano modelli di microfoni ottimizzati per compiti specifici, quindi la selezione di quello giusto inizia con una conoscenza dell'applicazione specifica coinvolta, considerando sia la sorgente sonora che la sua destinazione.

La comprensione del parlato è di primaria importanza negli spazi di presentazione ma anche nell’ambiente aziendale o didattico.

L’interferenza di suoni indesiderati può infatti avere un effetto significativo sulla capacità di distinguere il suono con precisione.

Per questo, tutto ciò che interferisce con l’ascolto nitido delle parole deve essere ridotto al minimo o eliminato.