De term polarisatie patroon beschrijft hoe een microfoon geluid oppikt. Meer specifiek, het beschrijft hoe gevoelig de microfoon is voor geluidsgolven die uit verschillende richtingen komen. Het polaire patroon van een microfoon is een belangrijke overweging als het gaat om het bepalen of een microfoon het juiste of verkeerde instrument is voor een bepaalde situatie. Het is dus belangrijk voor filmmakers om te weten wat de verschillende polaire patronen zijn, hoe ze werken, en in welke situaties je ze moet gebruiken.
Omnidirectioneel
Het eenvoudigste microfoon polair patroon om te begrijpen is omnidirectioneel, of vaak gewoon omni genoemd. Zoals de naam al doet vermoeden, pikt een omni microfoon geluid op uit alle richtingen. Dit betekent dat de richting waarin de microfoon wijst niet belangrijk is, en dat de nabijheid de belangrijkste factor is in hoe sterk hij een geluid oppikt.
In filmtoepassingen zijn omnidirectionele microfoons het meest geschikt voor lavaliers. De omni karakteristiek geeft je de vrijheid om de microfoon op je spreker te klemmen in elke richting, terwijl je het extra voordeel hebt van consistente geluidsniveaus, zelfs als je spreker zijn hoofd van links naar rechts beweegt. Azden’s draadloze PRO-XD lavalier systeem, en de EX-503i smartphone lavalier, zijn beide voorbeelden van omnidirectionele microfoons.
Directioneel
Er zijn eigenlijk een paar verschillende soorten directionele microfoons. Cardioïde (kar-dee-oid) is het meest voorkomende directionele polaire patroon, met de hoogste gevoeligheid voor geluid dat direct voor het microfoonkapsel vandaan komt (0º), vrijwel geen gevoeligheid voor geluid dat direct van achteren komt (180º), en een verminderde gevoeligheid voor geluid dat van opzij komt (90º/270º).
Een cardioïde microfoon is een stuk beter in het uitsluiten van achtergrondgeluid en reflectie in de ruimte dan een omni microfoon. Hij wordt eigenlijk het meest gebruikt in muziekproductie en live geluidsversterking. Maar ook filmmakers komen cardioïde microfoons tegen, vooral in stereomicrofoons. De SMX-30 Stereo/Mono omschakelbare videomicrofoon van Azden maakt bijvoorbeeld gebruik van twee cardioïde microfoons die onder een hoek van 120º uit elkaar staan om geluid in stereo op te vangen, vergelijkbaar met de manier waarop onze oren horen.
Supercardioïde, zoals de naam al aangeeft, is als cardioïde, maar meer richtinggevoelig. Hij is nog minder gevoelig voor geluid dat van opzij binnenkomt dan een gewone cardioïde, maar wel iets gevoeliger voor geluid van achteren. Desondanks presteren supercardioïden beter als het gaat om het elimineren van achtergrondgeluiden en het focussen op een geluidsbron.
Shotgun Microfoons
Een supercardioïde microfoonelement kan nog richtingsgevoeliger worden gemaakt als het in een shotgun microfoon wordt geplaatst. De dunne gleuven aan de zijkanten van de loop van een shotgun-microfoon zorgen voor fase-annulering in geluidsgolven die van de zijkanten komen, terwijl geluid dat direct door de voorkant van de loop komt niet wordt beïnvloed. Dit maakt de richtingsgevoeligheid van een supercardioïde microfoon nog beter, vooral bij hogere frequenties.
De perfecte toepassing voor shotgun microfoons, voor zover het filmmakers betreft, is wanneer je dialoog in een scène wilt opnemen, maar de microfoon niet zichtbaar wilt hebben in de opname. Dit vereist dat je de microfoon op een bepaalde afstand plaatst, buiten beeld, vaak boven je talent op een microfoonstok. De Azden SGM-250 en SGM-250P shotgun-microfoons zijn twee voorbeelden van supercardioïde shotgun-microfoons die zeer geschikt zijn voor dialoog.
Een veelvoorkomend misverstand over shotgun-microfoons is dat ze “uitreiken” en het geluid “pakken” vanaf grote afstanden. Dat is niet echt hoe ze werken. In werkelijkheid laat de shotgun-microfoon juist meer weg van wat je niet wilt. Zie het als het schijnen van een zaklamp op een muur. Binnen een meter of twee van de muur verschijnt de straal van de zaklamp als een goed gedefinieerde cirkel op de muur. Naarmate je verder weg gaat, wordt die cirkel groter en minder scherp, tot er geen vorm meer te onderscheiden is. Zo pikt een shotgun-microfoon ook geluid op; als je je geluid als een laser wilt richten op je geluidsbron, wil je toch redelijk dichtbij komen. Hoe verder je je van je geluidsbron verwijdert, hoe minder scherp het geluid wordt.
Andere polaire patronen
Omwille van de beknoptheid zijn we niet in detail ingegaan op elk type polair patroon van een microfoon. We hebben de meest voorkomende types die filmmakers tegenkomen behandeld, maar als je je verder in het onderwerp wilt verdiepen, zijn er nog andere polaire patronen, zoals subcardioïde, hypercardioïde en figuur-8.
Lezen van polaire patroonkaarten
Hoe kom je nu achter het polaire patroon van een microfoon? Meestal wordt een frequentie over een luidspreker gespeeld (meestal een toon van 1 kHz) en wordt de microfoon zelf 360 graden gedraaid terwijl de output wordt gemeten. De metingen worden vervolgens uitgezet op een cirkelvormige grafiek. De data plot creëert een onderscheidende vorm die identificeerbaar is als een bepaald type “polair patroon.”
Het eenvoudigste polaire patroon diagram om af te lezen is dat van een omnidirectionele microfoon (Fig. 1). De resulterende vorm is een perfecte cirkel, omdat dit type microfoon geluid uit alle richtingen in gelijke mate oppikt.
Als voor de cardioide patroon grafiek (Fig. 2), kunt u zien dat bij 90º en 270º off-axis het inkomende geluid werd gemeten op ongeveer -7 dB ten opzichte van 0º (on-axis). Dit betekent dat deze microfoon geluid van de zijkanten afstoot. De geluidsafstoting is het grootst bij 180º off-axis; groter dan -25 dB. Dit is precies wat u zou verwachten van een cardioïde microfoon.
Nu vergelijkt u de cardioïde met deze supercardioïde grafiek (Fig. 3). Het grootste verschil is de verhoogde respons vanaf 180º van de as. Nog steeds is bij deze hoek de gevoeligheid -10 dB vergeleken met on-axis. De afstoting is echter maximaal bij 120º en 240º en is nog steeds minder gevoelig dan de cardioïde bij 90º en 270º. Onze supercardioide microfoon laat dus een veel betere verwerping van bijgeluiden zien dan de cardioide.
Het is de moeite waard op te merken dat de bovenstaande grafieken de gevoeligheid van slechts één geluidsgolffrequentie (1 kHz) weergeven. Het is echter gebruikelijk om grafieken te zien die de gevoeligheid van meerdere frequenties weergeven, die sterk kunnen verschillen. Tenslotte, vergeet niet dat, terwijl polaire patroon grafieken duidelijk tweedimensionaal zijn, in het echte leven microfoons werken in 3-D ruimte.