Microfone sem fio - Wireless microphone
Um microfone sem fio , ou microfone sem fio , é um microfone sem um cabo físico que o conecta diretamente ao equipamento de gravação ou amplificação de som ao qual está associado. Também conhecido como microfone de rádio , possui um pequeno transmissor de rádio alimentado por bateria no corpo do microfone, que transmite o sinal de áudio do microfone por ondas de rádio para uma unidade receptora próxima, que recupera o áudio. O outro equipamento de áudio é conectado à unidade receptora por cabo. Em um tipo, o transmissor está contido no corpo do microfone de mão. Em outro tipo, o transmissor está contido em uma unidade separada chamada "bodypack", geralmente presa ao cinto do usuário ou escondido sob suas roupas. O bodypack é conectado por fio a um "microfone de lapela" ou "lav" (um pequeno microfone preso à lapela do usuário), um headset ou microfone de ouvido ou outro microfone com fio. A maioria dos designs de bodypack também suporta uma conexão de instrumento com fio (por exemplo, uma guitarra). Microfones sem fio são amplamente usados na indústria de entretenimento , transmissão de televisão e falar em público para permitir que oradores, entrevistadores, artistas e artistas se movam livremente enquanto usam um microfone, sem a necessidade de um cabo conectado ao microfone.
Microfones sem fio geralmente usam as bandas de frequência VHF ou UHF , pois permitem que o transmissor use uma pequena antena discreta. Unidades baratas usam uma frequência fixa, mas a maioria das unidades permite a escolha de vários canais de frequência, no caso de interferência em um canal ou para permitir o uso de vários microfones ao mesmo tempo. A modulação FM é geralmente usada, embora alguns modelos usem modulação digital para evitar a recepção não autorizada por receptores de rádio do scanner; estes operam nas bandas ISM de 900 MHz, 2,4 GHz ou 6 GHz. Alguns modelos usam diversidade de antena (duas antenas) para evitar que nulos interrompam a transmissão conforme o artista se move. Alguns modelos de baixo custo (ou especializados) usam luz infravermelha , embora exijam uma linha de visão direta entre o microfone e o receptor.
História
Vários indivíduos e organizações afirmam ser os inventores do microfone sem fio.
Por volta de 1945, havia esquemas e kits de amadores oferecidos na Popular Science e Popular Mechanics para fazer um microfone sem fio que transmitisse a voz para um rádio próximo.
O patinador artístico e engenheiro de vôo da Royal Air Force Reg Moores desenvolveu um microfone de rádio em 1947 que ele usou pela primeira vez na produção de Tom Arnold "Aladdin on Ice" no estádio esportivo de Brighton de setembro de 1949 até a temporada de Natal. Moores fixou o transmissor sem fio no traje do personagem Abanazar e funcionou perfeitamente. Moores não patenteou sua ideia, pois estava usando ilegalmente a frequência de rádio de 76 MHz. Os produtores do show de gelo decidiram que não continuariam usando o aparelho; eles preferem contratar atores e cantores para tocar em microfones ocultos para "dublar" as vozes dos outros patinadores, que assim estariam livres para se concentrar em sua patinação. Em 1972, Moores doou seu protótipo de 1947 ao Museu da Ciência de Londres.
Herbert "Mac" McClelland, fundador da McClelland Sound em Wichita, Kansas , fabricou um microfone sem fio para ser usado por árbitros de beisebol nos jogos da liga principal transmitidos pela NBC do Lawrence-Dumont Stadium em 1951. O transmissor foi amarrado às costas do árbitro. O irmão de Mac era Harold M. McClelland , arquiteto-chefe de comunicações da Força Aérea dos Estados Unidos.
A Shure Brothers afirma que seu sistema "Vagabond" de 1953 foi o primeiro "sistema de microfone sem fio para artistas". Seu campo de cobertura era um círculo de "aproximadamente 700 pés quadrados", que corresponde a uma distância de linha de visão de apenas 15 pés (4,6 m) do receptor.
Em 1957, o fabricante alemão de equipamentos de áudio Sennheiser , na época chamado Lab W, trabalhando com a emissora alemã Norddeutscher Rundfunk (NDR), exibiu um sistema de microfone sem fio. A partir de 1958, o sistema foi comercializado pela Telefunken sob o nome de Mikroport. O Mikroport de bolso incorporou um microfone de cartucho de bobina móvel dinâmica com um padrão de captação cardióide. É transmitido a 37 MHz com um alcance especificado de 300 pés (90 m).
A primeira patente registrada para um microfone sem fio foi registrada por Raymond A. Litke , um engenheiro elétrico americano da Educational Media Resources e da San Jose State College , que inventou um microfone sem fio em 1957 para atender às necessidades de multimídia para televisão, rádio e ensino em sala de aula . Seu número de patente nos Estados Unidos 3134074 foi concedido em maio de 1964. Dois tipos de microfone foram disponibilizados para compra em 1959: de mão e de lapela. O módulo transmissor principal era um dispositivo do tamanho de um charuto que pesava 7 onças (200 g). A Vega Electronics Corporation fabricou o projeto em 1959, produzindo-o como um produto chamado Vega-Mike. O dispositivo foi usado pela primeira vez pela mídia de transmissão nas Convenções Nacionais Democráticas e Republicanas de 1960. Isso permitiu que repórteres de televisão percorressem o plenário da convenção para entrevistar participantes, incluindo os candidatos presidenciais John F. Kennedy e Richard Nixon .
Introduzido em 1958, o microfone sem fio Sony CR-4 foi recomendado já em 1960 para apresentações em teatro e atos em boates. Os treinadores de animais da Marineland of the Pacific, na Califórnia, estavam usando o dispositivo de US $ 250 para apresentações em 1961. O transmissor FM de estado sólido de 27,12 MHz cabia no bolso de uma camisa. Disse ser eficaz até 30 m (100 pés), ele montava uma antena pendente flexível e um microfone dinâmico destacável. O receptor de tubo incorporou uma gaveta de transporte para o transmissor e um pequeno alto-falante de monitor com controle de volume.
Outro fabricante alemão de equipamentos, Beyerdynamic, afirma que o primeiro microfone sem fio foi inventado por Hung C. Lin . Chamado de "transistofone", ele entrou em produção em 1962. A primeira vez que um microfone sem fio foi usado para gravar som durante a filmagem de um filme foi supostamente em Rex Harrison no filme My Fair Lady de 1964 , através dos esforços do Oscar o vencedor do engenheiro de som de Hollywood, George Groves.
Uma faixa dinâmica mais ampla veio com a introdução do primeiro microfone sem fio Compander , oferecido pela Nady Systems em 1976. Todd Rundgren e os Rolling Stones foram os primeiros músicos populares a usar esses sistemas ao vivo em um show. Kate Bush é considerada a primeira artista a ter um fone de ouvido com microfone sem fio para uso musical. Para seu Tour of Life em 1979 ela tinha um microfone compacto combinado com uma construção feita por ela mesma de cabides de arame , para liberar suas mãos para apresentações de dança expressionista . Sua ideia foi adotada para apresentações ao vivo de outros artistas como Madonna e Peter Gabriel .
Nady juntou-se à CBS, Sennheiser e Vega em 1996 para receber um prêmio Emmy conjunto pelo "desenvolvimento pioneiro do microfone sem fio para transmissão".
Vantagens e desvantagens
As vantagens são:
- Maior liberdade de movimento para o artista ou palestrante
- Evitar problemas de cabeamento comuns com microfones com fio, causados por movimento constante e tensão nos cabos
- Redução de "riscos de tropeços" de cabos no espaço de atuação
- Isolamento galvânico do microfone, evitando loops de aterramento entre o microfone e outros instrumentos elétricos no palco
As desvantagens são:
- Às vezes, alcance limitado (um microfone XLR balanceado com fio pode chegar a 300 pés ou 100 metros). Alguns sistemas sem fio têm um alcance mais curto, enquanto os modelos mais caros podem exceder essa distância.
- Possível interferência com ou, mais frequentemente, de outro equipamento de rádio ou outros microfones de rádio, embora os modelos com muitos canais selecionáveis por switch sintetizados por frequência sejam agora abundantes e econômicos.
- O tempo de operação é limitado em relação à vida útil da bateria; é mais curto do que um microfone condensador normal devido ao maior consumo de baterias dos circuitos de transmissão e dos circuitos que oferecem recursos extras, se houver.
- Ruído ou pontos mortos (lugares onde não funciona, especialmente em sistemas de não diversidade)
- Número limitado de microfones em operação ao mesmo tempo e local, devido ao número limitado de canais de rádio (frequências).
- Custo mais alto em proporção a menos outros recursos
- Baixa qualidade de som
Técnicas
Os modelos profissionais transmitem em frequência de rádio VHF ou UHF e têm recepção de diversidade 'verdadeira' (dois módulos receptores separados, cada um com sua própria antena), o que elimina os pontos mortos (causados pelo cancelamento de fase) e os efeitos causados pelo reflexo do rádio ondas em paredes e superfícies em geral. (Veja diversidade de antenas ).
Outra técnica usada para melhorar a qualidade do som (na verdade, para melhorar a faixa dinâmica), é o compressão / expansão . A Nady Systems, Inc. foi a primeira a oferecer essa tecnologia em microfones sem fio em 1976, com base na patente obtida pelo fundador da empresa John Nady.
Alguns modelos têm ganho ajustável no próprio microfone para poder acomodar diferentes fontes de nível, como instrumentos altos ou vozes baixas. O ganho ajustável ajuda a evitar cortes e maximizar a relação sinal-ruído.
Alguns modelos têm silenciador ajustável , que silencia a saída quando o receptor não recebe um sinal forte ou de qualidade do microfone, em vez de reproduzir o ruído. Quando o squelch é ajustado, o limite da qualidade ou nível do sinal é ajustado.
Produtos
AKG Acoustics , Audio Ltd, Audio-Technica , Electro-Voice , Lectrosonics, MIPRO , Nady Systems, Inc, Samson Technologies , Sennheiser , Shure , Sony , Wisycom e Zaxcom são todos fabricantes importantes de sistemas de microfone sem fio. Eles fizeram avanços significativos ao lidar com muitas das desvantagens listadas acima. Por exemplo, embora haja uma banda limitada na qual os microfones podem operar, vários sistemas de ponta podem consistir em mais de 100 microfones diferentes operando simultaneamente. No entanto, a capacidade de ter mais microfones operando ao mesmo tempo aumenta o custo devido às especificações, design e construção dos componentes. Essa é uma das razões para as grandes diferenças de preços entre as diferentes séries de sistemas sem fio.
Geralmente, existem três tipos de microfone sem fio: portátil , plug-in e bodypack :
- O dispositivo portátil parece um microfone com fio 'normal', pode ter um corpo maior para acomodar o transmissor e a bateria.
- Transmissores tipo plug-in , plug-on , slot-in ou cubo são conectados à parte inferior de um microfone padrão, convertendo-o para operação sem fio (veja abaixo).
- Bodypack é uma pequena caixa que abriga o transmissor e a bateria, mas não o microfone em si. Pode ser preso à roupa ou ao corpo e tem um fio que vai para um fone de ouvido , um microfone de lapela ou uma guitarra .
Vários fabricantes, incluindo Sennheiser, AKG, Nady Systems, Lectrosonics e Zaxcom, oferecem um transmissor plug-in para microfones com fio existentes, que se conecta à saída XLR do microfone e transmite para o receptor padrão do fabricante. Isso oferece muitos dos benefícios de um sistema integrado e também permite que tipos de microfone (dos quais pode não haver equivalente sem fio) sejam usados sem um cabo. Por exemplo, uma televisão ou filme, engenheiro de produção de som pode usar um transmissor plug-in para permitir a transmissão sem fio de um microfone rifle altamente direcional (ou "espingarda"), removendo o risco de segurança de uma conexão de cabo e permitindo ao engenheiro de produção maior liberdade para seguir a ação. Os transmissores plug-in também permitem a conversão de tipos de microfone antigos para operação sem fio. Isso é útil quando um microfone vintage é necessário por motivos visuais ou artísticos, e a ausência de cabos permite mudanças rápidas de cena e redução de riscos de tropeços. Em alguns casos, esses transmissores plug-in também podem fornecer alimentação fantasma de 48 volts, permitindo o uso de tipos de microfone condensador . O circuito conversor DC-DC dentro do transmissor é usado para multiplicar a alimentação da bateria, que pode ser de três volts ou menos, até os 48 volts necessários.
Receptores
Existem muitos tipos de receptores. Os receptores True Diversity têm dois módulos de rádio e duas antenas. Os receptores de diversidade têm um módulo de rádio e duas antenas, embora algumas vezes a segunda antena possa não estar obviamente visível. Os receptores de não diversidade possuem apenas uma antena.
Os receptores são normalmente alojados em uma configuração de meio rack, de modo que dois podem ser montados juntos em um sistema de rack (ou seja, o receptor é colocado em uma caixa de 1U de altura e meia largura, então dois receptores podem ser instalados em 1U) . Para grandes sistemas complexos de microfone de rádio multicanal, usados em estúdios de transmissão de televisão e produções de teatro musical, estão disponíveis sistemas receptores modulares com vários (normalmente seis ou oito) receptores de diversidade verdadeira encaixados em um gabinete de mainframe montado em rack. Vários mainframes podem ser usados juntos em um rack para fornecer o número de receptores necessários. Em algumas produções de teatro musical, sistemas com quarenta ou mais microfones de rádio não são incomuns.
Os receptores especificamente para uso com câmeras de vídeo são frequentemente montados em uma configuração bodypack, normalmente com uma sapata para ser encaixada na sapata da camcorder. Receptores de diversidade verdadeira pequenos que se encaixam em uma caixa especial em muitas câmeras de vídeo padrão de broadcast profissionais são produzidos por fabricantes como Sennheiser, Lectrosonics e Sony . Para aplicações de vídeo menos exigentes ou mais econômicas, pequenos receptores de não diversidade são comuns. Quando usado em distâncias operacionais relativamente curtas do transmissor, esse arranjo oferece um desempenho adequado e confiável.
Largura de banda e espectro
Quase todos os sistemas de microfone sem fio usam modulação FM de banda larga , exigindo aproximadamente 200 kHz de largura de banda. Devido aos requisitos de largura de banda relativamente grande, o uso do microfone sem fio é efetivamente restrito a VHF e superior.
Muitos sistemas de microfone sem fio mais antigos operam na parte VHF do espectro eletromagnético. Os sistemas que operam nesta faixa são freqüentemente controlados por cristal e, portanto, operam em uma única frequência. No entanto, se essa frequência for escolhida corretamente, o sistema poderá operar por anos sem problemas.
A maioria dos produtos de microfone sem fio modernos opera na banda de televisão UHF , entretanto. Nos Estados Unidos, essa banda se estende de 470 MHz a 614 MHz. Em 2010, a Federal Communications Commission emitiu novos regulamentos sobre as operações de dispositivos de banda de TV . Outros países têm limites de banda semelhantes; por exemplo, a banda de TV UHF da Grã-Bretanha atualmente (janeiro de 2014) se estende de 470 MHz a 790 MHz. Normalmente, os microfones sem fio operam em canais de TV não utilizados (" espaços em branco "), com espaço para um a dois microfones por megahertz de espectro disponível. (" Wo Mic ")
A intermodulação (IM) é um grande problema ao operar vários sistemas em um local. IM ocorre quando dois ou mais sinais de RF se misturam em um circuito não linear, como um oscilador ou mixer. Quando isso ocorre, combinações previsíveis dessas frequências podem ocorrer. Por exemplo, as combinações 2A-B, 2B-A e A + BC podem ocorrer, onde A, B e C são as frequências em operação. Se uma dessas combinações estiver próxima da frequência de operação de outro sistema (ou de uma das frequências originais A, B ou C), ocorrerá interferência nesse canal. A solução para esse problema é calcular manualmente todos os produtos possíveis ou usar um programa de computador que faça esse cálculo automaticamente.
Digital Hybrid Wireless
Os sistemas híbridos digitais usam um esquema de transmissão FM analógico em combinação com o processamento de sinal digital (DSP) para aprimorar o áudio do sistema. O uso de DSP permite o uso de técnicas digitais impossíveis no domínio analógico, como algoritmos preditivos, alcançando assim uma resposta de frequência mais plana no espectro de áudio e também reduzindo ainda mais o ruído e outros artefatos indesejáveis quando comparados aos sistemas analógicos puros.
Outra abordagem é usar DSP para emular esquemas de compressão / expansão analógicos a fim de manter a compatibilidade entre sistemas analógicos mais antigos e sistemas mais novos. Usar o DSP apenas no receptor pode melhorar o desempenho geral do áudio sem a penalidade do aumento do consumo de energia e da redução da vida útil da bateria resultante da incorporação do DSP em um transmissor alimentado por bateria.
Digital
Existem vários sistemas de microfone sem fio digital puro e muitos esquemas de modulação digital diferentes possíveis.
Os sistemas digitais da Sennheiser, Sony, Shure, Zaxcom, AKG e MIPRO usam as mesmas frequências UHF usadas pelos sistemas FM analógicos para a transmissão de um sinal digital a uma taxa de bits fixa. Esses sistemas codificam uma portadora de RF com um canal ou, em alguns casos, dois canais de áudio digital. Apenas o sistema Sennheiser Digital 9000, apresentado em 2013, é atualmente capaz de transmitir áudio digital de largura de banda total e não compactado nos mesmos canais UHF de largura de banda de 200 kHz que eram usados por sistemas FM analógicos. As vantagens oferecidas por sistemas puramente digitais incluem baixo ruído, baixa distorção, oportunidade de criptografia e confiabilidade de transmissão aprimorada.
Os sistemas puramente digitais assumem várias formas. Alguns sistemas usam tecnologia de espectro espalhado de salto de frequência , semelhante à usada para telefones sem fio e modelos controlados por rádio. Como isso pode exigir mais largura de banda do que um sinal FM de banda larga, esses microfones normalmente operam nas bandas não licenciadas de 900 MHz, 2,4 GHz ou 6 GHz. A ausência de qualquer exigência de licença nessas bandas de frequência é um atrativo a mais para muitos usuários, independentemente da tecnologia utilizada. A banda de 900 MHz não é uma opção fora dos Estados Unidos e Canadá, pois é usada por redes de telefonia móvel celular GSM na maioria das outras partes do mundo. A banda de 2,4 GHz está cada vez mais congestionada com vários sistemas, incluindo WiFi (também conhecido como LAN sem fio, redes sem fio, 802.11b / g / n), Bluetooth e 'vazamento' de fornos de microondas. A banda de 6 GHz tem problemas de alcance (requer linha de visão) devido aos comprimentos de onda da portadora de transmissão extremamente curtos. O Alteros GTX Series é uma rede local de microfone sem fio que supera o problema de linha de visão utilizando até 64 transceptores em torno da área de atuação. É também o único sistema que emprega a tecnologia de RF pulsado Ultra WideBand que não gera produtos de intermodulação comuns com portadores modulados FM, QAM e GFSK usados pela maioria dos outros sistemas.
Microfones de rádio digital são inerentemente mais difíceis para o ouvinte casual ' scanner ' interceptar porque os "receptores de varredura" convencionais geralmente só são capazes de desmodular esquemas de modulação analógica convencionais como FM e AM. No entanto, alguns sistemas de microfone sem fio digital também oferecem tecnologia de criptografia em uma tentativa de evitar 'espionagem' mais séria, que pode ser uma preocupação para usuários corporativos e aqueles que usam microfones de rádio em situações sensíveis à segurança.
Os fabricantes que atualmente oferecem sistemas de microfone sem fio digital incluem AKG-Acoustics, Alteros, Audio-Technica, Lectrosonics, Line 6, MIPRO, Shure , Sony, Sennheiser e Zaxcom. Todos estão usando diferentes esquemas de modulação digital uns dos outros.
Licenciamento
Reino Unido
No Reino Unido, o uso de sistemas de microfone sem fio requer uma licença do Wireless Telegraphy Act, exceto para as bandas livres de licença de 173,8–175,0 MHz e 863–865 MHz. Em 2013, o regulador de comunicações do Reino Unido, Ofcom , realizou um leilão no qual a banda UHF de 790 MHz a 862 MHz foi vendida para ser usada para serviços de banda larga móvel.
Estados Unidos
As licenças são necessárias para usar microfones sem fio em canais de TV vagos nos Estados Unidos, pois eles fazem parte do Serviço Auxiliar de Transmissão (BAS). As licenças estão disponíveis apenas para emissoras, redes a cabo, televisão e produtores de filmes.
Atualmente, existem alguns fabricantes de microfones sem fio que estão comercializando microfones sem fio para uso nos Estados Unidos que operam na banda de 944–952 MHz reservada para comunicações de link de transmissor de estúdio . A partir de 2017, a quantidade de espectro de banda de TV disponível para uso de microfone sem fio está diminuindo como resultado do leilão de incentivo, que foi concluído em 13 de abril de 2017.
Austrália
Na Austrália, a operação de microfones sem fio de até 100 mW EIRP entre 520 MHz e 694 MHz está em canais de televisão não utilizados e é coberta por uma licença de classe, permitindo que qualquer usuário opere os dispositivos sem obter uma licença individual.
Outros países
Em muitos outros países, o uso de microfone sem fio requer uma licença. Alguns governos consideram todas as frequências de rádio como recursos militares e o uso de transmissores de rádio não licenciados, mesmo microfones sem fio, pode ser severamente punido.
Para obter mais informações sobre o licenciamento em países europeus, tente o European Radio Office (ERO) com sede na Dinamarca.
Dispositivos de espaço em branco (Estados Unidos)
Há uma mudança para permitir a operação de dispositivos pessoais digitais de banda larga não licenciados usando o espectro de televisão UHF nos Estados Unidos. Esses dispositivos de ' espaço em branco ' (WSDs) seriam obrigados a ter GPS e acesso a um banco de dados de localização para evitar interferir com outros usuários da banda. Os testes iniciais realizados pela FCC mostraram que, em alguns casos, os protótipos desses dispositivos não conseguiam identificar corretamente as frequências em uso e, portanto, podiam transmitir acidentalmente para esses usuários. Radiodifusores, cinemas e fabricantes de microfones sem fio foram firmemente contra esses tipos de dispositivos ostensivamente por esse motivo.
Testes posteriores da FCC indicaram que os dispositivos podem ser usados com segurança. Isso não reduziu a oposição das emissoras, que também poderiam ter se preocupado com a possibilidade de concorrência no fornecimento de entretenimento do acesso à Internet móvel de alta velocidade fornecido nos espaços em branco.
Em 23 de setembro de 2010, a FCC divulgou um Memorando de Opinião e Ordem que determinou as regras finais para o uso de espaço em branco para dispositivos sem fio não licenciados. As regras finais adotam uma proposta da White Spaces Coalition de regras de emissão muito rígidas que evitam o uso direto de IEEE 802.11 (Wi-Fi) em um único canal, tornando o novo espectro inutilizável para tecnologias Wi-Fi.
Acesso Cognitivo (Reino Unido)
Uma classe de dispositivo semelhante aos conhecidos nos Estados Unidos como White Space Devices (WSD) está sendo pesquisada no Reino Unido e provavelmente em muitos outros países. Enquanto a situação do WSD nos EUA está sendo observada de perto pelas partes interessadas no Reino Unido e em outros lugares, no início de 2009, o Ofcom lançou uma pesquisa e uma consulta pública sobre o acesso cognitivo ao espectro intercalado de UHF. O resultado desta consulta e as atividades relacionadas ao WSD nos Estados Unidos podem ter implicações de longo alcance para os usuários de microfones de rádio UHF no Reino Unido e em todo o mundo.
Veja também
- Operador de lança (mídia)
- Produção de campo eletrônico (EFP)
- Coleta eletrônica de notícias (ENG)
- Fazendo um filme
- Transmissor FM (dispositivo pessoal)
- Câmera de vídeo profissional
- Estúdio de gravação
- Produção de televisão