Polar patterns

Last time we saw that microphones can be categorized in many ways. One of these ways is by its polar pattern. This pattern is represented by a polar graph. These graphs show us the points (in degrees) with most and least sensitivity.

The basic patterns are the omnidirectional, which captures sound from all directions, and the bidirectional, which senses sound from its front and back. Now we will see what happens when we combine these two patterns.


Cardioid microphone

If we create a 50% omni and 50% bidirectional microphone, we get a cardioid pattern. The name comes from the "heart-shaped" resulting graph.

Fig. 1. Cardioid pattern

This kind of microphone is also called unidirectional, as its maximum sensitivity is on its frontal axis (0º). On the other hand, there's almost no sensitivity on its back (180º). This is the most used microphone, as we can easily control what we want to capture with it.

Also, we can see that this microphone has some sensitivity from the sides (90º and 270º), although it's lower (-6 dB) than the on-axis response. This is why it's very important to look for the optimal mic position. Most of the time, it's best to point the axis of the microphone directly towards the sound source.

Fig. 2. Correct microphone technique


Hypercardioid microphone

When we combine 75% bidirectional and 25% omnidirectional patterns, we get this result: 

Fig. 3. Hypercardioid pattern

This is the hypercardioid microphone. As we can see, the pattern has little sensitivity from the back and it has two cancelation points at 120º and 240º. We also see that the lateral sensitivity (90º and 270º) is lower than the cardioid mic. This is why these microphones are very popular for live sound applications as they reject a good amount of ambient noise.

There's another similar pattern, the supercardioid. This pattern is somewhere between the cardioid and the hypercardioid patterns and it's very popular too.

All these microphones have the proximity effect. This is a low frequency boost when the microphone is close to the source. This is why all directional microphones change its tone or "color" as we move them closer or farther to the sound source. If we put them too close, the sound will have more bass (up to 15 dB as seen in the graph!). This can be used as a tool for sound shaping. It's like having an EQ integrated in the microphone! Anyway, if we want the purest sound, then the omni mic would be the best option, as it doesn't have proximity effect.

Fig. 4. Proximity effect (blog.shure.com)

Subcardioid microphone

This is the oposite pattern to the hypercardioid. It's formed with a 75% omni and a 25% bidirectional.

Fig. 5. Subcardioid pattern

We can see that it looks almost like the omni microphone but it captures a little less from its back. The main advantage of this microphone is that it captures a natural sound because of its little proximity effect but, at the same time, it gives us more ambient noise control than an omni microphone. Anyway, this pattern can produce more feedback problems than the cardioid or hypercardioid. This is why it isn't very popular for live sound applications.

Acoustic marvel

You may wonder, how can all these combinations be done? One way to do it is through acoustic tunnels. These tunnels are cavities that are designed for each kind of microphone, brand and model. The ducts change the phase of the sound wave from different directions and generate cancellations in different points. All this creates different and specific patterns. That's why its very important to avoid blocking the ducts and to hold the microphones in the right way.

Fig. 6. The vents and ducts create different polar patterns

Another way to get different patterns is using two microphone capsules, one omnidirectional and one bidirectional. Then, an electronic circuit mixes both signals and create different patterns. These patterns can be selected by the user. These microphones are called multi-pattern and they are very popular in recording studios because of its versatility.

Fig. 7. Multi-pattern microphone

Well, we have covered all the most important microphone patterns out there. This information should help the engineer or producer to select the most appropriate kind of mic for a particular application.




¿Qué son los intervalos?

Uno de los conceptos más importantes dentro de la armonía es el de los intervalos musicales. Los intervalos son básicamente una forma de medir la distancia que hay entre dos notas musicales. Entender bien los intervalos es de gran ayuda para el músico, pues le permite comunicarse mejor con otros músicos, así como comprender ideas musicales de una manera más clara. Existen varias formas de aprender los intervalos. Nosotros utilizaremos el método que se basa en la escala mayor, por lo que es vital primero tener muy claras las escalas mayores antes de continuar con los intervalos.


Comencemos con los nombres de los intervalos. Los intervalos pueden ser: primera, segunda, tercera, cuarta, etc. Tomemos la escala de C mayor:

C  D  E  F  G  A  B  C'

La "distancia" entre C y el mismo C se llama intervalo de primera, también conocido como unísono. En realidad este es un intervalo que no parece tener mucho sentido, pues estamos hablando de la misma nota y no hay distancias en este caso. Sin embargo es importante conocerlo porque, por ejemplo, cuando queremos indicar que tocaremos exactamente la misma nota que otro músico, decimos que tocamos al unísono.

C -> C   1ª (unísono)

La distancia entre C y D se llama segunda. La distancia entre C y E tercera y así sucesivamente. La distancia entre C y B es una séptima y la distancia entre C y C' se llama octava. Este término es bastante común y significa que hablamos del mismo nombre de nota pero más aguda o más grave según sea el caso (octava alta u octava baja).

Nombres y apellidos

Al nombrar intervalos no es suficiente con llamarlos en su forma ordinal (segunda, tercera, etc.), también necesitamos especificar qué tipo de intervalo es. En este sentido, los intervalos pueden ser justos (o perfectos), mayores, menores, aumentados o disminuidos.

Veamos cómo se llaman los intervalos que se forman entre la tónica y las demás notas de una escala mayor. Tomaremos como ejemplo la escala de C mayor:

C -> C   1ª Justa (unísono)
C -> D   2ª Mayor
C -> E   3ª Mayor
C -> F   4ª Justa
C -> G   5ª Justa
C -> A   6ª Mayor
C -> B   7ª Mayor
C -> C'   8ª Justa

El intervalo entre C y D se llama segunda mayor. La distancia entre C y G se llama quinta justa. La distancia entre C y A es una sexta mayor, etc.

Como podemos ver, solo los intervalos de 4ª y 5ª, junto con la 1ª y 8ª son llamados justos. Es decir, no existe la 4ª mayor ni la 8ª mayor. Cuando nos referimos a estos intervalos les tenemos que llamar justos, no mayores. Esta nomenclatura tiene una larga historia que no abordaremos aquí, pero se basa principalmente en la relación de frecuencias de oscilación de estos intervalos.

Por otro lado, los demás intervalos son mayores y no pueden ser llamados justos. Es decir, no existe la 2ª justa ni la 3ª justa. Es muy importante aprender esta regla para no confundirnos más adelante cuando veamos los intervalos menores o disminuidos.

Recapitulando, podemos simplificar y decir que los intervalos justos más usados son los de 4ª, 5ª y 8ª, los demás son mayores.

Con otras escalas mayores

Veamos más ejemplos usando otras escalas mayores. Para G mayor:

G  A  B  C  D  E  F#  G

G -> G   1ª Justa (unísono)
G -> A   2ª Mayor
G -> B   3ª Mayor
G -> C   4ª Justa
G -> D   5ª Justa
G -> E   6ª Mayor
G -> F#   7ª Mayor
G -> G'   8ª Justa

Como podemos ver, los intervalos también reciben el mismo nombre partiendo desde la tónica (G). Es decir, la distancia entre G y E es una sexta mayor. La distancia entre G y C es una cuarta justa, etc.

Otro ejemplo utilizando la escala de Bb mayor:

Bb  C  D  Eb  F  G  A  Bb

Bb -> Bb   Unísono
Bb -> C   2ª Mayor
Bb -> D   3ª Mayor
Bb -> Eb   4ª Justa
Bb -> F   5ª Justa
Bb -> G   6ª Mayor
Bb -> A   7ª Mayor
Bb -> Bb'   8ª Justa

Intervalos diatónicos

Todos estos ejemplos son llamados intervalos diatónicos, por que son los que pertenecen a alguna escala mayor. Para obtener cualquier intervalo diatónico lo que debemos hacer es formar la escala mayor de la nota de origen y de ahí partir para encontrar el intervalo buscado.

Por ejemplo, ¿cuál nota es una 3ª mayor de D? Primero debemos formar la escala de D mayor:

D  E  F#  G  A  B  C#  D'

Viendo la escala nos damos cuenta de que la tercera nota es F#, entonces F# es una 3ª mayor de D.

Otro ejemplo: ¿qué nota es una 5ª justa de F? Veamos la escala mayor de F:

F  G  A  Bb  C  D  E  F'

Podemos ver que C es la quinta nota de la escala, por tanto la 5ª justa de F es C.

Un ejemplo más, ¿cuál nota es una 7ª mayor de E? Formemos la escala de E mayor:

E  F#  G#  A  B  C#  D#  E'

Al contar la 7ª nota vemos que se trata de D#, por lo tanto, D# es una 7ª mayor de E.

Podemos darnos cuenta de que entender los intervalos diatónicos es sencillo si conocemos bien las escalas mayores. Debemos ser capaces de crear rápidamente cualquier escala mayor para poder encontrar rápidamente cualquier intervalo diatónico. Continuaremos con el resto de los intervalos en la próxima ocasión.