Patrón polar de los micrófonos

Dos micrófonos con la misma cápsula, el mismo tamaño de diafragma y el mismo tipo de transductor pueden comportarse de forma completamente distinta según hacia dónde estén "escuchando". Esa diferencia la determina el patrón polar: la propiedad que define desde qué direcciones capta sonido un micrófono y con qué intensidad relativa. Entender cómo se genera físicamente un patrón polar —y no solo memorizar sus nombres— es lo que permite anticipar el comportamiento real de cualquier micrófono antes de usarlo.

Qué es el patrón polar

El patrón polar (o diagrama polar, o directividad) es la representación gráfica de la sensibilidad de un micrófono en función del ángulo desde el que le llega el sonido, medido habitualmente en un círculo de 360° alrededor de la cápsula. El eje frontal del micrófono (0°) representa la dirección de máxima sensibilidad en la mayoría de los diseños, y el gráfico muestra cómo esa sensibilidad va cayendo —o no— a medida que el ángulo de incidencia se aleja de ese eje.

El patrón polar no es una propiedad accesoria del micrófono: es el resultado directo del principio físico con el que está construida su cápsula. Todos los patrones polares, por complejos que parezcan, derivan de la combinación de solo dos principios fundamentales de transducción.

Los dos principios fundamentales: presión y gradiente de presión

Micrófono de presión (patrón omnidireccional)

En un micrófono de presión, el diafragma está expuesto al aire exterior únicamente por su cara frontal. Su cara posterior queda completamente sellada dentro de una cámara cerrada. El diafragma responde a las variaciones de presión absoluta del aire en el punto donde se encuentra, con independencia de la dirección desde la que llegue esa variación de presión.

El resultado es que un micrófono de presión capta con la misma sensibilidad el sonido proceda de donde proceda: delante, detrás, arriba o a los lados. Esto produce el patrón omnidireccional, representado en un diagrama polar como un círculo perfecto.

Micrófono de gradiente de presión (patrón bidireccional)

En un micrófono de gradiente de presión, en cambio, ambas caras del diafragma están expuestas al sonido exterior. El diafragma no responde a la presión absoluta en un punto, sino a la diferencia de presión entre su cara frontal y su cara posterior.

Un sonido que llega exactamente desde el lateral (90°) alcanza ambas caras del diafragma con la misma intensidad y prácticamente al mismo tiempo, por lo que la diferencia de presión entre ambas caras es casi nula: el micrófono apenas lo capta. Un sonido que llega desde el eje frontal o el trasero, en cambio, genera una diferencia de presión significativa entre ambas caras, y el micrófono lo capta con fuerza —aunque con polaridad eléctrica invertida entre frontal y trasero—. El resultado es el patrón bidireccional o figura de 8: máxima sensibilidad al frente y detrás, silencio casi total a los lados. El micrófono de cinta es el ejemplo clásico de transductor de gradiente de presión puro.

Cómo se construye el patrón cardioide

El patrón cardioide —el más utilizado en directo y en estudio— no responde a ninguno de los dos principios puros descritos arriba, sino a una combinación de ambos en proporciones aproximadamente iguales.

Puede entenderse como la superposición matemática del patrón omnidireccional (presión) y el patrón bidireccional (gradiente de presión): en la parte frontal del micrófono, ambas señales llegan en la misma fase y se suman, reforzándose mutuamente. En la parte trasera, la señal negativa del componente de gradiente de presión cancela a la señal positiva del componente de presión, produciendo un punto nulo de sensibilidad casi total a 180°.

Existen dos formas de conseguir físicamente esta combinación:

• Laberinto acústico: Una serie de aberturas y conductos internos en la carcasa de la cápsula que retrasan de forma controlada el sonido que llega a la parte posterior del diafragma, de manera que interfiera destructivamente con el sonido frontal en la dirección trasera. Es el método habitual en micrófonos de una sola cápsula, tanto dinámicos como de condensador.
• Combinación electrónica de dos cápsulas: Un diseño con una cápsula omnidireccional y una cápsula bidireccional montadas juntas, cuyas señales se suman eléctricamente en distintas proporciones para producir el patrón deseado. Es la base del funcionamiento de los micrófonos multipatrón.

Variando la proporción entre el componente omnidireccional y el bidireccional se obtienen toda la familia de patrones cardioides:

• Subcardioide (cardioide amplio): Predominio del componente omnidireccional (aproximadamente 70% omni / 30% bidireccional). Rechazo trasero suave, zona de captación más amplia que el cardioide estándar.

  

• Cardioide: Proporción equilibrada (50% / 50%). Rechazo máximo justo a 180°.

  

• Supercardioide: Predominio del componente bidireccional (aproximadamente 37% omni / 63% bidireccional). Rechazo lateral más estrecho y profundo, con nulos a unos 126° y un pequeño lóbulo trasero (unos −12 dB a 180°).

  

• Hipercardioide: Mayor predominio aún del componente bidireccional (25% omni / 75% bidireccional). Máximo rechazo lateral de toda la familia, con nulos a unos 110° y un lóbulo trasero más pronunciado (unos −6 dB a 180°).

  

Cómo leer un diagrama polar

Un diagrama polar profesional se representa como un gráfico circular dividido en grados (de 0° a 360°), con el eje frontal del micrófono situado habitualmente en la parte superior (0°). Los círculos concéntricos representan niveles de sensibilidad en decibelios: el exterior corresponde a 0 dB (máxima sensibilidad) y cada anillo hacia el centro indica una sensibilidad menor.

Los diagramas de calidad no muestran una única curva, sino varias curvas superpuestas correspondientes a distintas frecuencias (por ejemplo, 125 Hz, 1 kHz, 4 kHz y 16 kHz), porque el comportamiento direccional real de un micrófono varía con la frecuencia. Es habitual que un micrófono cardioide se comporte de forma más omnidireccional en las frecuencias graves —donde su longitud de onda es demasiado grande para que el laberinto acústico sea eficaz— y se vuelva progresivamente más estrecho y direccional en las frecuencias agudas. Esta variación explica el fenómeno de la coloración fuera de eje: una fuente captada desde un ángulo lateral no solo suena más baja de nivel, sino también con un timbre distinto al que tendría captada desde el eje frontal.

Micrófonos multipatrón

Un micrófono multipatrón incorpora, dentro de una única carcasa, dos cápsulas de condensador de gran diafragma montadas espalda con espalda, cada una funcionando por separado como un micrófono cardioide orientado en direcciones opuestas. El circuito interno del micrófono puede combinar eléctricamente la señal de ambas cápsulas en distintas proporciones y polaridades, lo que permite seleccionar entre varios patrones polares desde un simple conmutador, sin cambiar de micrófono:

• Sumando ambas cápsulas cardioides en fase con la misma ganancia, se obtiene un patrón omnidireccional.
• Utilizando una sola de las dos cápsulas cardioides, se obtiene el patrón cardioide estándar.
• Restando la señal de una cápsula a la otra (invirtiendo la fase de una de ellas), se obtiene el patrón bidireccional.
• Combinando ambas señales en proporciones intermedias, se obtienen patrones intermedios como el subcardioide o el hipercardioide.

Esta versatilidad convierte al micrófono multipatrón en una herramienta muy valorada en estudio, donde permite adaptar un mismo micrófono a distintas fuentes y técnicas de captación sin necesidad de disponer de varios modelos distintos.

Consecuencias prácticas del patrón polar

Más allá de su definición teórica, el patrón polar tiene implicaciones directas sobre cómo se comporta un micrófono en uso real:

• Rechazo del sonido no deseado: Cuanto más estrecho es el patrón, mayor es la capacidad del micrófono para rechazar el sonido de otras fuentes cercanas, los monitores de escenario o el ambiente de la sala.
• Efecto de proximidad: Es un fenómeno exclusivo de los micrófonos de gradiente de presión —cardioide, supercardioide, hipercardioide y bidireccional—: el refuerzo de graves que se produce al acercar el micrófono a la fuente. Los micrófonos omnidireccionales puros no lo presentan, precisamente porque su diafragma no responde a una diferencia de presión entre dos caras.
• Sensibilidad a los golpes de aire: Al tener ambas caras del diafragma expuestas al aire exterior, los micrófonos de gradiente de presión son más sensibles a los plosivos vocales y a las corrientes de viento que un micrófono de presión puro.
• Coloración fuera de eje: Como se ha explicado antes, un micrófono direccional no solo atenúa el sonido lateral, sino que también lo colorea de forma distinta al sonido captado en el eje frontal, un factor a tener en cuenta al posicionar la fuente respecto al micrófono.