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Captaçãosonoraemicrofonação
CursoTecnologiaMusical(CMU0449)
1º.Sem.2011Prof.RegisRossiFaria
Organizaçãodaaula
• TópicoseobjeJvodaaula• Bibliografiarecomendada
• Contextualização• Teoriaeexemplos
• Exercício• Revisãodaaula• Tarefasparacasaepróximaaula
Tópicosdaaula
• AparJrdainvençãodotransdutoracúsJco‐elétrico,váriosJposdemicrofonesforamconcebidosemuitastécnicasdemicrofonaçãoexistem,cobrindoumgrandelequedeopçõesparacaptarinstrumentoseambientes.
• NestaaulaabordaremososprincipaisJposdemicrofonesetécnicasdemicrofonação,dandoalgunsexemplospráJcos.
Tópicosdaaula
• Veremos– Conceitodecaptaçãoportransduçãoetransdutoresbásicos
– Tiposdemicrofonesecomosãoselecionados
– Técnicasdemicrofonação– Problemas[picos
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.
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.
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.
Transdutoresbásicos
• CapaciJvo– Princípiodefuncionamento:variaçãodacapacitância– Melhorrespostaemfrequência
– Uso:microfonesdecondensadoreeletreto
• EletromagnéJco
– Princípiodefuncionamento:variaçãodocampomagnéJco(induçãoeletromagnéJca)
– Maissimplesebaixocusto
– Uso:microfonesdinâmicos
Transdutoresbásicos
• Fita(ribbon)– Princípiodefuncionamento:induçãoeletromagnéJca
– Típicoemmicrofonesemfigura‐de‐8
– Uso:microfonesdefita
• Piezoelétrico– Convertevariaçãodepressãodiretoemvariaçãodecorrente
– Típicoemcaptadoresdecontato
Tiposdemicrofones
• Microfonespodemserclassificadosprincipalmenteemfunçãode– Tipodetransdutor(ex:condensador,dinâmico)– Padrãodecaptura(ex:cardióide,direcional)– Tipodeinstrumentoparaoqualéindicado(ex:paravoz,cordas,percussão,etc)
– Formademontagem(ex:lapelaoudecontato,pedestal)
– Facilidadedeoperação(ex:caboxsem‐fio)
Microfonecondensador
• MovimentodeumdiafragmapolarizadoéconverJdoemalteraçãonopotencialelétricodeumcapacitor
• Requerpolarizaçãodocapacitorp/funcionar
• Nocasodoeletreto,umaplacadocapacitortemcargaelétricapermanente
Microfonedinâmico
• MovimentodeumdiafragmatransferidoaumabobinaimersaemumcampomagnéJcoprovocaoaparecimentodecorrentesnabobina
• Correntesgeradassãoproporcionaisàvelocidadedomovimento
• MontagemeprincípiosãorelaJvamentemaisbaratos
Microfonedefita
• DiagramamuitofinoimersonumcampomagnéJcoeexpostoàsvibraçõesacúsJcas
• Conhecidotambémcomomicrofonedevelocidade• respostaemfrequênciatendeaserplana
• PoucouJlizadonaverdade...
Microfonesdecontato
• UsamJpicamentetransdutorespiezoelétricos
fonte: http://home.earthlink.net/~erinys/contactmic.html
Microfonesepadrõesdecaptura
• Classificaçãopelopadrãoespacialdecaptura• Onidirecional• Direcional
– Cardióide– Figurade8– Hiper‐cardióide
Vejamosdiagramaspolaresdestespadrões...
Microfonesdirecionais
• Padrõesdecaptura[picos
Cardióide
Figura de 8
Hiper-cardióide
Técnicasdemicrofonação
• Estéreo– Coincidente– Quasecoincidente– Nãocoincidente
Técnicasdemicrofonação
• Surround– DoubleM/S
– DeccaTree(1954)– OCTSurround– Microfonessurround:KFM,Soundfield
– Esquemasp/gravaçõesdeLR,LCR
Técnicasdemicrofonação
• Estéreo– Coincidente
• XY(a90graus)
• Blumlein(1930)
• MS
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.
CoincidenteXY
CoincidenteBlumlein(1930)
NãoCoincidenteAB
Variação de distância entre cápsulas: ~15cm < e < N m
Abertura entre A e B = 90º~110º
ABORTF
ABNOS(NetherlandsOmroepprogrammaSJchJng)
ABFaulkner(Inglaterra)
A B
Dois microfones figura-8 espaçados de 18 a 20 cm em eixos paralelos dirigidos à fonte sonora. Abertura θ = 0º
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.
CoincidenteMS
2 microfones coincidentes:
① um cardióide direcionado à fonte
② um bidirecional (figura-8) cujo eixo encontra-se perpendicular ao primeiro
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
+ -
ReproduçãodoMS
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
TomadasSurround
• AsconfiguraçõesparatomadasSurroundsãoobJdasaparJrdecombinaçõesdeconfiguraçõesestéreo
• Hátambémalgunsmicrofonesdecapturadecamposonoro,queveremosaseguir
• Antesvejamosalgumasconfiguraçõesparagravaçãosurroundmaisconhecidas
"DoubleM/S"SurroundwithDouble‐MSSet
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
Downmix = Mono
"DoubleM/S"SurroundwithDouble‐MSSet
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
DeccaTree(1954)
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)
OCTSurround
Ganho de baixos: solução 1
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
OCTSurround
Ganho de baixos: solução 2
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
OCTSurround
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
OCTSurround
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
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)
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
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
Soundfield
http://www.soundfield.com/
KFMSurround
Fonte: SCHOEPS GmbH (www.schoeps.de)
Problemas[picos
• Interferênciasecancelamentodefase
– Causadopelasomadeinstânciasdamesmaformadeondaemposiçõesdiferentesdamesma,ondeosvaloresinstantâneoscancelam
– Podemprovocardesdeocancelamentodealgunsharmônicos,degradandooJmbrepercebido,atéototalcancelamentodealgunssinais
Problemas[picos
• AdiferençadefaseΦentresinaissomadospodeprovocardesdeatenuaçãodonívelatéocancelamentocompleto
• Φsurgeemdecorrênciadoatrasodetempoentreossinais(ex:mesmosomcaptadopor2microfonesadistânciasdisJntasdafonte)
0 + ½ A = ½ A
- 1/3 A + ¾ A = 0,42 A
Soluções[picas
• Microfonescaptandoumamesmafonte(paraposteriormixagem)devemestarequidistantes
• Distânciaentremicrofonesdevesertalqueminimizeproblemasdediferençadefase– Ex:distmic‐mic=3xdistmic‐fonte
• Distânciadesuper�ciesrefletorasemaiorabsorçãonasmesmasparaevitarcolorações– ex:paraminimizarreflexos
Exemplo
• Exemplodacapturadosomdeumafontesonoracomdoismicrofones– Osinalquecadamicrofonecapturaconsistenamesmaformadeondaemposiçõesdiferentes
– Ex:umláde440Hz,temosqueλ=340/440=0,77mou77cmparaoharmônicofundamental.Doismicrofonesespaçadosdeλ/2poderãocriarumefeitodecancelamentoparaesteparcial.
exemplo prático no pd
Parâmetros[picosdemicrofones
• Padrãodecaptura:determinaatenuaçãoobJdaemcadadireção
• Algunsmicrofonestambémtêmseleçãodeatenuadoresefiltros(ex:passa‐altasc/seleçãodequedadexdB/oitava)
Parâmetros[picosdemicrofones
• Respostaemfrequência
Parâmetros[picosdemicrofones
• Padrãopolardecaptura(oupadrões)• Tipodetransdutorematerialdediafragma• Sensibilidadea1kHz(mV/Pa)• Faixadinâmicatotal(emdB)
• Relaçãosinal/ruído(SN)• Recursos(ex:filtros,pré‐atenuação)• Impedância
• Alimentação(“phantompower”)• Conectorpadrão(usualmenteXLRde3pinos)• Dimensõeseacessórios
Seleçãodemicrofones
• HámicrofonesadaptadosedesenvolvidosparacaptarJposdefontessonorasespecíficas
• Paracadafontesonoraecondiçõesdecaptaçãoespecíficashaverãomicrofonesesetupsmaisindicados
• AseleçãoóJmademicrofones,padrãodecapturaeoutrosparâmetros,aescolhadoposicionamentoemrelaçãoaoinstrumentoeousodeacessórioséumacombinaçãodefatoresquedependerádaexperiênciadoprofissionalevariadecasoacaso
Seleçãodemicrofones
• Aescolhadomicrofonevaidependerprincipalmentede– Potênciasonoradafonte(ex:dinâmicoparaosinstrumentosmaisfortes)
– Padrãodecapturadesejado(ex:direcionalidadeparadestaquedegestosouminimizarcapturadoambienteaoredor)
– Padrãoderejeiçãodesejado(ex:acombinaçãodemicrofonespodeserúJlparacancelaracapturaemumadadaregiãodoespaço)
– Naipeinstrumentalglobal(ex:piano,coral,guitarra)
Seleçãodemicrofones
• Todososgrandesfabricantesdemicrofonespossuemguiasdeseleçãodemicrofonesemfunçãodonaipeinstrumental
– Ex:Seinnheiser,Shure,AKG,Neuman,Schoeps,Audio‐Technica(veroguiaanexo)
– Ex:sitesp/ajudanaseleçãodemicrofones:hcp://www.hebdensoundgroup.co.uk/accusound/productstransducer.php
Exemplo
• Vamosverummanualdemicrofone[pico
– Observardetalhesdosparâmetros
– Observarcurvasderespostaemfrequênciaedediagramapolar
Captação:evolução
• Técnicasparacapturadocamposonoro3D:microfones“soundfield”
• Beamforming
Fonte: https://gilbert.med.kuleuven.be/~koen/demo_beam/demo_beam.html
Captação:evolução
• Beamforming
Exercícios
1. Oânguloentreosmicrofonesusadosnamicrofonaçãodeumviolãoabaixoéde90graus,eopadrãodecaptaçãoécardióide
a) QueJpodearranjoéeste?b) CalculeoângulodecoberturamáximoobJdo.
Exercícios
• 1)Oqueétransdução?• 2)AsmontagenscommicrofonescoincidentesoferecemmaiorinJmidadeaoinstrumentodoqueasmontagensnãocoincidentes?
• 3)QualoJpodemicrofonaçãoestéreoqueminimizaaprobabilidadededeocorrerproblemasdecancelamentodefasequandodousodedoismicrofonesparagravaruminstrumento?
Trabalho
• Considereumsetupdegravaçãop/violão/voz/flauta.OsinstrumentosestãonosvérJcesdeumtriânguloequiláterocomLmetrosdecomprimentodelado.Posicioneosmicrofonespróximosdasfontes(tambémemtriângulo)everifiqueemquesituaçõespoderemosteralgumcancelamentodefaseimportante(i.e.,quaisfrequências/notaspodemserafetadaspelasdistânciasenvolvidas):
– Violão:1micdirecional
– Over:1miconidirecionalnocentrodotriângulocapturandotodososinstrumentos
– Voz:1micdinâmicop/voz
– Considerequeasrespostasdosmicrofonessãoplanaseleveemcontaospadrõesdecapturaeaatenuaçãoqueseconseguirádevidaàdistânciaàsfontesnestesetup
• Entrega:1semana
Revisãodaaula
• NestaaulavimosoconceitodetransduçãoquepermiteoregistrodeformaelétricadevirbraçõesacúsJcas,evimososprincipaisJposdemicrofones.
• Conhecemostambémasprincipaistécnicasdemicrofonaçãoeproblemascomunsquepodemocorreremgravações.
Próximaaula
• Napróximaaulaveremososetupdesessõesdegravação,oconsoledemixagemeaspectosimportantesparaaproduçãodeumagravação