עולם היצירה // מיקרופון

לארכיון עולם היצירה >>>לחץ כאן<<<

האופן בו מיקרופונים קולטים את הסביבה

הקדמה

המיקרופון הוא המכשיר הראשון בשרשרת ההקלטה. האופן בו מיקרופון קולט את הסביבה תלוי בהרבה משתנים כגון: מיקום, אווירה אקוסטית, ותכנון פנימי של המיקרופון עצמו. מאפיינים אלה, הם שישפיעו על האופי הכללי של המידע שיוקלט. בכדי לקבל הקלטות בעלות אופי שונה, נשתמש בקשת רחבה של מיקרופונים. טכנאי הקלטה יכול לשחזר כלי נגינה באופן מהימן ביותר על ידי בחירת המיקרופון הנכון.

בבחירת המיקרופון הנכון, או מיקומו ביחס לכלי הנגינה יש להתייחס לכמה חוקים:
• בעיות פאזה
• גוון כלי הנגינה
• עקומת התדר של המיקרופון

חשוב לזכור! איכות הצליל הכללית לא תהיה טובה יותר מהחוליה החלשה ביותר בשרשרת ההקלטה.

סוגי מיקרופונים:

מיקרופון דינאמי

מיקרופון דינאמי קולט את הסביבה באמצעות אלקטרו-מגנט, על מנת ליצור אות חשמלי ביציאה. כאשר מתכת מוליכה ,מוצבת בתוך שדה מגנטי, נוצר זרם מגנטי בתוך המתכת עצמה.

קיימים שני סוגים של מיקרופונים דינאמיים:

The Moving Coil Microphone מיקרופון בעל סליל זז:

מיקרופון זה מורכב בד"כ מדיאפרגמת (ממברנה) מיילר (Mylar) בעובי של 0.35 מ"מ. לדיאפרגמה מחובר סליל הנקרא: voice coil . הסליל מלופף ברווחים שווים זה לזה. ליפוף זה נמצא במרכזו של שדה מגנטי בעל עוצמה גבוהה המסופק על ידי מגנט. כאשר גלי קול פוגעים בדיאפרגמה, תנועה בממברנה זו ,מניעה יחד אתה את הסליל המחובר אליה, סליל זה נע בתוך השדה המגנטי. באופן זה נוצר אות חשמלי אנלוגי לתנועת מולקולות האוויר.

The Ribbon Microphone מיקרופון סרט:

גם מיקרופון זה עובד על פי עקרון ההשראה המגנטית, אך כאן משתמשים בדיאפרגמה דקה ביותר ( 2 מיקרונים) העשויה מפס אלומיניום. כאשר תנודות לחץ הקול מניעות את דיאפרגמת המתכת, הסרט נע באופן מקביל בתוך השטף המגנטי. דבר זה מעורר בסרט זרם חשמלי מקביל למשרעת של גל הקול באוויר.

מכיוון שאורכה של דיאפרגמת הסרט הוא קצר יחסית, התנגדותה היא כ-0.2 אום בלבד.כמות התנגדות זו היא קטנה מדי בכדי להולך ישירות את כניסות המיקרופון , ולכן צריך לצרף מעגל תיאום כדי להביא את התנגדות היציאה לטווח מקובל של 150 עד 600 אום.

The Condenser Microphone מיקרופון קונדנסר

מיקרופון זה עובד בעיקרון אלקטרו-סטטי בניגוד למיקרופון דינאמי הפועל על עיקרון אלקטרו-מגנטי. ה"ראש" או ה"קפסולה" של המיקרופון מורכבת משתי לוחיות מאד דקות- האחת קבועה, והשנייה ניידת. שתי לוחיות אלה יוצרות ביניהן קבל. קבל זהו רכיב חשמלי המסוגל לאגור מטען חשמלי. קיבוליות הקפסולה נקבעת ע"י עיצוב הלוחיות, שטח הפנים שלהן, והמרחק ביניהן.

המרחק בין שתי לוחיות אלה משתנה בהתאם לשינויי לחץ הקול. באופן זה לוחיות של קפסולת הקונדנסר יוצרות קבל הרגיש לשינויי לחץ האוויר. ככל שהמרחק בין ה"צלחות" גדל, כך קיבוליות הקבל קטנה. כאשר המרחק בין שתי הלוחיות קטן כתוצאה מלחץ קול, ערך המטען בקבל עולה.

שינויי המרחק בין הלוחיות הוא אחראי לתנועה של אלקטרונים בכיוונים שונים. כאשר הלוחיות מתקרבות זו לזו, ישנה תנועה של אלקטרונים לכיוון אחד, וכאשר הלוחיות מתרחקות זו מזו, ישנה תנועה של אלקטרונים בכיוון שני.

אות היציאה של מנגנון הדיאפרגמה יוצא במתח בעל התנגדות גבוהה מאד. בכדי למנוע רעשים והפרעות באות, המתח היוצא עובר הגברה. במרבית המיקרופונים מגבר זה הוא מסוג FET – field effect transistor. ישנם מיקרופונים בעיצובים ישנים בהם ישנה שפופרת ואקום בתוך המיקרופון עצמו. שינויים בעיצוב הפנימי של המיקרופון כגון זה עשויים להשפיע על איכות הצליל שתתקבל מן המיקרופון.

בנוסף לכך, הגבר זה של האות היוצא מהדיאפרגמה הוא סיבה נוספת לכך שמיקרופון זה צריך אספקת מתח חשמלי קבועה.

The Electret-condenser Microphone קונדנסר אלקטרט

קונדנסר אלקטרט פועל באותה שיטה כמו קונדנסר רגיל רק שבמקרה זה המתח הקוטבי טעון באופן קבוע בתוך הדיאפרגמה או הלוחית האחורית של הקבל. בגלל מתח אלקטרוסטטי זה, אין צורך באספקת מתח חיצוני בכדי לטעון את הדיאפרגמה. מאידך, ההתנגדות הגבוהה ביציאה עדיין זקוקה להגברה שתשנה את התנגדות היציאה. במקרים אלה ניתן לספק מתח זה או על ידי מתח פנימי כגון סוללות, או מתח phantom.

כיווניות המיקרופון – Directional Response

כיווניות של המיקרופון מתייחסת לאופן בו רגישותו משתנה בזויות, ביחס לציר הקדמי של המיקרופון.
ציר זה ידוע בשם תגובה פולארית polar response או תבנית פולארית polar pattern של מיקרופון. ציר זה ממחיש באופן גרפי את רגישות המיקרופון ביחס לכיווניות ולתדר שלו.

כיווניות של מיקרופונים יכולה להתחלק לשני סוגים עיקריים:

1. מיקרופון רב כיווני (לכל כיוון) Omni directional polar response
2. מיקרופון כיווני directional polar response

המיקרופון הרב כיווני הוא מכשיר המופעל על ידי לחץ, ומגיב ללחץ קול אשר אינו כיווני. הדיאפרגמה מגיבה באופן שווה לכל תנודות הקול בסביבה ללא התייחסות למיקום מקור הצליל.

פיק-אפ המייצג תכונה כיוונית הוא התקן שיפוע לחץ pressure gradient device. כלומר, זוהי מערכת שמגיבה להבדלים בלחץ בין שני צדדי הדיאפרגמה. מיקרופון בעל שיפוע לחץ טהור, מציג תבנית של דו-כיווניות פולארית.

רוב מקרופוני הסרט הם בעלי תבנית שכזו. מכיוון שדיאפרגמה של מיקרופון סרט חשופה לגלי קול גם מלפנים וגם מאחור, היא רגישה באופן שווה לקולות הנוצרים מכל כיוון. צליל המגיע מאחור יצר מתח שנמצא בהיפוך פאזה (180 מעלות) עם צליל זהה לו ,מגיע מלפנים.

על ידי שילוב של פיק-אפ דו כיווני ופיק אפ רב כיווני ניתן להשיג אין ספור של תבניות פולאריות. התבניות הפולאריות הנפוצות ביותר הן:
Cardioid
Supercardioid
Hypercardioid

מיקרופון בעל סליל זז משיג תבנית פולארית של cardioid , זאת באמצעות מחיצה אקוסטית בחלקה האחורי של הדיאפרגמה. מחיצה זו מעכבת את האות שמגיע מאחור ומפחיתה את עוצמתו. הצורך בהפחתה או עיכוב האות שמגיע מאחור, נובע מהסיבה שאות זה הוא בהיפוך פאזה מהאות שמגיע מלפנים.

קונדנסרים מסוימים ניתנים למיתוג חשמלי מצורה אחת לאחרת. דבר זה מתאפשר על ידי שימוש בזוג קפסולות המותקנות מסביב הלוחית המרכזית של קבל המיקרופון.

מיתוג של שתי קפסולות אלה בפאזה מתואמת ייצר תבנית קליטה רב כיוונית. כיוון הקפסולות הללו בהיפוך פאזה ייצור תבנית קליטה דו כיוונית. כיוונונים נוספים בהפרשי הפאזה בין הקפסולות הללו יכול להוליד תבניות קליטה נוספות כגון: hypercardioid, cardioid.

Transient Response

פרט חשוב אשר כיום אין לו סטנדרט מקובל למדידה הוא Transient Response. תגובה חולפת היא אמצעי המדידה למהירות התגובה של דיאפרגמת המיקרופון לצורת הגל. תגובה חולפת היא הסיבה העיקרית להבדלים באיכות הקול בין שלושת סוגי המיקרופונים.

הדיאפרגמה של המיקרופון הדינאמי היא יחסית גדולה ("2.5). כאשר מוסיפים לדיאפרגמה סליל חוטים וליבה, צירוף זה יוצר מסה גדולה יותר, יחסית לכוח של גל הקול אשר מניע אותה. מיקרופון דינאמי יכול להשתנות באיטיות בתגובה לצורת הגל, וליצור קול גס וקשוח. לעומת זאת, הדיאפרגמה של מיקרופון סרט נעשית קלה יותר, ולכן הדיאפרגמה יכולה להגיב מהר יותר לצורת הגל של הקול, וכך יוצרת קול ברור יותר. הדיאפרגמה של מיקרופון סרט קלה הרבה יותר בהשוואה למיקרופון דינאמי ועל ידי כך מבטיחה תגובה חולפת משופרת (בתנאי שהסרט עצמו נמצא במצב טוב). מיקרופון מסוג קונדנסר הוא בעל דיאפרגמה קלה במיוחד, אשר משתנה בקוטר מ-"2.5 עד-"0.25 בעובי של –"0.0015. משמעות דבר זה שהדיאפרגמה מהווה התנגדות קטנה מאד לצורת הגל של הקול, ומאפשרת לגל לנוע באופן מדויק על פני כל טווח התדרים.

Frequency Response תגובת תדר

עקומת תגובת התדר של מיקרופון בציר המרכזי (on axis) מראה את מידת העוצמה היוצאת בתווך התדר שאנו שומעים. עקומה זו יכולה לתת לנו מידע על כיצד מיקרופון זה יגיב בתחומי תדרים שונים.

ניתן לתכנן מיקרופונים שיגיבו באופן שווה לכל התדרים. מיקרופונים אלה עשויים להיקרא flat, מכיוון שאלו נותנים flat frequency response.

ישנם מיקרופונים שמתוכננים להבליט או להפחית מעוצמתם של תדרים מסוימים במטרה להגיש איכויות בגוון הצליל.

צבע הצליל עשוי להשתנות גם בהתאם לזווית מקור הצליל ביחס למיקרופון. מיקום שונה ביחס לציר האמצע של המיקרופון ייתן גוונים שונים.

Low Frequency Response תגובת תדר נמוך

תנודות רעש בתדר נמוך בטווח של Hz 3-25 ניתנות להעלמה על ידי שלושת הדרכים הבאות:

1. השתמש בבולם זעזועים כדי לבודד את המיקרופון מהמשטח הרוטט וממעמד הרצפה.
2. בחר במיקרופון המציג תגובת תדר נמוך באופן מוגבל
3. הגבל את התגובה של מיקרופון רחב טווח ,על ידי שימוש במסנן תדרים נמוכים.

תופעה אחרת של תדר נמוך, המתרחשת ברוב המיקרופונים הכיווניים ,ידועה בשם תופעת הסמיכות " proximity effect" . תופעה זו גורמת להגבר בתגובת הבאס, ככל שמקור האות קרוב יותר למיקרופון, בעיקר כאשר מקור האות במרחק "1 (אינץ') מהמיקרופון. תופעה זו ,גוברת באופן יחסי ככל שהמרחק מתקצר, ומתבטאת בעוצמה גדולה יותר במיקרופונים דו כיווניים מאשר מיקרופונים בעלי תבנית "קרדיויד" קוטבי (carioide).

כדי לפצות על תופעה זו, נדרש להשתמש במסנן תדר נמוך. מסנן זה מחזיר את תגובת הבאס לרמת קול שטוחה וטבעית. מסנן זה פועל בדרך כלל על ידי מפסק הממוקם על גוף המיקרופון, או כאופציה בתוך חלק מיחידת ה-EQ של המיקסר או הקונסולה. מצד שני, הגבר באס זה תמיד הוערך על ידי זמרים כמעניק איכות מלאה וחייה לזמר עם קול דק. במקרים רבים המיקרופון הכיווני הפך להיות מרכיב חשוב בסאונד האומנותי.

דרך אחרת להעלמת אפקט הסמיכות וה"popping" (הדמיון הרב בין "ב" ל"פ", לדוגמא), היא להחליף את המיקרופון הכיווני במיקרופון כלל-כיווני עם דרישות של מיקום קרוב (close miking) .

Output Characteristics מאפייני יציאה

מאפייני היציאה של מיקרופון מתייחסים לרגישותו, לרמת הרעש שהוא מייצר, לעומס יתר, להתנגדות, ולתגובות יציאה.

רגישות – Sensitivity Rating

מדד הרגישות מתייחס לרמת היציאה בוולט, כאשר המיקרופון מקבל אות כניסה בלחץ אויר. בכדי להביא את עוצמת המתח שהמיקרופון מייצר לרמת עבודה, יש להגבירו עד למתח של +4dbu או לחילופין -10dbv .

באופן כללי, מיקרופון בעל רגישות גבוהה מייצר מתח יציאה גבוה יותר מאשר מיקרופון בעל רגישות נמוכה.

רעש עצמי – Equivalent Noise Rating

רעש עצמי, הוא למעשה הרעש החשמלי העצמי שהמכשיר מייצר. בהקלטה, יש לוודא שעוצמת הצליל הרצויה תהיה יותר חזקה מן הרעש העצמי של המכשיר.

במיקרופון דינאמי סרט, הרעש נוצר על ידי אלקטרונים אשר נעים בתוך הסליל או הסרט עצמו. בקונדנסר, רוב הרעש נוצר על ידי הרמה הראשונית של ההגברה הבנויה בו (built in preamplifier). דגמים מסוימים של מיקרופונים יוצרים רעש עצמי גבוה יותר מדגמים אחרים, ולכן יש להתאים את המיקרופון לסוג ההקלטה.
לכל מכשיר שקונים מצורפת טבלת נתונים, שם ניתן למצוא את נתוני ה-"יחס אות לרעש" .

עומס יתר – Overload Characteristics

באותו אופן שמיקרופון מוגבל בעוצמות נמוכות בגלל הרעש העצמי שלו, כך הוא גם מוגבל בעוצמות צליל גבוהות.
המיקרופון הדינאמי הוא בעל דיאפרגמה מחוספסת, ויכול לעמוד בלחץ צליל של עד 140db. הקונדנסר הטיפוסי לעומת זאת, מוגבל ורגיש קצת יותר. מגבלה זו נובעת מיחידת ההגברה בתוך המיקרופון ,שבדרך כלל תהיה הראשונה שתיכנס לעיוות (distortion). בכדי למנוע מצב זה ,קונדנסרים רבים מכילים מנחית קבוע הניתן למיתוג על גבי גוף המיקרופון. מנחית זה נמצא לאחר הממיר ולפני המגבר וכך מונע את העיוות ומאפשר להעמיד את המיקרופון בלחץ סאונד גדול יותר.

כאשר מתקינים מנחית מסוג זה במיקרופון, יש לזכור שיחס אות לרעש יורד בשל כמות ההנחתה. לכן, יהיה זה נבון להסיר את המנחת כאשר משתמשים במיקרופון ,תחת רמת לחץ קול נמוכה.

התנגדות המיקרופון – IMPEDANCE

מיקרופונים הם בעלי התנגדויות יציאה שונות (Output Impedance, Z). התנגדות יציאה מראה לנו את ההתאמה בין היציאה החשמלית של מכשיר מסוים לכניסה של מכשיר אחר. התנגדות נמדדת באום. התנגדויות יציאה של מיקרופונים יכולות לנוע בין 50 אום לבין 50 קילו אום. 50 עד 250 אוהם ייחשב כהתנגדות נמוכה , בעוד ש-20 קילו אום ומעלה ייחשב כהתנגדות גבוהה. להתנגדויות שונות ישנם יתרונות שונים.

בעבר, מיקרופונים בעלי התנגדות גבוהה היו זולים יותר מכיוון שהתנגדות הכניסה של מגברי שפורפרות היו גבוהים אף הם ובכדי להשתמש במיקרופונים בעלי התנגדות יציאה נמוכה, היה צורך להשתמש בממירי כניסה יקרים.

כיום ,רוב המיקרופונים המקצועיים הם בעלי התנגדות יציאה נמוכה ורוב הכניסות במיקסרים וכרטיסי הקול הם עם התנגדות כניסה גבוהה.

החיסרון במיקרופונים בעלי התנגדות יציאה גבוהה, הוא שאי אפשר להשתמש בהם עם כבלים ארוכים והם חשופים מאוד להפרעות אלקטרוסטטיות. כמו כן , כבל ארוך ישמש למעשה כ"קבל" ויגרום לפגיעה במעבר תדרים גבוהים.

לעומת זאת, במיקרופון עם התנגדות יציאה נמוכה, אפשר להשתמש גם בכבל של 50 מטר או יותר ללא בעיות. הכבל יהיה פחות רגיש לרעשים אלקטרו סטטיים , אבל עדיין יהיה חשוף לרעשים אלקטרומגנטים, כגון אלה הנוצרים על ידי קווי מתח חליפין (AC).

ניתן להעלים את הרעש החיצוני על ידי שימוש בכבל מאוזן (Balanced). הסיגנל נכנס אל שני גידי הכבל בכיוונים מנוגדים. בכניסת המיקרופון של המיקסר, שני כיוונים מנוגדים אלה מסוכמים יחד ומבטלים את הרעשים שנוספו בדרך.

מתח פאנטום Phantom Power

מרבית המיקרופונים המודרניים מסוג קונדנסר ,אינם זקוקים לסוללה פנימית, חיצונית או ספק כוח עצמאי בכדי לפעול. מיקרופונים אלה, בנויים לקבל את המתח החשמלי הדרוש להם לעבודה מן המיקסר או מכרטיס הקול. מתח חשמלי זה המגיע אל המיקרופון מן המיקסר נקרא: מתח פאנטום.

מתח פאנטום הינו, מתח ישר (AC) חיובי בעוצמה של V48 וולט. מתח זה , עובר דרך שני מחברי המיקרופון המוליכים סיגנל בכבל מיקרופון מאוזן ( מחברים מספר 2 ו-3). המתח יוצא באופן שווה דרך שני מחברי המיקרופון.

לארכיון עולם היצירה >>>לחץ כאן<<<

באדיבות אליה הלוי