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Captação sonora e microfonação Curso Tecnologia Musical (CMU 0449) 1º. Sem. 2011 Prof. Regis Rossi Faria

Aula CaptacaoSonora Microfonacao v2

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Captaçãosonoraemicrofonação

CursoTecnologiaMusical(CMU0449)

1º.Sem.2011Prof.RegisRossiFaria

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Organizaçãodaaula

•  TópicoseobjeJvodaaula•  Bibliografiarecomendada

•  Contextualização•  Teoriaeexemplos

•  Exercício•  Revisãodaaula•  Tarefasparacasaepróximaaula

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Tópicosdaaula

•  AparJrdainvençãodotransdutoracúsJco‐elétrico,váriosJposdemicrofonesforamconcebidosemuitastécnicasdemicrofonaçãoexistem,cobrindoumgrandelequedeopçõesparacaptarinstrumentoseambientes.

•  NestaaulaabordaremososprincipaisJposdemicrofonesetécnicasdemicrofonação,dandoalgunsexemplospráJcos.

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Tópicosdaaula

•  Veremos– Conceitodecaptaçãoportransduçãoetransdutoresbásicos

– Tiposdemicrofonesecomosãoselecionados

– Técnicasdemicrofonação– Problemas[picos

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Bibliografiabásica

•  Vale,S.d.(1997).Microfone:TecnologiaeAplicação.RiodeJaneiro:EditoraMúsica&Tecnologia.

•  HyperPhysics,Sound,Microphones.hcp://hyperphysics.phy‐astr.gsu.edu/hbase/audio/mic.html#c1

•  MarJn,Geoff(2006).IntroducJontoSoundRecording.Acessoonline:hcp://www.tonmeister.ca/main/textbook/.

•  MarJn,George,ed.(1996).Makingmusic:theguidetowriJng,performing&recording.NewYork:Quill.

•  Williams,DavidBrian(1999).Experiencingmusictechnology:sopware,data,andhardware.NewYork:SchirmerBooks.2ª.ed.

•  Bistafa,S.R.AcúsJcaaplicadaaocontrolederuído,Ed.EdgardBlücher,2006.

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Bibliografiaadicional

•  MicrofoneseJposdetransdutores:hcp://www.shure.nl/support_en_download/educaJonal_content/microphones‐basics/microphone_transducer_types

•  MicrophoneTechnology:hcp://www.cara.gsu.edu/courses/MI_3110/mic1/1.htm

•  Roads,C.(1996).TheComputerMusicTutorial.Cambridge,MA:TheMITPress.

•  Chadale,J.(1997)ElectricSound:ThePastandPromisseofElectronicMusic.NewJersey:PrenJceHall.

•  Moscal,T.(1994).SoundCheck:TheBasicsofSoundsandSoundSystems.MilwaukeeHalLeonaardCorporaJon.

•  Rocchesso,D.(2003).IntroducJontoSoundProcessing.Acessoonline:hcp://www.scienze.univr.it/~rocchess.ISBN88‐901126‐1‐1.

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Captação

•  Realizadaporumtransdutormecânico/acúsJcoelétrico:convertepressãosonoraemcorrenteelétricaeviceversa

Transdutor piezoelétrico

Figura mostra um transdutor do tipo Surface Acoustic Waves (SAW) de Arsenieto de Gálio (AsGa)

Transdutor capacitivo

Figura mostra um transdutor eletrostástico; o diafragma de membrana fina e leve carregado eletricamente é atraído às placas dependendo da polaridade do campo elétrico nas mesmas; vibração é convertida ao ar; dispositivo mais caro que os de bobina móvel; frequência responde além de 20 kHz, distorção é baixa na banda audível, resulta melhor qualidade de som.

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Transdutoresbásicos

•  CapaciJvo– Princípiodefuncionamento:variaçãodacapacitância– Melhorrespostaemfrequência

– Uso:microfonesdecondensadoreeletreto

•  EletromagnéJco

– Princípiodefuncionamento:variaçãodocampomagnéJco(induçãoeletromagnéJca)

– Maissimplesebaixocusto

– Uso:microfonesdinâmicos

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Transdutoresbásicos

•  Fita(ribbon)– Princípiodefuncionamento:induçãoeletromagnéJca

– Típicoemmicrofonesemfigura‐de‐8

– Uso:microfonesdefita

•  Piezoelétrico– Convertevariaçãodepressãodiretoemvariaçãodecorrente

– Típicoemcaptadoresdecontato

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Tiposdemicrofones

• Microfonespodemserclassificadosprincipalmenteemfunçãode– Tipodetransdutor(ex:condensador,dinâmico)– Padrãodecaptura(ex:cardióide,direcional)– Tipodeinstrumentoparaoqualéindicado(ex:paravoz,cordas,percussão,etc)

– Formademontagem(ex:lapelaoudecontato,pedestal)

– Facilidadedeoperação(ex:caboxsem‐fio)

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Microfonecondensador

•  MovimentodeumdiafragmapolarizadoéconverJdoemalteraçãonopotencialelétricodeumcapacitor

•  Requerpolarizaçãodocapacitorp/funcionar

•  Nocasodoeletreto,umaplacadocapacitortemcargaelétricapermanente

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Microfonedinâmico

•  MovimentodeumdiafragmatransferidoaumabobinaimersaemumcampomagnéJcoprovocaoaparecimentodecorrentesnabobina

•  Correntesgeradassãoproporcionaisàvelocidadedomovimento

•  MontagemeprincípiosãorelaJvamentemaisbaratos

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Microfonedefita

•  DiagramamuitofinoimersonumcampomagnéJcoeexpostoàsvibraçõesacúsJcas

•  Conhecidotambémcomomicrofonedevelocidade•  respostaemfrequênciatendeaserplana

•  PoucouJlizadonaverdade...

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Microfonesdecontato

•  UsamJpicamentetransdutorespiezoelétricos

fonte: http://home.earthlink.net/~erinys/contactmic.html

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Microfonesepadrõesdecaptura

•  Classificaçãopelopadrãoespacialdecaptura•  Onidirecional•  Direcional

– Cardióide– Figurade8– Hiper‐cardióide

Vejamosdiagramaspolaresdestespadrões...

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Microfonesdirecionais

•  Padrõesdecaptura[picos

Cardióide

Figura de 8

Hiper-cardióide

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Técnicasdemicrofonação

•  Estéreo– Coincidente– Quasecoincidente– Nãocoincidente

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Técnicasdemicrofonação

•  Surround– DoubleM/S

– DeccaTree(1954)– OCTSurround– Microfonessurround:KFM,Soundfield

– Esquemasp/gravaçõesdeLR,LCR

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Técnicasdemicrofonação

•  Estéreo– Coincidente

•  XY(a90graus)

•  Blumlein(1930)

•  MS

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Captaçãoestereofonica

• COINCIDENTE: quando as cápsulas dos microfones se situam praticamente no mesmo ponto no espaço. A captação se dá sobretudo devido às diferenças de intensidade do sinal recebido por um microfone e outro.

• NÃO COINCIDENTE: quando os microfones encontram-se separados por uma distância que pode variar de 15 cm a vários metros. A estereofonia se dá, além das diferenças de intensidade, devido às diferenças de fase e atrasos.

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CoincidenteXY

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CoincidenteBlumlein(1930)

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NãoCoincidenteAB

Variação de distância entre cápsulas: ~15cm < e < N m

Abertura entre A e B = 90º~110º

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ABORTF

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ABNOS(NetherlandsOmroepprogrammaSJchJng)

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ABFaulkner(Inglaterra)

A B

Dois microfones figura-8 espaçados de 18 a 20 cm em eixos paralelos dirigidos à fonte sonora. Abertura θ = 0º

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ABOSS(OpJmalStereoSystem)–JecklinDisk

A B

AB OSS: também baseada na distância interaural: dois microfones omnidirecionais espaçados de 17,5 cm separados por uma tela [baffle] circular (∅ 30 cm) de material absorvente modificando a resposta conforme aumenta a frequência de forma similar à audição humana.

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CoincidenteMS

2 microfones coincidentes:

①  um cardióide direcionado à fonte

②  um bidirecional (figura-8) cujo eixo encontra-se perpendicular ao primeiro

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MontagemdopanoramaDeR

•  Dosando a mistura de M em relação a S varia-se a o ângulo de ‘abertura’ da imagem sonora (θ)

•  Essa dosagem pode ser feita após a gravação

•  M+S coloca num lado a área coberta do mic M mais a área “+” do mic Fig-8

• M-S soma o que foi capturado pelo mic M mais a área “-” do mic Fig-8

+ -

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ReproduçãodoMS

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ComparaçãoentreTomadas

Fonte: Benedict SLOTTE Surround recording using coincident and spaced microphones combined with 2-to-3 upmixing. Joint Baltic-Nordic Acoustics Meeting 2004, 8-10 June 2004, Mariehamn, Åland

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TomadasSurround

•  AsconfiguraçõesparatomadasSurroundsãoobJdasaparJrdecombinaçõesdeconfiguraçõesestéreo

•  Hátambémalgunsmicrofonesdecapturadecamposonoro,queveremosaseguir

•  Antesvejamosalgumasconfiguraçõesparagravaçãosurroundmaisconhecidas

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"DoubleM/S"SurroundwithDouble‐MSSet

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

Downmix = Mono

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"DoubleM/S"SurroundwithDouble‐MSSet

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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DeccaTree(1954)

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OCTSurround

Günther Theile IRT - INSTITUT FUER RUNDFUNKTECHNIK GMBH http://www.hauptmikrofon.de/theile_bio.htm

He proposed the diffuse field equalization, which has become ITU-R Rec. BS. 708 for studio monitor headphones, and he proposed the sphere stereo microphone, the room related balancing technique, as well as the OCT Surround System

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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OCTSurround

Ganho de baixos: solução 1

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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OCTSurround

Ganho de baixos: solução 2

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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OCTSurround

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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OCTSurround

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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OCTSurround–HamasakiSquare

"Hamasaki-Square" or as we indicated it shortly just "NHK" after its inventor Kimio Hamasaki of the NHK Science and Research Laboratory. This consists of 4 fig-of-eight microphones (Schoeps CMC 68) arranged in a square of about 2m sidelength, placed not to far behind the main microphone (about 5m), which has the advantage of a greatly reduced delay- or echo-problem with respect to the timing of the frontal pickup. The 4 fig-of-8 mics face the sidewalls of the hall and have therefore minimum direct sound pickup. The panning was as follows: the rear fig-of-eights were panned directly to Left Surround (LS) and Right Surround (RS) and the front fig-of-eights were panned half way between front and surround on each side respectively.

http://www.hauptmikrofon.de/orf.htm#nhk

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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DisposiçõescomLRcoincidentes/AB

Fonte: Benedict SLOTTE Surround recording using coincident and spaced microphones combined with 2-to-3 upmixing. (Nokia Corp.) Joint Baltic-Nordic Acoustics Meeting 2004, 8-10 June 2004, Mariehamn, Åland

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AlternaJvasparaLCR

Benedict SLOTTE Surround recording using coincident and spaced microphones combined with 2-to-3 upmixing. (Nokia Corp.) Joint Baltic-Nordic Acoustics Meeting 2004, 8-10 June 2004, Mariehamn, Åland

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Soundfield

http://www.soundfield.com/

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KFMSurround

Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)

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Problemas[picos

•  Interferênciasecancelamentodefase

–  Causadopelasomadeinstânciasdamesmaformadeondaemposiçõesdiferentesdamesma,ondeosvaloresinstantâneoscancelam

–  Podemprovocardesdeocancelamentodealgunsharmônicos,degradandooJmbrepercebido,atéototalcancelamentodealgunssinais

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Problemas[picos

•  AdiferençadefaseΦentresinaissomadospodeprovocardesdeatenuaçãodonívelatéocancelamentocompleto

•  Φsurgeemdecorrênciadoatrasodetempoentreossinais(ex:mesmosomcaptadopor2microfonesadistânciasdisJntasdafonte)

0 + ½ A = ½ A

- 1/3 A + ¾ A = 0,42 A

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Soluções[picas

• Microfonescaptandoumamesmafonte(paraposteriormixagem)devemestarequidistantes

•  Distânciaentremicrofonesdevesertalqueminimizeproblemasdediferençadefase– Ex:distmic‐mic=3xdistmic‐fonte

•  Distânciadesuper�ciesrefletorasemaiorabsorçãonasmesmasparaevitarcolorações– ex:paraminimizarreflexos

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Exemplo

•  Exemplodacapturadosomdeumafontesonoracomdoismicrofones– Osinalquecadamicrofonecapturaconsistenamesmaformadeondaemposiçõesdiferentes

– Ex:umláde440Hz,temosqueλ=340/440=0,77mou77cmparaoharmônicofundamental.Doismicrofonesespaçadosdeλ/2poderãocriarumefeitodecancelamentoparaesteparcial.

exemplo prático no pd

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Parâmetros[picosdemicrofones

•  Padrãodecaptura:determinaatenuaçãoobJdaemcadadireção

•  Algunsmicrofonestambémtêmseleçãodeatenuadoresefiltros(ex:passa‐altasc/seleçãodequedadexdB/oitava)

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Parâmetros[picosdemicrofones

•  Respostaemfrequência

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Parâmetros[picosdemicrofones

•  Padrãopolardecaptura(oupadrões)•  Tipodetransdutorematerialdediafragma•  Sensibilidadea1kHz(mV/Pa)•  Faixadinâmicatotal(emdB)

•  Relaçãosinal/ruído(SN)•  Recursos(ex:filtros,pré‐atenuação)•  Impedância

•  Alimentação(“phantompower”)•  Conectorpadrão(usualmenteXLRde3pinos)•  Dimensõeseacessórios

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Seleçãodemicrofones

•  HámicrofonesadaptadosedesenvolvidosparacaptarJposdefontessonorasespecíficas

•  Paracadafontesonoraecondiçõesdecaptaçãoespecíficashaverãomicrofonesesetupsmaisindicados

•  AseleçãoóJmademicrofones,padrãodecapturaeoutrosparâmetros,aescolhadoposicionamentoemrelaçãoaoinstrumentoeousodeacessórioséumacombinaçãodefatoresquedependerádaexperiênciadoprofissionalevariadecasoacaso

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Seleçãodemicrofones

•  Aescolhadomicrofonevaidependerprincipalmentede– Potênciasonoradafonte(ex:dinâmicoparaosinstrumentosmaisfortes)

– Padrãodecapturadesejado(ex:direcionalidadeparadestaquedegestosouminimizarcapturadoambienteaoredor)

– Padrãoderejeiçãodesejado(ex:acombinaçãodemicrofonespodeserúJlparacancelaracapturaemumadadaregiãodoespaço)

– Naipeinstrumentalglobal(ex:piano,coral,guitarra)

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Seleçãodemicrofones

•  Todososgrandesfabricantesdemicrofonespossuemguiasdeseleçãodemicrofonesemfunçãodonaipeinstrumental

– Ex:Seinnheiser,Shure,AKG,Neuman,Schoeps,Audio‐Technica(veroguiaanexo)

– Ex:sitesp/ajudanaseleçãodemicrofones:hcp://www.hebdensoundgroup.co.uk/accusound/productstransducer.php

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Exemplo

•  Vamosverummanualdemicrofone[pico

– Observardetalhesdosparâmetros

– Observarcurvasderespostaemfrequênciaedediagramapolar

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Captação:evolução

•  Técnicasparacapturadocamposonoro3D:microfones“soundfield”

•  Beamforming

Fonte: https://gilbert.med.kuleuven.be/~koen/demo_beam/demo_beam.html

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Captação:evolução

•  Beamforming

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Exercícios

1.  Oânguloentreosmicrofonesusadosnamicrofonaçãodeumviolãoabaixoéde90graus,eopadrãodecaptaçãoécardióide

a)  QueJpodearranjoéeste?b)  CalculeoângulodecoberturamáximoobJdo.

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Exercícios

•  1)Oqueétransdução?•  2)AsmontagenscommicrofonescoincidentesoferecemmaiorinJmidadeaoinstrumentodoqueasmontagensnãocoincidentes?

•  3)QualoJpodemicrofonaçãoestéreoqueminimizaaprobabilidadededeocorrerproblemasdecancelamentodefasequandodousodedoismicrofonesparagravaruminstrumento?

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Trabalho

•  Considereumsetupdegravaçãop/violão/voz/flauta.OsinstrumentosestãonosvérJcesdeumtriânguloequiláterocomLmetrosdecomprimentodelado.Posicioneosmicrofonespróximosdasfontes(tambémemtriângulo)everifiqueemquesituaçõespoderemosteralgumcancelamentodefaseimportante(i.e.,quaisfrequências/notaspodemserafetadaspelasdistânciasenvolvidas):

–  Violão:1micdirecional

–  Over:1miconidirecionalnocentrodotriângulocapturandotodososinstrumentos

–  Voz:1micdinâmicop/voz

–  Considerequeasrespostasdosmicrofonessãoplanaseleveemcontaospadrõesdecapturaeaatenuaçãoqueseconseguirádevidaàdistânciaàsfontesnestesetup

•  Entrega:1semana

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Revisãodaaula

•  NestaaulavimosoconceitodetransduçãoquepermiteoregistrodeformaelétricadevirbraçõesacúsJcas,evimososprincipaisJposdemicrofones.

•  Conhecemostambémasprincipaistécnicasdemicrofonaçãoeproblemascomunsquepodemocorreremgravações.

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Próximaaula

•  Napróximaaulaveremososetupdesessõesdegravação,oconsoledemixagemeaspectosimportantesparaaproduçãodeumagravação