Produkcja i mastering utworu muzycznego – MIKROFONY (cz.10)

Jednym z podstawowych elementów wyposażenia studia nagraniowego jest mikrofon. Jego podstawowym zadaniem jest konwersja energii akustycznej na energię elektryczną. W związku z tym, że rejestrowane środowisko może być bardzo różne, stosuje się kilka typów mikrofonów o różnym rozmiarze, kształcie i charakterystyce membrany. Dobranie odpowiedniego typu umożliwia szybkie i precyzyjne zgranie materiału bez konieczności wykonywania serii powtórek.

Istnieje wiele różnego typów mikrofonów, które można podzielić na kilka głównych kategorii. Oto jakie mikrofony wylicza polska norma [44]:

• ciśnieniowy – charakterystyka wyjściowa zależy głównie od ciśnienia akustycznego
• gradientowy (prędkościowy) – charakterystyka wyjściowa zależy głównie od gradientu ciśnienia akustycznego

ze względu na charakterystykę:

• wszechkierunkowy – charakterystyka wyjściowa nie zależy, praktycznie rzecz biorąc, od kierunku padania dźwięku
• kierunkowy – charakterystyka wyjściowa zależy od kierunku padania dźwięku
• jednokierunkowy – kierunkowy, którego skuteczność jest wyraźnie największa dla jednego kierunku padania fali akustycznej

a także:

• rzędowy – kierunkowy składający się z szeregu przetworników rozmieszczonych na linii prostej lub z akustycznego równoważnika takiego rozmieszczenia
• wielokrotny (złożony) – urządzenie złożone z dwóch lub więcej połączonych ze sobą przetworników w celu uzyskania efektu kierunkowości

Ze względu na sposób działania:

• węglowy – wykorzystuje zmiany rezystancji elektrycznej styków między granulkami węgla
• pojemnościowy (kondensatorowy, elektrostatyczny) – wykorzystuje zmiany pojemności elektrycznej
• elektrodynamiczny (nazywany również dynamicznym) – działa na zasadzie generowania prądu elektrycznego w przewodniku poruszającym się w stałym polu magnetycznym
• elektretowy – to mikrofon elektrostatyczny, w którym pole elektrostatyczne jest wytwarzane przez wewnętrzny trwały ładunek jeden z elektrod kondensatora
• piezoelektryczny – wykorzystuje własności piezoelektrycznych materiału
• elektromagnetyczny – wykorzystuje zmiany reluktancji obwodu magnetycznego
• magnetoelektryczny – wykorzystuje siły elektromotorycznej powstającej w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym
• wstęgowy – mikrofon magnetoelektryczny, w którym ruchomym przewodnikiem jest cienka wstęga wprawiana w drgania bezpośrednio przez fale akustyczne
• cewkowy – mikrofon magnetoelektryczny, w którym przewodnik ma postać cewki
• magnetostrykcyjny – wykorzystuje właściwości magnetostrykcyjnych materiału
• elektronowy – wykorzystuje zmiany strumienia elektronów pod wpływem drgań jednej z elektrod lampy elektronowej lub tranzystora
• jonowy – wykorzystuje wzajemne oddziaływanie plazmy jonowej i otaczającego ją powietrze
• cieplny – wykorzystuje zmiany rezystancji gorącego przetwornika pod wpływem efektu chłodzenia lub nagrzewania wywołanego falami akustycznymi

Ze względu na miejsce użycia:

• przyustny – przystosowany do działania tuż przy ustach mówiącego
• wargowy – przystosowany do działania w zetknięciu z wargami mówiącego
• butonierkowy – przystosowany do umieszczenia go na ubraniu użytkownika
• maskowy – przystosowany do umieszczenia go wewnątrz maski ułatwiającej oddychanie
• laryngofon (krtaniowy) – przystosowany do działania w zetknięciu z gardłem mówiącego w pobliżu krtani
• kostny – dotykowy, działający w zetknięciu z kością czaszki
• wkładka mikrofonowa (mikrofon telefoniczny) – stosowany w aparacie telefonicznym

Specjalistyczne:

• sonda mikrofonowa – przeznaczona do badania pola akustycznego bez jego znaczącej deformacji
• redukujący hałas – redukuje wpływ hałasu otoczenia z pewnych kierunków lub w pewnych odległościach poprzez zastosowanie specjalnych nakładek

Najpopularniejsze obecnie stosowane mikrofony reprezentują dwa typy. Pierwszym z nich są mikrofony elektrodynamiczne (zwane potocznie dynamicznymi). Działają one na zasadzie generowania prądu elektrycznego w przewodniku poruszającym się w stałym polu magnetycznym. Jeśli przewodnik zastąpi się cewką przyczepioną do membrany a pole magnetyczne uzyska się z pierścieniowego magnesu, to powstanie prosty mikrofon dynamiczny. Jego niewątpliwą zaletą jest zdecydowanie mniejszy koszt wytworzenia, niż to ma miejsce w przypadku mikrofonów pojemnościowych, jednak przekłada się to niejednokrotnie na mniejszą wierność rejestrowanego dźwięku. Mikrofony te bardzo dobrze sprawdzają się w wypadku rejestracji głosu ludzkiego dlatego też bardzo często spotkać można je na scenie jak i również w domowych studiach. Uznanym standardem w tej dziedzinie jest mikrofon firmy Shure SM58 (Rys. 11).

Rys. 11. Mikrofon dynamiczny Shure Sm58 [23]

Mikrofony pojemnościowe działają w oparciu o jeszcze prostszą zasadę zmiany pojemności kondensatora. Gdy cieniutką (kilka mikronów), specjalnie spreparowaną membranę umieści się w pobliżu płytki metalowej i obie podłączy się do napięcia stałego rzędu 50 – 150 Volt to uzyska się kondensator o określonej pojemności. Ale jeśli na membranę zacznie działać fala akustyczna, nastąpią zmiany odległości między płytką a membraną, a co za tym idzie zmieniać się będzie pojemność kondensatora, w wyniku czego zmieniać się będzie zmagazynowany w nim ładunek elektryczny (wg wzoru C = Q / U). Owe zmiany ładunku spowodują powstanie sygnału fonicznego. Trzeba pamiętać, iż mikrofon tego typu wymaga zewnętrznego zasilania, tzw. fantomowego. Jest to zasilanie podawane z przedwzmacniacza dla mikrofonów pojemnościowych – standardowo od +48 V, choć występują tez modele wymagające zasilania zaledwie +9 V lub +12V. [36] Niewielki rozmiar membrany umożliwia uzyskanie bardzo realistycznego przetworzenia sygnału kosztem dość dużej ceny wytworzenia samego mikrofonu. Mikrofon pojemnościowy (a najlepiej kilka różnego typu) jest nieodzownym elementem każdego profesjonalnego studia dźwiękowego.

23. http://www.shure.com/microphones/models/sm58.asp, 09.VIII.2006
36. http://www.e-muzyk.pl/muzyk/servlet/Index?id_src=dictionary&id_tgt=dictionary&word=542,
"Słowniczek - Phantom", 21.IV.2006
44. Książkiewicz A., Norma PN-IEC 50(801):1998, "Międzynarodowy słownik terminologiczny elektryki.
Akustyka i elektroakustyka", 1998

Produkcja i mastering utworu muzycznego by Marcin Lisiecki jest licencjonowany pod Creative Commons Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe License.