Bir mikrofon (genellikle apokop tarafından mikrofon olarak adlandırılır ), bir elektroakustik dönüştürücü , yani akustik bir sinyali bir elektrik sinyaline dönüştürebilen bir cihazdır .
Mikrofon kullanımı artık yaygın ve birçok pratik uygulamaya katkıda bulunuyor:
Elektro gitarın elektromanyetik dönüştürücüleri ( gitar pikap ) ve sesi yükseltilmesi amaçlanan enstrümanlar için kullanılan piezoelektrik dönüştürücüleri ( piezo pikap ) , metonimiye göre mikro olarak da adlandırılır .
Elektrik voltajını veya akımını ses basıncına göre üreten veya modüle eden elektronik bileşene kapsül adı verilir . Mikrofon terimi ayrıca synecdoche tarafından da kullanılır . Bir kumaş veya ızgara genellikle bu kırılgan parçayı korur.
Mikrofon teriminin ilk kullanımı, bir tür akustik korna anlamına geliyordu . David Edward Hughes bunu ilk olarak bir akustik-elektrik dönüştürücü belirlemek için kullandı. Graham Bell'in cihazını geliştiren Hugues, birlikte icat ettiği cihazın çok daha düşük sesleri iletme yeteneğini vurguluyor.
Ses basıncının etkisi altında bir diyafram titreşir ve mikrofon teknolojisine dayanan bir cihaz bu salınımları elektrik sinyallerine dönüştürür . Bir mikrofonun tasarımı, özelliklerini ve kullanım türünü tanımlayan bir akustik parça ve bir elektrikli parça içerir.
Membran sadece bir tarafı ses dalgası ile temas halindeyken diğeri sabit atmosfer basıncına sahip bir muhafaza içindeyse basınç değişimlerine göre titreşir. Akustik bir basınç sensöründen bahsediyoruz . Bu tip sensör, kaynak yönünden bağımsız olarak ses dalgalarına hemen hemen aynı şekilde tepki verir. Rüzgara karşı duyarsızdır. Çok yönlü mikrofonların temelidir .
Yüzey etkili mikrofonlar, yarım kürede yatak yüzeyi tarafından sınırlandırılan ses basıncını iki katına çıkaran bir bölme oluşturan bir yüzeye bir dereceye kadar tutturulmuş basınç sensörleridir (Bkz. PZM (mikrofon) (en) ).
Basınç gradyan sensörleri (8'de çift yönlü veya yönlülük)Membran her iki tarafta ses dalgası ile temas halindeyse, aşırı basınçlar her iki tarafta eşit olduğundan bir dalga geldiğinde titreşmez. Bu tip membrana akustik basınç gradyan sensörü denir . Bu, çift yönlü veya 8 yönlü mikrofonların temelidir .
Karışık veya değişken tiplerBu iki türü birleştirerek, ses dalgalarının zarın arka yüzüne erişimini daha ince bir şekilde kontrol ederek veya elektriksel yollarla, iki zardan gelen sinyali birleştirerek, yararlı yönler elde ederiz. belirli kardiyot (tek yönlü olarak da bilinir):
kapsül | çok yönlü | çift yönlü | kardioid | bildiri | |
---|---|---|---|---|---|
formül | |||||
eksendeki ses | % 100, 0 dB | ||||
onun tarafı | (90 °) | % 50, -6 dB | |||
onun arkası | (180 °) | % 0, -∞ dB |
Mikrofonlar çok kardioid , süper kardioid ve hiperkardiyot yönlülük inşa edilir yönlü bileşen ve çift yönlü bileşen arasında oranlarını değiştirerek. Mikrofonlar yön ayarlaması veya anahtarlama sağlayabilir.
Bu yapılar, mikrofonun yönlendirildiği bir kaynağa daha fazla önem verilmesini ve her yönden gelen yankılanan ses alanını zayıflatmayı mümkün kılar. Yönlendirme endeksini , mikrofon ekseninden gelen bir ses ile ideal olarak dağılmış bir kaynaktan gelen (mikrofonun her yerinden gelen) aynı etkili akustik basıncın sesi arasındaki oranın desibel cinsinden ifadesi olarak tanımlıyoruz .
çok yönlü
kardioid
süperkardioid
hiperkardioid
çift yönlü
kapsül | formül | yönlülük indeksi |
zayıflama açısı | bir açı için seviye | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
-3 dB | -6 dB | -∞ dB | 90 ° (yanal ses) | 180 ° (arka ses) | |||
çok yönlü | 0 dB | - | - | - | 0 dB | 0 dB | |
kardioid | 4.8 dB | 65 ° | 90 ° | 180 ° | -6 dB | -∞ dB | |
süperkardioid | 5,7 dB | 56 ° | 75 ° | 120 ° | -9 dB | -10 dB | |
hiperkardioid | 6.0 dB | 52 ° | 70 ° | 110 ° | -12 dB | -6 dB | |
çift yönlü | 4.8 dB | 45 ° | 60 ° | 90 ° | -∞ dB | 0 dB |
Parazit tüplü mikrofonlar vurgulu yönlendirmeler sağlar, ancak frekanslara büyük ölçüde bağlıdır. Uzatılmış şekillerinden dolayı bunlara av tüfeği mikrofon denir .
Diyafram boyutuMembranın boyutu, titreşime ve ardından elektrik sinyaline dönüşümü etkiler .
Yayılma yönüne dik bir duvarla temas halinde olan bir ses dalgası , alana ve ses basıncının karesine orantılı bir güç geliştirir:
veya 1 Pa'lık bir basınçla dikey bir ses dalgasıyla ulaşılan 20 mm çaplı bir mikrofon membranı . Duvar alanı 3,14e -4 m², membrandaki ses gücü 0,76 μW'dir .
Bu gücün sadece bir kısmı , ses dalgasını tanımlayan bir elektrik sinyali şeklinde geri kazanılabilir . Membran ne kadar büyükse, sinyali yükseltmek o kadar az gerekir ve bu nedenle, kaçınılmaz olarak belirli bir miktarda gürültü ve distorsiyona yol açan işlemeye o kadar az maruz kalır.
Diyaframın boyutu bu nedenle mikrofonun maksimum hassasiyetini belirler. Ancak, zarın en büyük boyutu, bir sesin dalga boyuna göre önemli hale gelir gelmez, dik olarak gelmeyen ses dalgaları için bir tarak filtresi oluşturur . Elbette , kenarlardaki kırınım gibi diğer fenomenler araya girerek gerçek yanıtı daha karmaşık hale getirir.
Membranın etrafında sert bir çevrenin varlığı, dalga boyu membran-çevre düzeneğinin boyutundan daha küçük olan frekanslar için ses basıncını artıran bir yüzey etkisi yaratır. Bu engel düz veya küresel olabilir, bir basınç sensör kapsülü etrafında, özellikle en yüksek frekanslarda, özellikleri mikrofonun tepkisini etkileyen bir boşluğu sınırlayan koruyucu ızgara gibi bir akustik filtre oluşturur.
Küçük mikrofonlar gerektiren uygulamalar ( cep telefonu , yaka mikrofonu ) dolayısıyla membranın boyutunu sınırlar.
İlk olarak telefonlarda kullanılan ilk mikrofonlar, basınca maruz kaldığında granüler bir karbon tozunun direncindeki değişimi kullandı. Toz sıkıştırıldığında direnç azalır. Bu tozdan akım geçirilirse, tozu bastıran membrandaki akustik basınca göre modüle edilecektir. Açıkçası, bu şekilde yalnızca basınç sensörleri inşa edilebilir. Bu mikrofonlar duyarsızdır, sınırlı bir frekans aralığında çalışır ve tepkileri yalnızca yaklaşık olarak doğrusaldır, bu da distorsiyona neden olur. Amplifikatör olmadan oldukça yüksek bir güç üretebilme avantajına sahipler. Onlar kullanıldı telefon cihazlarından onların sağlamlık takdir edilmiş ve daha iyi sonuçlar veren yöntemlerin tanıtılması önce radyo.
Dinamik hareketli bobin mikrofonHareketli bobin elektromanyetik mikrofonlarda, zara bir bobin yapıştırılır ve bu da kalıcı bir mıknatısın güçlü sabit manyetik alanında titreşmesine neden olur. Hareket, elektrik sinyalini oluşturan bir elektromotor kuvvet yaratır. Akustik basıncın zar üzerindeki etkisiyle açığa çıkan ses enerjisinin dönüşümü doğrudan kullanılabilir bir akım verdiğinden, bu mikrofonların dinamik olduğu söylenir çünkü karbon mikrofonlar ve yoğunlaştırıcı mikrofonlardan farklı olarak yiyeceklere ihtiyaç duymazlar.
1980'lerde neodim mıknatısların ortaya çıkışı , elektromanyetik mikrofonların kalitesinde bir iyileşme ile daha yoğun manyetik alanlara izin verdi.
Şerit mikrofonElektromanyetik şerit mikrofonlarda, zar, kalıcı bir mıknatısın manyetik alanına yerleştirilmiş esnek bir kabartmalı şerittir. Hareketli parçanın hafifliği avantajı ile elektromanyetik hareketli bobinli mikrofon gibi çalışır. Güç gerektirmez. Çıkış empedansı diğer türlerden çok daha düşüktür ve oldukça kırılgandır.
Kondansatör mikrofonuKondansatör mikrofonlarında ince bir iletken tabaka ile kaplı membran, bir kondansatörün direk voltajla yüklenen, diğeri ise sabitlenen armatürlerinden biridir. Titreşim, kapasiteyi değiştirerek takviyeleri birbirine ve uzağa çeker . Yük sabit olduğundan ve voltaj ile kapasitansın ürününe eşit olduğundan, kapasitanstaki değişiklik voltajda ters bir değişiklik oluşturur. Çıkış empedansı çok yüksektir. Kondansatör mikrofonları, bir yandan kapasitörün polarizasyonu için diğer yandan membrana yakın olması gereken empedans adaptör amplifikatörü için bir güç kaynağına ihtiyaç duyar.
Güç, aynı zamanda empedans uyumu sağlayan bir arayüz kutusuna bağlı özel bir iletken ile sağlanabilir. Ancak, bu yalnızca birkaç son teknoloji mikrofon için geçerlidir. Çoğu model , herhangi bir ek sürücü gerektirmediği için bu şekilde adlandırılan fantom gücü kullanır .
Kondansatör mikrofonların hassasiyeti dinamik mikrofonlardan daha yüksektir. Diyaframı tek başına titreştirmek için diyafram-bobin cihazından daha az ses gücü gerekir ve empedans eşleştirme amplifikatörü çok az güç çeker. Bu amplifikatör sensör için tasarlanmıştır ve ayrıca bant genişliğini kontrol eder; tek başına kapasitörün yanıtı düşük geçişli bir filtredir ( Rayburn 2012 , s. 33). Bu amplifikatörler ilk önce bir elektron tüpü ve bir transformatörden oluşuyordu . Daha yakın zamanlarda, transistörlerin veya alan etkili transistörlerin transformatörsüz kullanımıyla gürültü ve bozulma seviyelerinin yanı sıra parazite duyarlılıkları düşürülmüştür .
Yüksek frekanslı kondansatör mikrofonMembran ve sabit bir armatür tarafından oluşturulan enerji depolama kapasitörünün bir doğrudan voltaj ile polarize ama direnci, a, teşkil değildir filtre olan kesme frekansı kapasitans gibi değişir. Bu nedenle, yüksek frekans modülasyon seviyesi, membranın titreşimini takip eder. Bir sonraki aşama, çıkış transistörlerini çalıştıran bir diyot üzerinde bir demodülasyona sahiptir.
Elektret kondansatörlü mikrofonElektret kondansatör mikrofonları, kalıcı bir elektrostatik yükü korumak için belirli malzemelerin bir özelliğinden yararlanır. Bu tür bir malzeme, bir kapasitör armatürünü, diğerini membranı oluşturur. Elektret mikrofonlar bir ön gerilim voltajına ihtiyaç duymazlar, ancak güç gerektiren bir empedans eşleştirme amplifikatörüne sahiptirler. Çıkış tepe voltajı çok yüksek değilse, bu güç bir batarya ile sağlanabilir.
Polarizasyon şarjı zamanla azalır ve bu da yıllar içinde mikrofonun hassasiyet kaybına neden olur.
Mevcut bir modelin tasarımı veya seçimi, mikrofonun amaçlandığı kullanımı dikkate almalıdır:
Ses transkripsiyonunun kalitesi, mikrofonun özelliklerine ve kalitesine değil, aynı zamanda ve esas olarak, kaynağa göre mikrofonun konumuna ve ayrıca ses kaydının ortamına (gürültü, rüzgar, vb.) .
Yönlülük, mikrofonun temel bir özelliğidir. Eksenine göre sesin orijine göre hassasiyetini gösterir.
Çok yönlü | Geniş kardiyot | Kardioid | Hiperkardioid | Namlu (loblar) | Çift yönlü veya şekil 8 | |
---|---|---|---|---|---|---|
Masada mikrofon dikey olarak yerleştirilmiş ve yukarı doğru yönlendirilmiştir. |
Kutup şeması, ses dalgasının başlangıç yönüne göre mikrofonun hassasiyetini temsil eder. Eğri üzerindeki merkez noktasının uzunluğu, desibel cinsinden bağıl hassasiyeti gösterir . Çoğu durumda, hassasiyet yalnızca mikrofonun ana eksenine göre yönüne bağlıdır; aksi takdirde iki diyagram gereklidir. Yönlülük aynı zamanda frekansa da bağlıdır ; tam diyagramlar birkaç göreceli değer eğrileri içerir. Genel olarak, diyagram simetriktir ve daha iyi okunabilirlik için eksenin her iki tarafına yarım eğriler konulabilir.
Çoğu zaman, frekans tepkisi en çok mikrofon kaynağa bakarken bile olur. Diğer sesler ana kaynağın sesiyle karışmazsa, tonu eşitlemek için eksen dışı tepki farklılıkları kullanılabilir.
Ses uzmanları, stüdyo dinamikleri yerine yoğunlaştırıcı mikrofonları tercih etme eğilimindedir. Genellikle çok daha yüksek bir sinyal-gürültü oranı ve daha geniş, daha yumuşak bir frekans tepkisi sunarlar .
Bir perküsyon enstrümanı , pirinç enstrümanlar veya bir elektro gitar için bir amplifikatör gibi çok güçlü kaynaklar için dinamik bir mikrofon, güçlü akustik basınçları emme avantajına sahiptir. Sağlamlıkları genellikle sahne için tercih edilmelerini sağlar.
Kondansatör mikrofon, hareketli parçanın hafifliği sayesinde diğer şeylerin yanı sıra mükemmel geçici ve bant genişliği tepkilerinin avantajına sahiptir (dinamik bir mikrofonun bobininin kütlesine kıyasla yalnızca iletken bir membran). Genellikle güce, genellikle hayalet güce ihtiyaç duyarlar . Genellikle bir yönelim modülatörü, bir düşük frekanslı zayıflatıcı ve hatta bir hacim sınırlayıcı (Pad) gibi sinyal işleme seçeneklerini içerirler.
Kondenser mikrofonlar, çoğaltma doğruluğu nedeniyle profesyoneller arasında popülerdir.
Ses seviyesi uzmanları (çok yönlü) elektrostatik basınç sensörü mikrofonlar tümünü kullanabilir. Bu kullanım, mikrofonun kalibre edilmesini gerektirir; pistonphone genellikle bu amaç için kullanılan bir cihazdır.
Kolayca minyatürleştirilen elektret mikrofon, boyut / hassasiyet oranıyla takdir edildiği görsel-işitsel alanda (yaka mikrofonu, kulaklık mikrofonu vb.) Yaygın olarak kullanılmaktadır. En iyi modeller, hassasiyet açısından bazı yoğunlaştırıcı mikrofonlarla rekabet etmeyi bile başarır.
Mevcut seçmenler, elektretin 1970'lerden beri bildiği bu sinir bozucu sınırlı yaşam beklentisinin üstesinden gelen bir yapıdan yararlanıyor.
Eski Grundig mikrofon (karakalem).
Karaoke için dinamik mikrofon .
Shure SM57 ve Beta57 eşdeğeri (dinamik).
Sennheiser 845 (dinamik).
AKG C414 mikrofon (vokal, vokal, kondansatör).
Neumann U89i (evrensel, kondansatör).
Neumann U87 (evrensel, kondansatör).
Oktava 319 (aletler, kondansatör).
Minyatür elektret mikrofon.
Bir mikrofon kapsülü, ses alanındaki bir noktaya karşılık gelen bir sinyal verir. Kapsüllerin düzenlemeleri, kaynağın yönünü göstermeyi veya belirli yönleri elde etmeyi mümkün kılan birkaç sinyal verir.
Mikrofon aksesuarları