El efecto de proximidad en los micrófonos refiere al aumento de nivel en frecuencias bajas (o media-bajas) cuando la cápsula se encuentra muy cercana a la fuente de sonido. En definitiva refiere a un cambio de la respuesta en frecuencia del micrófono.
En principio cabe aclarar que este efecto sucede solamente en los micrófonos direccionales, es decir los que funcionan como gradiente de presión (velocidad). Los micrófonos de presión (omnidireccionales) no presentan ésta característica. Dependiendo del diseño del transductor el efecto de proximidad puede agregar hasta 12dB en frecuencias bajas, usualmente situado alrededor de los 100Hz. En la figura 1 se puede observar el cambio en la respuesta del micrófono para distancias de 1 metro, 10 centímetros y 2 centímetros.
Fig 1: Efecto proximidad.
Para entender este efecto debemos examinar el funcionamiento de las cápsulas de velocidad. Como su nombre lo indica el movimiento del diafragma es causado por la diferencia de presión (gradiente) entre sus caras.
En un micrófono cardioide la presión en la cara trasera cambia casi como lo hace en la parte frontal, pero debido al tamaño físico de la cápsula y a los «laberintos acústicos» (ver Patrón de captación en los micrófonos), lo hace de manera levemente retrasada en el tiempo, se puede ver esta diferencia en la figura 2.
Fig 2: Espesor de diafragma y diferencias de presión.
Se puede observar, en altas frecuencias la diferencia temporal entre las dos caras del diafragma se refleja en una diferencia de presión grande, mientras que en bajas frecuencias la diferencia de presión es mínima. Esto quiere decir que el diafragma (como gradiente de presión) va a moverse más con altas frecuencias (mayor tensión a la salida) que con bajas frecuencias.
Eventualmente cuando el largo de onda sigue disminuyendo (a mayor frecuencia) llega un punto en el que es múltiplo del espesor efectivo del diafragma y la diferencia de presión vuelve a caer. De esta manera se crean refuerzos y cancelaciones, en definitiva un resultado tipo comb filter (figura 3).
Fig 3: Respuesta tipo comb filter.
Usualmente se puede evitar el comb filter, diseñando un espesor que lo haga caer fuera del rango audible o del rango útil del micrófono, lo único que resta es compensar la subida de la respuesta en frecuencia. Esto puede hacerse amortiguando el diafragma con un filtro de -6dB/Oct, logrando la respuesta de la figura 4.
Lo último que falta entender es que el retraso agregado por la diferencia de distancia, no es lo único que causa una diferencia de presión, la ley del cuadrado inverso también entra en juego. Esto quiere decir que la onda de sonido que llega a la parte trasera del diafragma se encuentra atenuada por haber recorrido una distancia mayor.
Esta atenuación es insignificante a grandes distancias, si por ejemplo la capsula mide 1cm, la diferencia entre 1 metro y 1,01 es muy poca. Pero si la fuente de sonido se encuentra a 1cm, la diferencia entre 1cm y 2cm es grande. Este mecanismo afecta por igual a todas las frecuencias. De esta manera cuanto más cerca se esté de la fuente más peso va a tener el efecto de la ley del cuadrado inverso (especialmente en bajas frecuencias), que la diferencia de fase generada por el espesor del diafragma.
Ahora debemos recordar que habíamos utilizado un filtro para ecualizar el efecto del gradiente de presión (figura 4). Cuando estemos cerca del diafragma, el efecto de gradiente (que es diferente en frecuencia) es menor al de la ley del cuadrado inverso (que es igual en frecuencia), como resultado el filtro empieza a ecualizar una curva «plana» y la carga en graves, como se observa en la figura 5.
Fig 5: Respuesta final.
Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon