Давайте відкинемо складні терміни. Мікрофон – це просто пристрій, який перетворює звукові хвилі на електричний сигнал. У цьому немає жодної магії. Це фізика. Електричний сигнал, який він генерує, імітує форму звукової хвилі, що падає на нього. Все досить просто.
Упродовж десятиліть ринок домінували телефонні передавачі. Якщо ви робили мікрофон, швидше за все, ви робили його для стаціонарного телефону. Саме цей обсяг визначав розвиток галузі. Але ці дні здебільшого минули. Сьогодні, коли люди говорять “мікрофон”, вони рідко мають на увазі пристрій усередині телефонного роз’єму. Вони говорять про щось інше.
Ця дія відбувається в інших сферах.
Де насправді використовуються мікрофони?
Більше не варто шукати основної частини продажу сучасних мікрофонів у сфері телекомунікацій. Лідери ринку змінились.
Слухові апарати покладаються на крихітні спеціалізовані мікрофони для посилення звуків життя. Вони потрібні системам звукозапису. Ми говоримо про архіви на магнітній стрічці та сучасні цифрові диктофони. Диктофони все ще є, що дивно. А системи гучного зв’язку? Їм потрібні мікрофони, щоби передавати голос крізь натовп.
Але у сфері комунікацій відбувається масштабніший зрушення.
Прагнення до якості та свободи від рук
Чому інженери відходять від стандартних телефонних передавачів? Дві причини.
По-перше, якість. Старі телефонні мікрофони обмежені. Вони відтинають частоти. Вони спотворюють звук. Сучасні мікрофони забезпечують найкращу частотну характеристику. Вони звучать ближчими до реальності. Для радіомовлення чи високоякісних провідних комунікацій ця чіткість має вирішальне значення.
По-друге, можливість роботи без використання рук. Вам не хочеться тримати слухавку. Ви бажаєте вільно переміщатися. Ви бажаєте водити машину. Мікрофон залишається на місці, а ваш голос передається далі.
Це стосується не лише покращення якості звуку. Це питання мобільності. Це свобода від дротів.
Телефонний передавач – це пережиток минулого. Можливо необхідний. Але не майбутнє. Майбутнє – у слухових апаратах. У студіях звукозапису. У переговорних кімнатах. У автомобілях.
І вони стають дедалі меншими. Краще. Гучніше.
Але наскільки маленьким він може стати, перш ніж закони фізики дадуть збій? Ми побачимо.
Як звукові хвилі перетворюються на електрику
Магія всередині мікрофона відбувається у два етапи, які протікають так швидко, що їх практично неможливо помітити. По-перше, звукові хвилі — по суті зміни тиску в повітрі — впливають на тонку гнучку поверхню, звану діафрагмою. Ця діафрагма вібрує вперед і назад, імітуючи рух частинок повітря, що вдарилися об неї.
По-друге, цей фізичний рух перетворюється на електричний сигнал. Однак тут нема універсального рішення. Спосіб, яким мікрофон перетворює цей рух, залежить від його конструкції.
Візьмемо вугільний мікрофон. Коли діафрагма рухається, вона стискає вугільні гранули. Це змінює електричний опір ланцюга. У конденсаторному чи ємнісному мікрофоні використовується інший принцип. Діафрагма діє як одна із пластин конденсатора. При її русі відстань до іншої пластини змінюється, що змінює електростатичну ємність.
Динамічні та стрічкові мікрофони покладаються на магнетизм. Тут діафрагма з’єднана з котушкою або тонкою металевою стрічкою. Коли цей провідник рухається у магнітному полі, у ньому генерується електричний струм. Кристалічні мікрофони використовують п’єзоелектричні матеріали. Механічна напруга, що виникає при скручуванні або згинанні діафрагми, створює напругу в кристалі.
Пошук правильного кута
«Завдяки правильній конструкції мікрофону можна надати спрямовані характеристики, так що він уловлюватиме звук переважно з одного напрямку (односпрямований), з двох напрямків (двонаправлений) або більш-менш рівномірно з усіх напрямків (всеспрямований).»
Йдеться не лише про захоплення звуку. Йдеться про контроль над тим, звідки цей звук надходить. Гарний дизайн дозволяє інженерам надавати мікрофону специфічних спрямованих властивостей.
- Односпрямований : Уловлює звук переважно з одного напрямку. Це часто використовується для запису живого вокалу або інтерв’ю, коли необхідно ізолювати фонового шуму, що говорить.
- Двонаправлений : Захоплює звук із двох протилежних напрямків. Корисно для інтерв’ю «віч-на-віч».
- Всінаправлений : Уловлює звук рівномірно з усіх напрямків. Він захоплює акустичну обстановку приміщення, але забезпечує меншу ізоляцію.
Мета завжди однакова. Кожна зміна руху діафрагми викликає відповідну зміну в електричному виході. Складність у тому, як саме збирається цей рух. Чи то через опір, ємність, магнетизм чи п’єзоелектрику. Результат однаковий. Сигнал, який дзеркально відбиває вихідну звукову хвилю.
