Antes de descrever os diferentes sistemas de captação é importante definir o conceito de ângulo útil de captação estereofónica; é o ângulo no interior do qual se devem situar as fontes sonoras de forma a serem reproduzidas entre e atrás dos dois altifalantes, portanto no interior do espaço esterofónico restituído.
Cada sistema de captação possui ângulos úteis próprios que dependem da abertura angular e espaçamento dos microfones. É fundamental que o ângulo útil escolhido seja adaptado à largura das fontes sonoras, de forma a aproximar-se o mais possível do ângulo segundo o qual as fontes sonoras são reproduzidas pelo sistema estereofónico.
X / Y | M / S | Blumlein | A / B | ORTF | Esférica | Saber mais
Na imagem, Sanken CUW-180
O princípio da estereofonia de intensidade consiste em utilizar só um parâmetro para a localização estereofónica: as diferenças de intensidade.
São utilizadas normalmente cápsulas cardióides colocadas de forma a coincidirem no espaço, com um ângulo variável entre elas. As cápsulas devem ter a mesma sensibilidade, directividade e curva de resposta. São colocadas uma sobre a outra, ou lado a lado.
Uma fonte sonora colocada na bissectriz do ângulo formado será captada com intensidade igual pelos dois microfones e na reprodução será localizada no centro. O deslocamento da fonte sonora para um ou outro lado irá provocar uma diferença de intensidade entre os microfones. Uma diferença de intensidade de 15 dB corresponde à localização de uma fonte sonora no altifalante da esquerda ou direita. Nesse caso, se o ângulo físico entre as cápsulas for diminuído, a diferença de intensidade entre as cápsulas diminuirá e a imagem da fonte sonora será colocada dentro do espaço estereofónico.
AO DIMINUIR O ÂNGULO FÍSICO ENTRE OS MICROFONES, AUMENTA-SE O ÂNGULO ÚTIL DE CAPTAÇÃO DE SOM, E VICE VERSA.
Com um par de cardióides para captação XY, os ângulos podem variar entre 80 e 130 graus. Os ângulos físicos mais utilizados são 90 e 120 graus, para um ângulo útil de captação de 170 e 140 graus.
Ângulo físico Ângulo útil de captação
A inexistência de diferenças de tempo entre os sinais faz com que a imagem estereofónica seja pobre em espacialização e profundidade. Os elementos sonoros são no entanto bem localizados no espaço sonoro. A compatibilide mono é excelente, devido à inexistência de diferenças de fase entre os sinais dos dois canais. O grande ângulo útil permite uma utilização aproximada da fonte sonora sem lateralização da imagem sonora nos dois altifalantes.
Podem também ser usados microfones omnidireccionais com um ângulo de 90 graus. Á primeira vista esta disposição parece absurda, pois o resultado seria um sinal mono. No entanto, as cápsulas omnidirecionais têm um comportamento direccional nas frequências elevadas. Este sistema permite, em captação aproximada, beneficiar da extrema linearidade nas frequências graves das cápsulas omnidirecionais sem problemas inerentes ao efeito de proximidade.
Na imagem Schoeps CMXY
Sistema de estereofonia de intensidade que utiliza duas cápsulas coincidentes, como o sistema XY. O primeiro microfone, geralmente um cardióide ou hipercardióide, é colocado no eixo da fonte sonora e fornece o sinal M (Mid), correspondente à informação monofónica. O segundo microfone, um bidireccional com o lobo positivo orientado para a esquerda, é orientado perpendicularmente ao eixo de simetria do campo sonoro. A membrana capta as informações laterais S (Side). Um sistema de matriz restitui no momento da gravação ou pós produção, por adição e subtracção,
o canal esquerdo: M+S - sinal Mid + lobo positivo do microfone bidireccional,
o canal direito: M-S - sinal Mid + lobo negativo do microfone bidireccional.
O efeito de estereofonia é obtido somente por variações de intensidade. A compatibilidade mono é excelente. Uma das principais vantagens do sistema MS é permitir variar o ângulo útil de captação de som sem intervir mecanicamente no microfone. Basta variar na matriz a relação entre o sinal M e S. Ao aumentar o nível de sinal S, diminui-se o ângulo útil de captação de som.
Na imagem, conjunto miniatura Schoeps MS em Rycote.
Valores para MS com cardióide e bidireccional:
Nível S em relação a M Ângulo útil de captação Ângulo de intersecção MS
- 6 dB 150 180
- 3 dB 120 140
0 dB 90 106
+ 3 dB 60 78
Se S for superior de 3 dB, o ângulo diminui ainda, mas o sinal S pode introduzir grandes oposições de fase que dificultam a localização. Se S for inferior a 6 dB, aumenta-se o ângulo para mais de 150 graus, mas as fontes laterais são captadas com demasiada atenuação. Todas as fontes sonoras que se encontrem no exterior do ângulo de intersecção entre M e S são captadas em oposição de fase. Deve evitar-se colocar fontes sonoras nessas áreas. Os valores extremos podem colocar problemas na imagem estereofónica.
Podem ser também utilizados microfones subcardióides ou hipercardióides para o sinal M.
O sistema MS é particularmente indicado para captação em cinema e TV, pois permite ajustar a imagem estereofónica na pós produção, em função dos planos da imagem. Para além disso, o sinal mono pode ser utilizado separadamente.
O sistema MS é extremamente versátil. No entanto, o ângulo de captação não pode ser variado com a mesma amplitude de um sistema XY, e deve ser utilizado dentro dos limites acima referidos.
Sistema de estereofonia de intensidade e de fase, que consiste na utilização de dois microfones bidireccionais com cápsulas alinhadas verticalmente, formando um ângulo físico de 90 graus.
Esta disposição tem a vantagem de reproduzir uma imagem estereofónica de nível constante. Ao deslocar uma fonte sonora ao longo de um círculo à volta do microfone, a soma da energia das duas cápsulas permanece constante.
No entanto, há que ter em atenção que na zona frontal (315 a 45 graus), a fonte será captada pelos lobos positivos dos dois bidireccionais, pelo que imagem da fonte sonora se desloca na direcção correcta. Na zona posterior, (225 a 315 graus), a fonte sonora será captada pelos lobos negativos, pelo que a imagem da sua localização será invertida. Nas zonas laterais (45 a 135 graus e 225 a 315 graus) a fonte sonora será simultaneamente captada pelo lobo positivo de um microfone e pelo lobo negativo do outro, pelo que a imagem da fonte sonora não é localizável. Só há portanto 2 zonas, cada uma de 90 graus (frontal e posterior) onde o sinal tem coerência de fase. Há que evitar colocar fontes estereofónicas fora dessas zonas.
O ângulo útil de captação de som é constante: 70 graus.
Esse ângulo é próximo da reprodução estereofónica, pelo que a localização angular das fontes é excelente. No entanto, sendo bastante fechado, obriga a afastar o sistema das fontes sonoras, não sendo recomendado para grandes planos sonoros.Visto que a zona posterior é captada em oposição de fase, o efeito obtido é muitas vezes uma ampliação do espaço reverberado. Os microfones bidireccionais, sendo gradientes de pressão puros, sofrem de uma atenuação progressiva no extremo grave (a partir de 200Hz), pelo que não deve ser utilizado para gravar sinais com componentes no extremo grave do espectro sonoro.
O sistema Blumlein deve ser utilizado com precaução, pois exige uma localização rigorosa dos microfones e das fontes sonoras e é particularmente sensível às acústicas das salas. No entanto, bem utilizado, pode fornecer resultados excelentes. Tem muito boa compatibilidade mono.
Este princípio consiste em utilizar somente um dos dois parâmetros necessários à localização estereofónica, as diferenças de tempo. Trata-se por isso de estereofonia de fase.
São utilizados dois microfones omnidireccionais espaçados de vários centímetros. O ângulo entre as cápsulas é nulo. A distância entre a fonte sonora e os microfones deve ser grande, de forma a negligenciar a atenuação de nível resultante do trajecto suplementar entre as cápsulas. Se a fonte sonora for frontal aos microfones, é captada sem qualquer diferença de tempo entre estes e é localizada no centro. Se a fonte sonora se deslocar para a esquerda ou direita, a diferença de tempo vai aumentando, e a imagem sonora vai-se deslocando na direcção correspondente. Quando a diferença de tempo se situar em cerca de1,1 ms, a fonte sonora será localizada no altifalante esquerdo ou direito. Essa é pois a posição limite do ângulo de captação. Se se diminuir a distância entre os microfones, a diferença de tempo diminuirá, e a fonte será localizada dentro do espaço estereofónico.
Na imagem, Schoeps com cápsula omni MK2S e esfera KA50, usados em captação AB
Ao diminuir-se a distância entre os microfones, aumenta-se o ângulo útil de captação.
Não são usadas distâncias inferiores a 25 cm (lateralização insuficiente) nem superiores a 50 cm (efeito de acumulação das fontes sonoras em cada altifalante)
Distância entre as cápsulas Ângulo de captação
50 cm 130 graus
45 cm 140 graus
40 cm 150 graus
35 cm 160 graus
30 cm 170 graus
25 cm 180 graus
Este sistema restitui com amplitude grandes massas sonoras em ambiente semi reverberante. A precisão da localização só é possível nos transitórios, nas fontes sonoras mais próximas. As diferenças de fase nas frequências iguais ou menores à distância entre as cápsulas provocam oposições de fase em alguns ângulos de captação. Deficiente compatibilidade mono.
A excelente resposta no extremo grave das cápsulas omnidireccionais torna este sistema particularmente interessante para fontes sonoras ricas nesta zona do espectro sonoro.
Nos EUA é utilizada uma variante designada como grande AB, ou Largely Spaced Microphone System. Os dois microfones são colocados simetricamente face à fonte sonora, com um afastamento importante, de forma a obter diferenças de intensidade e fase importantes. Neste caso não se pode falar de ângulo de captação, mas sim de zona útil de captação; a área onde as diferenças de tempo entre as fontes sonoras são iguais ou inferiores a 1,1 ms. Este sistema é adaptado a fontes afastadas e espaçadas em profundidade, em detrimento da presença e localização. Uma destas escolas utiliza uma distância entre os microfones equivalente à distância entre os altifalantes.
(Decca 3)
Outra variante do AB é uma técnica desenvolvida pelos engenheiros da Decca e ainda hoje muito utilizada designada por DECCA THREE, que utiliza um terceiro omni para o espaço frontal, dispostos segundo o esquema acima. Neste caso são muito utilizadas as esferas K40, K50, que criam a ilusão de uma maior proximidade, permitindo maiores distâncias entre os microfones com bom "foco" do som. Isto por sua vez reduz a disparidade das distâncias entre as fontes sonoras individuais e os microfones.
(microfone Schoeps ORTF MSTC64)
A estereofonia de tempo e intensidade utiliza os dois parâmetros necessários à localização estereofónica: a diferença de tempo e de intensidade. São geralmente utilizados dois microfones cardióides espaçados de alguns centímetros, com um ângulo entre eles. Uma fonte sonora central é captada com diferença de tempo e intensidade nulas, e portanto localizada no centro. Se a fonte sonora se deslocar para a esquerda ou direita, as diferenças de tempo e intensidade vão aumentando progressivamente, e a imagem virtual da fonte sonora desloca-se na mesma direcção.
O ângulo útil de captação aumenta quando se diminui a distância entre as cápsulas ou se diminui o ângulo físico entre os microfones.
Na imagem, microfone Schoeps ORTF MSTC64
O quadro permite encontrar o ângulo útil de captação (por exemplo, +-50 graus = 100 graus) em função do ângulo entre as cápsulas (de 0 a 180 graus) e a distância entre as cápsulas (de 0 a 50 cm). Valores nas zonas sombreadas não devem ser utilizados. No caso de se utilizarem microfones subcardióides ou supercardióides, estas curvas são diferentes. Contacte-nos se necessitar desses valores. A compatibilidade mono é melhor que nos sistemas AB, pois as diferenças de fase são atenuadas pelas diferenças de intensidade entre os canais, mas pior que nos sistemas de intensidade, sobretudo a prtir dos 2kHz.
Entre as várias opções de ângulos e distâncias entre cápsulas, é muito frequentemente utilizado o sistema ORTF (distância de 17cm, ângulo de 110 graus), pois este assegura:
* Excelente homogeneidade da imagem estereofónica em localização e profundidade
* Ângulo útil de captação de 90 graus, adaptado à maioria das situações
A estereofonia esférica é uma versão aperfeiçoada de um sistema há muito utilizado; duas cápsulas omni ligeiramente afastadas, com uma barreira acústica que permite aumentar a separação entre os microfones. Sem essa barreira acústica, 2 omnis não conseguem produzir uma imagem estereofónica convincente. A variante mais comum desta técnica é o disco Jecklin, um disco rígido coberto com espuma absorvente para evitar a energia da reflexão das altas frequências no disco.
(microfone esférico Schoeps KFM6)
No caso da esterofonia esférica são utilizadas duas cápsulas de pressão especiais montadas à superfície de uma esfera com propriedades acústicas particulares. A esfera cria diferenças de nível e de frequência comparáveis com as que ocorrem naturalmente entre os ouvidos humanos.
Os microfones esféricos tem alguma semelhança com as cabeças artificiais. As "dummy heads" podem produzir excelentes resultados mas são só compatíveis com escuta por auscultadores. Estes foram desenvolvidos para obter resultados semelhantes com reprodução por monitores. Para obter esse resultado, o microfone deve fornecer informações interaurais, mas também informação espectral versus angular. A resposta é plana no eixo. Se uma fonte sonora se mover em torno do microfone, o nível de um canal aumenta exactamente na proporção em que diminui no outro, como resultado da construção especial das cápsulas, da esfera e da electrónica presente no interior. Como resultado, a soma de energia dos 2 canais é independente do ângulo de incidência do som e as respostas em campo sonoro directo e difuso são absolutamente planas. A direccionalidade é constante para todas as frequências. Estas características, combinadas com uma resposta excepcionalmente plana até às frequências mais graves são responsáveis por uma impressão particularmente natural de espaço e de profundidade.
Na imagem, microfone esférico Schoeps KFM6
Os microfones esféricos devem ser utilizados em espaços com boa acústica. O ângulo de captação é de 90°.
Estão disponíveis para download os seguintes documentos em PDF
Overview of Stereophonic Recording Techniques (documento produzido pela Schoeps, 82 Kb)
Surround Recording Techniques (documento muito completo cobrindo os vários métodos de captação surround, produzido pela Schoeps, 1,4 Mb)
Para informações mais detalhadas sobre Estereofonia, Som Surround, Binaural e WFS, visite o excelente site mantido pelos Eng. Günther Theile ( Head of Audio Systems division, INSTITUT FUER RUNDFUNKTECHNIK GMBH) e Helmut Wittek (Research Engineer, Schoeps Mikrofone GmbH). Para além de informação muito detalhada sobre os diferentes sistemas de captação, o site coloca à disposição o ""Image Assistant", um Applet JAVA interactivo que calcula as curvas de localização de todas as configurações estéreo com 2 ou 3 microfones.