Depois de alguns meses nos dedicando ao lado prático da coisa, vamos voltar a observar mais características técnicas, que apesar de aparentemente não serem atraentes como as questões práticas, precisam ser bem compreendidas, já que são parte importante do processo de microfonação eficiente.
Vamos estudar, então, um dos efeitos mais importantes que podemos aplicar na prática - o efeito de proximidade. Para isso, porém, precisamos ir um pouco mais a fundo no estudo do comportamento dos microfones. Comecemos com uma breve recapitulação.
TIPOS BÁSICOS DE MICROFONES
O primeiro tipo de microfone que vimos aqui foi o chamado microfone de pressão. É o caso dos omnidirecionais. Neles, o diafragma está sobre uma cavidade selada (na verdade, a cavidade possui uma abertura posterior muito pequena, na forma de um tubo capilar, que compensa variações graduais de pressão), e, assim, se torna sensível a quaisquer variações de pressão, independente da direção de onde venham. Para efeito desta análise, podemos considerar que a resposta de um microfone omni é independente da direção de onde vem o som. Se quisermos descrever matematicamente isto, temos SP = 1, sendo que S é a sensibilidade.
O segundo tipo é o microfone de gradiente de pressão, ou seja, aquele cujo elemento transdutor responde à diferença de pressão entre os dois lados do diafragma. Este é o caso dos microfones bidirecionais, como o microfone de fita. Neles, se um som chega apenas pela frente, podemos interpretar que o diafragma irá para trás quando houver compressão e que será puxado para a frente quando houver rarefação.
Admitamos que a este movimento para trás está associada uma saída positiva de tensão do microfone, e que para o movimento para frente se associe uma tensão negativa. Se agora um som atinge somente a parte de trás do diafragma, o movimento será inverso. Assim, a uma compressão estará associada uma tensão negativa, e a uma rarefação, uma positiva. Há oposição de fase entre os dois lados. Se agora o som vem de um dos lados, haverá a mesma compressão e rarefação dos dois lados do diafragma, anulando a tensão na saída.
Em outras palavras, a tensão de saída do microfone bidirecional será tão mais alta quanto for a diferença de pressão entre os dois lados do diafragma. E "gradiente" quer dizer exatamente "diferença". Como já vimos anteriormente, o diagrama polar da sensibilidade de um bidirecional pode ser descrito matematicamente como SG = cos (α), onde α (letra grega alfa) é o ângulo de incidência. Apesar de assustadora, esta fórmula apenas representa o tradicional desenho em forma de "8" do diagrama polar típico de um bidirecional.
O terceiro tipo de microfone, no que diz respeito à direcionalidade, combina dos dois tipos já vistos: um componente de pressão e um componente de gradiente de pressão. O resultado dessa combinação é o que chamamos comumente de "microfone unidirecional", já que ele é mais sensível preferencialmente em uma determinada direção.
Esse tipo de microfone é construído de forma que os sons vindos das diferentes direções percorram caminhos diferentes para atingir as faces traseira e dianteira do diafragma, de modo que os sons vindos da frente se reforcem e que os vindos de trás se cancelem, com valores progressivos intermediários.
A partir das duas equações que já vimos, podemos expressar que a resposta de um unidirecional é caracterizada por uma combinação matemática chamada de Equação Geral da Sensitividade, representada da seguinte forma: S = P + G . cos ( α ), onde P e G são fatores de proporcionalidade de pressão e gradiente de pressão, respectivamente.
Dosando os fatores P e G de forma que P + G = 1, poderemos descrever o comportamento dos vários tipos de diagramas polares ideais que vimos anteriormente, desde o omni ao bidirecional, conforme abaixo:
DIAGRAMA POLAR E RESPOSTA EM FREQUÊNCIA
Para efeito de concentrarmos o ponto de vista de nossa análise, consideremos que nos microfones de pressão, se o comprimento da onda incidente é suficientemente maior do que o tamanho do diafragma, sua resposta em frequência é plana (futuramente veremos que tal suposição na realidade não é muito natural e dá muito trabalho para ser conseguida.).
Estudemos, porém, o que acontece com o gradiente de pressão. Ao contrário do que dissemos na simplificação anterior, uma onda que incide de frente para o microfone bidirecional também atinge a parte de trás do diafragma. A diferença de caminho para cada microfone é constante. Assim, quanto maior o comprimento de onda, menor importância esta diferença terá. Desta forma, quanto mais baixa a frequência, maior será a tendência de que a onda atinja as partes da frente e de trás com a mesma polaridade, o que faz com que a resposta do microfone tenda a zero.
Conforme a frequência aumenta, a diferença de pressão entre os dois lados aumenta proporcional e linearmente, o que implica em uma reta com inclinação de 6 dB por oitava. À medida que a frequência vai subindo, a combinação de fases passa por um valor em que a resposta equivale à pressão de uma das faces e chega a um ponto em que ocorre a oposição de fase total entre a face frontal e a face posterior. Nesta frequência ocorre um reforço, com um ganho de 6 dB. Esta é a frequência para o máximo de sensibilidade. A partir daí, com o consequente aumento da frequência, a sensibilidade começa a descer, até atingir um novo zero e depois um novo máximo etc. Esta é uma resposta típica de um filtro pente, que vemos abaixo em escala linear.
Como estes valores são determinados pelo tamanho do diafragma e estruturas adjacentes pelas quais o som é obrigado a passar, os fabricantes trabalham de forma que o primeiro ponto de máximo ocorra bem alto em termos de frequência, conforme vemos a seguir, já em escala logarítmica.
Os fabricantes recorrem a diversos recursos de projeto para aumentar a sensibilidade na região dos graves - antes de mais nada, trabalhando o diafragma de forma que sua ressonância ocorra no extremo grave e depois através de filtros e de engenhosas estruturas mecânicas.
O EFEITO DE PROXIMIDADE
Toda esta nossa discussão foi para nos apresentar o fato de que o microfone de gradiente de pressão precisa de uma correção em suas características naturais para elevar a resposta em baixas frequências. Esta elevação corrige a resposta em frequência para fontes distantes. Mas o que acontecerá para fontes muito próximas?
Antes de qualquer coisa, consideremos que, para uma onda sonora no espaço livre, cada vez que se dobra a distância, a pressão cai à metade. Suponhamos agora que nossa fonte se encontre extremamente próxima da face frontal do diafragma. Neste caso há uma grande variação de pressão entre os dois trajetos, que é bem substancial. Para esta situação, o diafragma começa a se comportar como um transdutor de pressão e não mais como um de gradiente de pressão. A parte traseira começa a não ouvir mais a fonte sonora. Com isso, a deficiência de graves que vimos antes não ocorre mais e os mecanismos de reforço dos graves presentes no mecanismo e nos circuitos do microfone acabam trabalhando no sentido não mais de equilibrar a resposta, mas acabam provocando um aumento dos graves. Este aumento é tão maior quanto mais próxima a fonte estiver do diafragma.
Para os microfones unidirecionais, como eles possuem uma parcela de gradiente de pressão, também exibirão efeito de proximidade, só que comparativamente em menor intensidade, de acordo com a parcela com que o elemento gradiente de pressão contribui para a sensibilidade. No caso do cardioide, é interessante notar que o efeito é máximo para ângulos de incidência de zero grau e mínimo para noventa graus, já que neste ângulo somente o elemento de pressão contribui. O curioso é que ele não apresentará resposta para fontes distantes em um ângulo de 180 graus. Porém, à medida que se aproxima a fonte da face traseira, haverá cada vez mais resposta com graves acentuados, uma vez que neste caso o elemento de pressão começa a atuar cada vez menos.
O efeito de proximidade pode ser um incômodo em muitas situações, e muitos microfones apresentam chaves de atenuação de graves para reduzir o seu efeito. Estas chaves normalmente se chamam LF (low filter) e podem oferecer uma ou mais opções, para um escalonamento do efeito.
Mas além de um incômodo, este efeito pode ser usado em nosso beneficio. Todo cantor sabe desta característica e a usa para aumentar a expressividade de sua performance - o chamado ato de "usar" o microfone. Também podemos usar o efeito de proximidade na captação de instrumentos, valorizando sua parte grave. De fato, já o usamos aqui quando mostramos a captação de amps de guitarra.
Assim, nosso leitor deve manter-se sempre alerta para este efeito importantíssimo, estando pronto para usá-lo quando for interessante e para combatê-lo quando indesejado.
Fábio Henriques é engenheiro eletrônico e de gravação e autor dos Guias de Mixagem 1 e 2, lançados pela editora Música &Tecnologia.
É responsável pelos produtos da gravadora Canção Nova, onde atua como engenheiro de gravação e mixagem e produtor musical.
Conteúdo aberto a todos os leitores.