Nota 2. Sobre el uso del micrófono de condensador de membrana estrecha. Un problema con el oscilograma.

Título	Filtrado de señales obtenidas con micrófono de condenador de membrana angosta
Autor	Domingo Román Montes de Oca
Comentador	José Joaquín Atria
Fecha	Junio del 2009
Palabras clave	micrófono, respuesta frecuencial, filtrado de señales

Cuando un investigador en fonética se plantea el problema de la fidelidad del registro de la señal de audio para realizar análisis acústicos lo más realistas posibles, aparece una serie de cuestiones técnicas que pueden resultar oscuras y de resolución demorosa y compleja. Por ejemplo, la elección del programa con el que se hará el análisis, la frecuencia de muestreo con que se digitalizará la señal, las características de la tarjeta de sonido del computador que se usará, las condiciones de ruido de la sala donde se harán los registros, etc. En este campo de dudas, surge la preocupación, en ningún caso menor, acerca de cuál micrófono es conveniente usar.

El propósito de esta nota es hacer pública una experiencia sobre el asunto, con motivo de la creación del Laboratorio de Fonética de la Facultad de Letras de la Pontificia Universidad Católica de Chile. En efecto, una de las decisiones más interesantes en su implementación fue la elección del micrófono. Después de numerosas pruebas, la elección fue el AT3035 (de Audio-technica), que es un micrófono de condensador y de membrana ancha. Durante las pruebas se trabajó también con el AT3031 (también de Audio-technica), de características muy similares pero de membrana angosta. En la figura 1 se muestran ambos micrófonos y en la figura 2 la respuesta frecuencial del AT3031. En la figura 1 se muestran ambos micrófonos.


Figura 1. Fotografías de los micrófonos AT3031, de membrana angosta (izquierda) y AT3035, de membrana ancha (derecha).

En la figura 2 se muestra la respuesta frecuencial de ambos micrófonos.


Figura 2. Curvas de respuestas frecuenciales del micrófono AT3031 (izquieda) y del AT3035 (derecha).

El uso de un micrófono de respuesta plana requiere de ciertas condiciones especiales de grabación y, en algunos casos, de tratamiento de la señal. Si el micrófono es muy sensible y capta las señales (inaudibles) bajos los 50 Hz, entonces esas señales se representan en el oscilograma. En efecto, la primera impresión que produce una señal así registrada es la de un gráfico extraño, con unas sinuosidades a las que el fonetista no está acostumbrado. Da la curiosa sensación de una forma de onda que tiene un movimiento adicional, como si la señal no estuviera alineada estrictamente con el punto de cero amplitud, que es lo habitual. Esto es lo que se observa en la figura 3 (superior). La solución consiste en aplicar un filtro que corte las frecuencias más bajas (stop band). El resultado de una grabación filtrada de esta manera es un oscilograma como el que se observa en la figura 3 (inferior).

Figura 3. Oscilogramas de una misma señal obtenida con un micrófono de condensador, sin filtrar las bajas frecuencias (arriba) y filtradas (abajo).

Esto afecta también, por supuesto, la representación espectrográfica de la señal. La diferencia en los espectrogramas de las señales mostradas en la figura anterior se presenta en la figura 4.

Figura 4. Espectrogramas correspondientes a los oscilogramas de la figura 2; arriba, de la señal sin filtar y abajo de la señal filtrada.

En el primer espectrograma se observan algunas marcas en la zona de las bajas frecuencias (parte inferior del espectrograma) que desaparecen en el gráfico de la señal filtrada (el espectrograma inferior). Esas señales se podrían confundir con una banda de sonoridad o algo por estilo, pero solo correspondes a bajas frecuencias registradas por un micrófono muy sensible.

Una manera de ilustrar (y de comprender) este fenómeno es la creación de un tono y un ruido superpuestos, tal como se observa en la figura 4 (en este caso con un tono de 30 Hz).

Figura 5. Arriba, ruido y tono de 30 Hz simultáneos. Al centro, un acercamiento a la misma señal. Abajo, la misma señal una vez filtradas las bajas frecuencias.

En el acercamiento se observa que se trata de un ruido que oscila también a la frecuencia del tono más bajo (el de 30 Hz). Si aplicamos un filtro que borre la frecuencia de 30 Hz, se obtendrá una representación del ruido, esta vez alineado con el cero de la amplitud. Eso es lo que se presenta en la imagen inferior de la figura 4.

El micrófono que se eligió fue, como se señaló arriba, el AT3035 que es de mebrana ancha y cuya frecuencia de respuesta es la que muestra la figura 2 (derecha).

Con este micrófono, el fenómeno de las relevancias de bajas frecuencias no se produce, con lo cual el filtrado es más o menos opcional. La explicación puede estar dada por dos factores. El primero es probablemente el tamaño de la membrana. El segundo es la respuesta frecuencial. Si se comparan las figura 2 y 5, se verá que hay una leve diferencia en la parte baja de las frecuencias. El 3031 destaca las que se producen bajo los 70 Hz en tanto que el 3035 las atenúa. En cualquier caso, nomalmente en nuestro Laboratorio, antes de los análisis, filtramos las frecuencias más bajas.

Para información sobre características técnicas de los micrófono, visítese la página de Audio-technica. Las fotografías de los micrófonos también han sido tomadas de ese sitio.
Las grabaciones presentadas fueron hechas con Protools y la tarjeta externa es una MBox2 (de Digidesign). Los filtrados y análisis se realizaron con el programa Praat.