مطالب آموزشی

دیافراگم میکروفون

انواع دیافراگم میکروفون در یک نگاه

دیافراگم میکروفون

در این مقاله قصد داریم به تعریف دیافراگم میکروفون ، انواع آن و تفاوت بین دیافراگم بزرگ و کوچک و همچنین تفاوت میکروفون های دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک بپردازیم . در ابتدا باید به  دیافراگم یا کپسول میکروفن و کارایی آن بپردازیم .

دیافراگم میکروفون چیست؟

در میکروفن ها کپسول به نوعی نقش مبدل دارد به این صورت که امواج صوتی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند . دیافراگم میکروفن غشای نازکی است که در واکنش به تغییر فشار صدا ( امواج صوتی ) حرکت می کند . دیافراگم یکی از مهمترین عناصر در تهیه و ساخت میکروفن است . در حقیقت ، بدون یک دیافراگم متحرک ، یک میکروفن نمی تواند وظیفه خود را به عنوان مبدل انجام دهد . حرکت همزمان دیافراگم با فشار صدا اولین مرحله در تغییر انرژی صوتی به انرژی الکتریکی است .

دیافراگم میکروفون بخشی از یک واحد بزرگتر در داخل میکروفون است که کپسول نامیده می شود . طراحی کپسول در عملکرد میکروفون از اهمیت بالایی برخوردار است . در نهایت ، کپسول عنصر مبدل در هر میکروفن است . آرایش کپسول و دیافراگم صدای مشخصه میکروفون را تشکیل می دهند . پاسخ فرکانسی ، حساسیت و الگوی قطبی برخی از خصوصیاتی است که به شدت توسط کپسول و دیافراگم تعیین می شود .

برای آشنایی بیشتر با میکروفون و انواع آن به این لینک مراجعه کنید .

انواع دیافراگم میکروفون

سه نوع اصلی دیافراگم وجود دارد که عبارتند از سیم پیچ متحرک ( داینامیک ) ، روبان ( پویا ) و کاندنسر ( صفحه جلو ) .

انواع دیافراگم میکروفون و تفاوت میکروفون دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک در یک نگاه

انواع دیافراگم میکروفون و تفاوت میکروفون دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک در یک نگاه

دیافراگم چگونه حرکت می کند ؟

دیافراگم های میکروفون بسیار نازک هستند ( برخی کمتر از 5 میکرون ) . این نازکی باعث می شود که آنها نسبت به مولکول های هوای لرزان اطراف خود بسیار حساس باشند . ” بمباران ” مولکول های هوای ارتعاشی روی دیافراگم میکروفون باعث حرکت آن می شود . به نوبه خود ، این حرکت مکانیکی در داخل و خارج از موقعیت استراحت به یک ولتاژ برق AC (سیگنال صوتی) تبدیل می شود .

این قطعه مطابق با اختلاف فشار صدا بین دو طرف خود حرکت می کند . اگر یک طرف بیشتر از طرف دیگر توسط مولکول های هوا ” بمباران شود ” ، آن طرف وارد خواهد شد و حرکت خواهد کرد . اگر فشار هر دو طرف برابر باشد ، دیافراگم ثابت می ماند .

روش دیگر برای توضیح حرکت دیافراگم مشاهده یک موج سینوسی ساده است . در موج سینوسی ، ما دارای نقاط صفر ، قله ها و فرو رفتگی ها هستیم .

شماتیک سینوسی نحوه حرکت دیافراگم

شماتیک سینوسی نحوه حرکت دیافراگم

هنگامی که موج سینوسی از طریق هوا عبور می کند ، بر مولکول های هوا از طریق آن تأثیر می گذارد. با رسیدن موج صدا به دیافراگم ، همین اتفاق می افتد .

نحوه حرکت دیافراگم میکروفون در هر بخش از موج سینوسی

در قله های خود ، موج سینوسی باعث فشار بیشتر در دیافراگم می شود و دیافراگم را به داخل فشار می دهد .
موج سینوسی در دهانه ( فرو رفتگی ) های خود باعث ایجاد نادرترین حالت در دیافراگم می شود و آن را به بیرون می کشد .
و در نقاط صفر ، موج سینوسی باعث حرکت آن نمی شود .
امواج صوتی با سرعت 343 متر بر ثانیه حرکت می کنند و از یک موج سینوسی ساده بسیار پیچیده تر هستند . همانطور که می توانید تصور کنید ، آنها در پاسخ به تغییر فشار صدای خارجی باعث لرزش سریع دیافراگم می شوند .

دیافراگم های میکروفون طوری طراحی شده اند که متناسب با تغییر فشار صدا حرکت می کنند آنها  ممکن است سیگنال صوتی تولید کنند که نمایانگر صدا یا صوتی است که در اطراف میکروفون اتفاق می افتد .

همه ما احتمالاً با دیافراگم بلندگو آشنا هستیم و مطمئناً دیافراگم های توراسیک ( صدری یا قفسه سینه ) در بدن خود داریم . دیافراگم میکروفون مشابه این دو دیافراگم است .

دیافراگم بلندگو

بلندگوها مانند میکروفون ها مبدل هستند . میکروفن ها انرژی موج مکانیکی ( صدا ) را به انرژی الکتریکی ( سیگنال صوتی ) تبدیل می کنند . برعکس ، بلندگوها انرژی الکتریکی ( سیگنال صوتی ) را به انرژی موج مکانیکی ( صدا ) تبدیل می کنند .

بلندگوها بر روی اصل القای الکترومغناطیسی کار می کنند ، همان اصلی که بر میکروفون های پویا حاکم است که بعداً در همین مقاله به آن خواهیم پرداخت . یک سیگنال صوتی به شکل ولتاژ AC به بلندگو ارسال می شود . این سیگنال از طریق سیم پیچ رسانای ثابت که یک آهنربا را احاطه کرده است ، حرکت می کند . الکتریسیته ای که از طریق سیم رسانا جریان دارد باعث می شود آهنربا از طریق اصل القای الکترومغناطیسی حرکت کند . از آنجا که صدا AC است ، آهنربا به جلو و عقب حرکت می کند . این آهنربا به دیافراگم متصل است .

دیافراگم یک بلندگو همراه با آهن ربایی که به آن متصل است حرکت می کند . زمانی که دیافراگم میلرزد ، هوا در اطرافش فشار ( هل ) داده شده و یا کشیده می شود ، امواج صوتی را در فضا جذب می کند .

شماتیکی از دیافراگم بلندگو

شماتیکی از دیافراگم بلندگو

میکروفن های داینامیک برعکس بلندگو کار می کند . اگر بخواهیم یک بلندگو را به صورت معکوس سیم کنیم ، دیافراگم اساساً یک دیافراگم میکروفون خواهد بود . اگرچه ، از آنجا که دیافراگم های بلندگو معمولاً ضخیم تر ، عریض تر و سنگین تر از دیافراگم های میکروفون حرفه ای هستند ، تقریباً به این حساسیت نیستند. این منجر به صدایی خفه می شود .

دیافراگم صدری ( قفسه سینه )

دیافراگم قفسه سینه یک بخش نازک از عضله اسکلتی در انسان و سایر پستانداران است . در مورد این دیافراگم بیولوژیکی ، این عضله خود دیافراگم است که منقبض و منبسط می شود . دیافراگم قفسه سینه نقش برجسته ای در تنفس دارد . زمانی که این دیافراگم عضله ای انقباض پیدا می کند ، به کشیدن هوا به داخل ریه ها کمک می کند و زمانی که منبسط و یا شل می شود ، هوا را از ریه ها خارج می کند .

تنفس با سرعت بسیار کمتری نسبت به لرزش هوا اتفاق می افتد ، با این حال ، ایده حرکت هوای دیافراگم یکسان است .

بگذارید سه دیافراگم ذکر شده را سریع مرور کنیم :

دیافراگم قفسه سینه منقبض و منبسط می شود ، هوا را به داخل ریه ها منتقل واز آن خارج می کند .
دیافراگم بلندگو به یک آهنربا متصل شده و با توجه به ولتاژ متناوب AC اعمال شده توسط القای الکترومغناطیسی حرکت می کند .
دیافراگم میکروفون مطابق با تغییر فشار صدا در اطراف آن حرکت می کند .

اصل صوتی : فشار در مقابل فشار گرادیان ( گرادیان فشار )

اگرچه خود دیافراگم به تنهایی مشخصه اصلی نیست ، اما طراحی کپسول و چگونگی تغییر نحوه تعامل صدا با دیافراگم قابل ذکر است .

دو نوع اساسی از الگوهای قطبی وجود دارد :

Omnidirectional ( چند جهته ) که بر اساس اصل فشار کار می کند .

Bi-Directional (دو جهته) – که بر اساس اصل گرادیان فشار کار می کند .

در طراحی یک کپسول ممکن است دیافراگم بر اساس هر یک از این اصول و یا ترکیبی از آنها مورد نمایش قرار داده شود یا به عبارتی پایه گذاری یا ساخته شود . این ترکیب ها باعث ایجاد الگوهای قطبی از نوع کاردیوئید می شوند .

اصل فشار

در اصل فشار یک طرف دیافراگم به فشار صدای خارجی باز است و طرف دیگر به دلیل فشار ثابت بسته می شود .

می دانیم که حرکت دیافراگم به دلیل اختلاف فشار بین دو طرف جلو و عقب آن است . از آنجا که فقط یک طرف دیافراگم در معرض ارتعاشات و لرزش صدا قرار دارد ، دیافراگم  نسبت به صدا از همه جهات واکنش خوبی نشان می دهدکه همان  الگوی قطبی چند جهته یا Omnidirectional می باشد .

اصل گرادیان فشار

در اصل گرادیان فشار ، هر دو طرف دیافراگم  به فشار صدای خارجی باز می باشد . امواج صوتی که مستقیماً از جلوی دیافراگم می آیند ، ابتدا به جلو و مدتی بعد به عقب برخورد می کنند . این اختلاف فاز باعث ایجاد اختلاف فشار کمی می شود و باعث حرکت دیافراگم می شود . امواج صوتی که مستقیماً از پشت دیافراگم می آیند به روشی مخالف کار می کنند .

امواج صوتی که مستقیماً از کنار دیافراگم می آیند همزمان به جلو و عقب برخورد می کنند ( ضربه می زنند )  و هیچ تفاوتی در فشار ایجاد نمی کنند و بنابراین حرکت دیافراگمی ایجاد نمی کنند . بنابراین ، اصل گرادیان فشار یک الگوی قطبی دو طرفه یا ” شکل 8 ” را به همراه دارد . میکروفن نسبت به صدا از جلو و عقب حساس است در حالی که صدای کناره ها را رد می کند ( ضبط نمی کند ) .

ترکیب گرادیان فشار و فشار

اغلب اوقات کپسول ها به گونه ای طراحی می شوند که هر دو این اصول را ترکیب کند . محبوب ترین الگوی قطبی میکروفون ، الگوی کاردیوئید است. این الگو اساساً ترکیبی با نسبت 1 : 1 از اصل فشار و اصول گرادیان فشار است.

با محدود کردن مسیر صوتی رسیدن به پشت دیافراگم ، تولیدکنندگان هوشمندانه به ترکیبات هر دو اصل دسترسی پیدا می کنند .  دستکاری میزان لرزش هوا در هر طرف دیافراگم منجر به ایجاد انواع الگوهای قطبی می شود .

آدرس دهی دیافراگم :  آدرس دهی از بالا و آدرس دهی از کناره ها ( طرفین )

نکته دیگری که باید در مورد دیافراگم ها و کپسول های آنها ذکر شود ، نحوه آدرس دهی آنهاست . به عبارت دیگر ، دیافراگم های میکروفون در چه جهاتی قرار دارند ؟ دو نوع آدرس رایج در بین دیافراگم ها وجود دارد اول آدرس بالا و دوم آدرس جانبی ( آدرس دهی از طرفین ) .

آدرس بالا

میکروفون های آدرس بالا دارای دیافراگم هایی هستند که ” رو به بالای ” میکروفون هستند . به طور ی که تقریباً از ظاهر میکروفون نیز می توان فهمید که آدرس دهی آن از جهت بالای میکروفن است .

به طور معمول میکروفن های آدرس بالا به الگوهای قطبی همه جهته و یا کاردیوئیدی محدود می شوند ، زیرا قرار گرفتن در دو طرف دیافراگم به طور مساوی در معرض فشار صدا عملاً غیر ممکن است . از نمونه های رایج میکروفون های با آدرس دهی از بالا میتوان به میکروفن های Shure SM57 و SM58 و همچنین Neumann KM 184 اشاره کرد .

آدرس دهی از بالا در میکروفون Shure SM58

آدرس دهی از بالا در میکروفون Shure SM58

آدرس جانبی 

میکروفون های با آدرس دهی جانبی با دیافراگم های رو به ” کناره ها ( طرفین ) ” طراحی شده اند . ” جلو ” و ” پشت ” دیافراگم به طرفین میکروفون ها اشاره می کند و میکروفن را نسبت به صدا از آن جهات حساس تر می کند .

با استفاده از میکروفون های با آدرس دهی از طرفین ( کناره ها ) ، دستیابی به همه الگوهای قطبی نسبتاً آسان تر است . این تنظیمات همچنین اجازه می دهد تا دو دیافراگم به صورت پشت به پشت طراحی شود و به این طریق میکروفون هایی با چند الگو ساخته شود .

از نمونه های رایج میکروفون های با آدرس جانبی میتوان به  Neumann U87 ، Rode NT1-A و AKG C 414 اشاره کرد که U87 و C 414 میکروفون های چند الگویی هستند و قابلیت تغییر الگو دارند .

آدرس دهی از طرفین میکروفون Neumann U87AI و داشتن قابلیت تغییر الگوی قطبی

آدرس دهی از طرفین میکروفون Neumann U87AI و داشتن قابلیت تغییر الگوی قطبی

دیافراگم سیم پیچ متحرک

دیافراگم سیم پیچ متحرک در واقع از دو قسمت جداگانه ساخته شده است : خود دیافراگم و سیم پیچ متحرک . با این حال ، از آنجا که آنها به یکدیگر متصل هستند ، بهتر است که آنها را به عنوان یک قطعه متحرک در نظر بگیرید . دیافراگم های سیم پیچ متحرک خود را در میکروفون های داینامیکی سیم پیچ متحرک قرار می دهند .

ترکیب دیافراگم با سیم پیچ رسانا در واکنش به امواج صوتی خارجی مرتعش می شود . دیافراگم وظیفه دارد که به اندازه کافی حساس باشد تا بتواند واریانس فشار هوا بین دو طرف خود را بردارد و بسنجد . سیم پیچ رسانا مسئول تبدیل این لرزش به سیگنال صوتی است . دیافراگم سیم پیچ متحرک و کپسول به عنوان مبدل بر اساس القای الکترومغناطیسی عمل می کنند .

دیافراگم های سیم پیچ متحرک تقریباً به شکل دایره ای هستند و محکم به دور حلقه ثابت کپسول میکروفون کشیده می شوند . کشش یک عامل حیاتی در حساسیت دیافراگم به امواج صوتی ورودی است . در یک طراحی معمولی ، سیم پیچ تقریبا نیمی از قطر دیافراگم است . اتصال این دو عنصر باعث ایجاد یک فرو رفتگی یا موج و شیار در دیافراگم می شود . بنابراین ، دیافراگم کاملاً صاف نیست . دیافراگم همچنین ممکن است دارای شکافهای ورقه ای کوچکی که از آن بریده شده و یا شیارهایی باشد تا با رفع مشکلات ذاتی دیافراگم و ساختار کپسول ، عملکرد آن را بهبود بخشد .

دیافراگم سیم پیچ متحرک

دیافراگم سیم پیچ متحرک

جنس

” سیم پیچ متحرک ” ( که اغلب به آن سیم پیچ صدا گفته می شود ) به طور معمول از سیم مسی نازک ساخته می شود که به شکل استوانه ای توخالی در می آید . در هر دو طرف سیم پیچ متحرک آهن ربا وجود دارد که اجازه داشتن حداکثر القای الکترومغناطیسی را می دهد .

خود دیافراگم اصلاً نیازی به رسانای الکتریکی بودن ندارد . ماده رایج مورد استفاده برای ساخت دیافراگم یک فیلم پلی استر است ( Mylar یک نام تجاری رایج است ) . این فیلم پلی استر ( ورق پلاستیک ) به اندازه کافی نازک و محکم است که می تواند به عنوان ماده دیافراگمی موثر عمل کند .

بنابراین سیم پیچ به دیافراگم متصل می شود و با آن حرکت می کند . این وزن اضافه شده چند ویژگی را در خصوصیات کلی دیافراگم ایجاد می کند. وزن و شکل یا میکروفون های دینامیکی متحرک ، ویژگی های زیر را ایجاد می کند :

کاهش حساسیت در محدوده فرکانس بالا .
فرکانس تشدید شده در محدوده شنیداری انسان .
پاسخ گذرای کندتر از دیافراگم های کاندنسر و روبان .

دیافراگم روبان ( ریبون )

دیافراگم روبان شاید جالب ترین نوع دیافراگم باشد . دیافراگم های روبان به صورت بلند ، باریک و مستطیلی هستند که فقط در دو طرف طول آنها به کپسول / سرپیچ ( بافل ) آنها متصل هستند . آنها غالباً به جای کاملاً مسطح راه راه هستند و در مقایسه با دیافراگم های سیم پیچ متحرک و کاندنسر تحت کشش نسبتاً کمی هستند .

میکروفون های ریبون نیز پویا ( داینامیک ) در نظر گرفته می شوند . درست مانند میکروفون های کویل متحرک ، میکروفون های روبان ( ریبون ) نیز بر اساس اصل الکترومغناطیس کار می کنند . با این حال ، به جای اینکه یک دیافراگم جداگانه و یک قطعه رسانا با هم ادغام شود ،  ریبون هر دو این عوامل و عناصر را به طور همزمان عمل می کند . روبان در واکنش به اختلاف فشار صدای بین دو طرف عقب و جلو حرکت می کند . آهنربا در اطراف محیط روبان قرار می گیرد بنابراین با حرکت دیافراگم ، القای الکترومغناطیسی سیگنال صوتی ایجاد می کند !

دیافراگم میکروفون ریبون ( روبان )

دیافراگم میکروفون ریبون ( روبان )

جنس

دیافراگم های روبان باید رسانا و بسیار نازک باشند ( معمولاً کمتر از 5 میکرون ) . آلومینیوم در دستیابی به هر دوی این نیازها فوق العاده است . فویل آلومینیومی موج دار ، بسیاری از دیافراگم های میکروفون ریبون موجود در بازار را تشکیل می دهد . برخی از تولیدکنندگان از پلیمرهای پلاستیکی قوی تری به عنوان پایه روبان استفاده می کنند و آنها را با آلومینیوم رسانا می پوشانند . در مواقع دیگر ، فویل آلومینیوم را می بینید که با یک لایه نازک طلا پوشانده شده است . لایه بندی طلا به جلوگیری از اکسید شدن روبان کمک می کند در حالی که طلا خود رسانای بهتری از آلومینیوم است .

تردی ( شکنندگی )

دیافراگم روبان شکننده است . وزش باد و حرکت هوا همراه با طبل ( درام ) های ضربه ای و حتی اصوات انفجاری ( مانند پ ، ت ، س و … ) پتانسیل کشش دیافراگم را دارند و باعث آسیب دائمی می شود . برق فانتوم پاور ، اگر از طریق کابل ها یا اتصالات بد ارسال شود ، همچنین امکان از هم پاشیده شدن ( ترکیدن ) یا کشش دیافراگم را دارد . برای افزودن به لیست ، آسیب فیزیکی (افتادن میکروفن) نیز احتمال آسیب رساندن به دیافراگم روبان زیاد است . ناگفته نماند که هنگام کار و ضبط با میکروفون های روبان باید احتیاط کرد .

به طور طبیعی ، میکروفون های ریبون با آدرس دهی جانبی تنظیم و ساخته می شوند و دارای الگوهای قطبی دو طرفه هستند . به دلیل الگوی دو طرفه ( شکل 8 ) ، آنها همچنین بیشترین میزان اثر مجاورت را از خود نشان می دهند .

ویژگی ها و مشخصات  دیافراگم ریبون امکانات و کیفیت های زیر را به طور کلی به میکروفون های روبان می دهد :

کشش کم دیافراگم یک فرکانس تشدید شده به خوبی زیر دامنه شنوایی انسان را ایجاد می کند.
نازکی دیافراگم ، پاسخ گذرای  دقیق تری می دهد .
شکل کلی و اصل مبدل ، یک جریان ملایم و طبیعی از فرکانس های بالا را ایجاد می کند .

دیافراگم کاندنسر ( خازنی )

ساده ترین توضیح دیافراگم میکروفن خازنی به همراه طراحی کامل کپسول آن است .

کپسول های کاندنسر اساساً خازن هستند ( کاندانسر در گذشته اصطلاح خازن بود ) . دو صفحه موازی به شکل خازن از یکدیگر فاصله دارند . در مورد میکروفون کاندنسر ، این دو صفحه موازی عبارتند از :

یک صفحه سخت ثابت .
صفحه جلو متحرک ، معروف به دیافراگم .

خازن ها برای نگه داشتن شارژ ( Q ) در صورت تأمین ولتاژ طراحی شده اند . ولتاژ DC اغلب از طریق برق فانتوم پاور (در مورد میکروفون های کاندنسر ) تأمین می شود یا به طور دائمی در مواد الکتریک در صفحات نگهداری می شود ( در مورد میکروفون های الکترت ) . شارژ (Q) ، در طراحی ایده آل ، ثابت می ماند .

سیگنال صوتی (ولتاژ AC) خروجی خازن با فرمول V = Q / C اندازه گیری می شود .

از آنجا که (Q) ثابت است ، سیگنال صوتی ( V ) با ظرفیت خازن ( C ) متناسب است . بنابراین بیایید در مورد ظرفیت بحث کنیم .

ظرفیت خازنی به توانایی خازن در ذخیره بار الکتریکی گفته می شود . ظرفیت کپسول های کاندنسر به مساحت صفحات ، عایق بین صفحات ( هوا ) و فاصله بین صفحات بستگی دارد . از بین این سه عامل تأثیرگذار ، فاصله بین صفحات ، تنها متغیر است .

با لرزش دیافراگم کاندانسر ، فاصله دو صفحه تغییر می کند و در نتیجه ولتاژ متناوب AC ( سیگنال صوتی ) تغییر می کند .

دیافراگم میکروفون کاندنسر

دیافراگم میکروفون کاندنسر

جنس

صفحه پشتی کاندانسر واقعی به طور معمول از آلیاژهای جامد ( سخت ) فلزی مانند برنج ساخته شده است . صفحه دیافراگم غالباً از ورقه های مایلار با روکش طلا و یا از ورق ( فویل ) آلومینیوم بسیار نازک ساخته شده است.

کاندانسر های الکترت ( الکتریکی ) به طور معمول از همان جنس ( ماده ) ساخته می شوند ، فقط روی یکی از صفحه های آنها یک پوشش الکتریک وجود دارد . الکترت های عقب اغلب کارآمدتر و موثرتر هستند و روی صفحه های پشتی خود یک لایه نازک از مواد الکتریک ( الکترت ) دارند . مواد الکترت می تواند هر ماده دی الکتریک باشد ، از جمله پلاستیک یا موم .

تمایز متداول میکروفن های کاندانسر بر اساس اندازه دیافراگم آنها است . در واقع دو نوع اصلی وجود دارد : کاندانسرهای دیافراگم کوچک و کاندانسرهای دیافراگم بزرگ که راجع به هرکدام به صورت جداگانه بحث می کنیم  و به تفاوت میان میکروفون های دیافراگم کوچک با دیافراگم بزرگ می پردازیم .

کاندنسرهای دیافراگم کوچک

دیافراگم های کاندنسر کوچک به طور معمول کمتر از 0.5 اینچ ( 12.7 میلی متر ) قطر دارند ، هرچند این فقط یک تعمیم است . کاندانسرهای دیافراگم کوچک ( SDC ) معمولاً به صورت ( با طراحی )  میکروفن مدادی شکل ساخته می شوند ، به این معنی که میکروفون هایی با آدرس دهی از بالا هستند . به همین دلیل ، معمولاً میکروفن های دو طرفه یا چند جهته دیافراگم کوچک کمتر رایج می باشد .

دیافراگم کوچکتر معمولاً به معنای جرم کم است . این به معنای افزایش دقت پاسخ گذرا و افزایش پاسخ با فرکانس بالا است . از آنجا که دیافراگم کوچکتر است ، می توان کپسول را نیز کوچکتر طراحی کرد ، تا پاسخ قطبی سازگارتری نیز فراهم شود .

معایب دیافراگم کوچک میکروفون

معایب دیافراگم های کوچک ، درجه حساسیت پایین تر و در نتیجه نسبت سیگنال به نویز ضعیف تری دارند . سیگنال خروجی کپسول کاندانسر متناسب با فاصله بین دیافراگم و صفحه پشتی است . دیافراگم های کوچکتر به اندازه دیافراگم های بزرگ فاصله نمی گیرند . از آنجایی که حساسیت کمتر است ، نویز داخلی ( self noise )  الکترونیکی میکروفون در SDC ( دیافراگم کوچک ) بیشتر از LDC ( دیافراگم یزرگ ) با سیگنالهای در همان سطح است .

کاندنسرهای دیافراگم بزرگ

دیافراگم های کاندنسر بزرگ به طور معمول 1 اینچ ( 25.4 میلی متر ) یا بیشتر قطر دارند ، هرچند این فقط یک تعمیم است . کاندانسرهای دیافراگم بزرگ ( LDC ) معمولاً به عنوان میکروفون های با آدرس دهی جانبی ساخته می شوند که این امکان را برای طراحی کپسول میکروفون با هر الگوی قطبی فراهم می سازد . حتی می توان با طراحی کپسولی با قابلیت داشتن چندین دیافراگم میکروفن های چند الگویی ایجاد کرد که قابلیت تغییر الگو دارند .

دیافراگم بزرگتر اصولاً به معنای جرم بیشتر است . LDC ها فرکانس تشدید ( تشدید شده ) کمی دارند که اغلب باعث افزایش باس ( Bass )  در محدوده فرکانس باس می شوند . اندازه بزرگتر دیافراگم همچنین به معنای جابجایی بیشتر آن نسبت به نمونه های SDC زمانی که در معرض امواج صوتی قرار می گیرند است . دامنه بیشتر جابجایی دیافراگم به معنی سیگنال صوتی قوی تر است بنابراین LDC ها بسیار حساس تر از SDC ها هستند . خروجی صدای بلندتر ( بیشتر )  وقتی که تحت همان سطح فشار صدا باشد ، نسبت سیگنال به نویز بهتری را به کاندنسرهای دیافراگم بزرگ می دهد .

معایب دیافراگم بزرگ میکروفون 

اشکال در میکروفون های LDC و آدرس های جانبی این است که شبکه های بزرگ آنها باعث می شود طول موج کوتاه در داخل محفظه شبکه پرش کند . اگر به درستی میرایی صورت نگیرد ،  یک پاسخ فرکانس سطح بالای نامنظم را ایجاد می کند .

برخی از نکات منفی در دیافراگم های بزرگ نیز وجود دارد . اندازه و جرم LDC باعث می شود که نسبت به فرکانس های سطح بالا کمتر پاسخ دهند . جابجایی بیشتر نیز حساسیت را افزایش می دهد و در واقع مانع از دقت در پاسخ گذرا می شود . در نهایت ، کپسول ها باید بزرگتر باشند تا دیافراگم های بزرگتری را میزبانی کنند . LDC ها تمایل کمتری به حفظ ثبات الگوهای قطبی خود در پاسخ های فرکانسی نسبت به SDC ها دارند .

نکته جالب دیگر در مورد LDC این است که برخی دیافراگم ها به گوشه ( لبه )ختم می شوند در حالی که برخی دیگر به مرکز منتهی می شوند . Edge-terminate ( منتهی به لبه) به این معنی است که سیگنال صوتی از لبه کپسول گرفته می شود و بنابراین دیافراگم یک قطعه کامل است . دیافراگم های منتهی به مرکز دارای الکترودهای ( قطب الکتریکی یا مغناطیسی ) خود در مرکز دیافراگم هستند . از نظر تئوری ، دیافراگم های منتهی به مرکز دارای فرکانس تشدید کمتری هستند ، به این معنی که پاسخ های فرکانسی آنها کمتر نامنظم است . اگرچه طرح های منتهی به مرکز کمی پیچیده تر هستند .

تفاوت میکروفون های دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک

تا به اینجای مقاله با انواع دیافراگم ، آدرس دهی ، جنس و مواد تشکیل دهنده و دیگر موارد آشنا شدید . حال می خواهیم به صورت مفصل تر به تفاوت میکروفون های دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک بپردازیم .

همانطور که گفته شد به دیافراگم های 1 اینچ ( 25.4 میلی متر ) و بیشتر دیافراگم بزرگ و به 0.5 اینچ ( 12.7 میلی متر ) و کمتر از آن دیافراگم کوچک گفته می شود که البته در هر دو حالت این ممکن است عدد اسمی ذکر شده توسط سازنده باشد یا قطر کپسول را به عنوان قطر دیافراگم ذکر کنند و گاهاً به عنوان مثال قطر دیافراگم 22 میلی متر باشد اما آن را دیافراگم بزرگ نام ببرند .

باید دقت داشته باشید که تفاوت بین دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک فقط در مورد میکروفون کاندنسر صدق می کند و در مورد میکروفون های دیگر کاربردی ندارد . تفاوت میکروفون های دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک را میتوان در گزینه های زیر خلاصه کرد .

اندازه دیافراگم

اندازه دیافراگم رابطه مستقیمی با اندازه کپسول میکروفون دارد بدین صورت که هرچقدر دیافراگم بزرگتر باشد قطعاً کپسول بزرگتری خواهد داشت . میکروفون های دیافراگم کوچک همانطور که گفته شد معمولاً دارای طراحی مدادی شکل و به صورت باریک یا قلمی می باشد و کپسول آن در بخش انتهایی آن ( بالای میکروفون ) قرار دارد  . بر خلاف آن میکروفن های دیافراگم بزرگ دارای ظاهر های بزرگتر و متفاوت تر می باشند .

پاسخ گذرا

توانایی میکروفون در پاسخ گویی سریع به تغییرات دامنۀ امواج صوتی را پاسخ گذرا (Transient Response) می گویند که هرچقدر این زمان کمتر باشد بهتر است ، یعنی در مقابل تغییرات امواج صوتی سریعتر واکنش نشان می دهد . وقتی به طبل ضربه می زنید ، یک سیم گیتار را می کشید  یا در فلوت می دمید ، یک انفجار اولیه با صدای زیاد ایجاد می کنید که به عنوان گذرا شناخته می شود .

میکروفون های خازنی با دیافراگم بزرگ ، به دلیل اندازه ای که دارند ، در مقایسه با میکروفون های خازنی با دیافراگم کوچک ، کمی کندتر در برابر گذرا واکنش نشان می دهند . این بدان معنا نیست که میکروفون های LDC صدا را به طور دقیق ضبط نمی کنند ، اما میکروفون های SDC دقت  بیشتری دارند . دیافراگم کوچکتر آنها را قادر می سازد تا فرکانسهای بالا را که دارای شکل موج کوچکتر هستند را به خوبی  دریافت کنند . به همین دلیل است که میکروفون های SDC اغلب برای سازهایی مانند ویالون ، یا انواع طبل استفاده می شوند .

پاسخ فرکانسی ( فرکانس پاسخ گویی )

پاسخ فرکانسی (Frequency Response) به محدوده ای از فرکانس ها، از کمترین تا بیشترین مقدار گفته می شود که یک میکروفون قادر به برداشت آنها است و واحد آن هرتز است . فرکانس های محدودۀ شنوایی انسان بر حسب عوامل مختلفی چون سن بین 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز متغیر است ؛ بنابراین محدودۀ پاسخ فرکانسی میکروفون ها هر چقدر به این طیف نزدیک تر باشد ، صدای طبیعی تری خواهیم داشت . خوشبختانه اغلب میکروفون های حرفه ای محدودۀ فرکانسی وسیعی دارند ؛ خصوصاً میکروفون های کاندنسر که سرآمد این مساله هستند .

میکروفون های خازنی دیافراگم بزرگ دارای دامنه فرکانس وسیع و پاسخ فرکانس مسطح هستند ، معمولاً با افزایش در محدوده فرکانسی بالا و با افت کمی در انتها. صدای حاصل یک صدای طبیعی و دلپذیر است که آنها را برای آواز ایده آل می کند . میکروفون های کاندنسر دیافراگم بزرگ معمولاً دارای صدای درخشان هستند . اگرچه ممکن است بسته به میزان طراحی و ساخت میکروفون ، صدا خشن و زننده باشد .

محدوده فرکانس پاسخ گویی میکروفون کاندنسر دیافراگم بزرگ

محدوده فرکانس پاسخ گویی میکروفون کاندنسر دیافراگم بزرگ

میکروفون کاندنسر دیافراگم کوچک نسبت به میکروفون های LDC دارای پاسخ فرکانسی حتی مسطح تر هستند و دامنه آن نیز بیشتر است تا حدی که حتی می تواند از مرزهای فرکانسی شنوایی انسان نیز فراتر رود . یعنی بالای 20،000 هرتز . پاسخ فرکانس تخت تر به این معنی است که میکروفون های SDC صدای تمیز و غیر رنگی دارند که خنثی تر از میکروفون LDC است . این باعث می شود که آنها برای ضبط یک ساز با صدای روشن و درخشان بهتر باشد ، زیرا بر فرکانس های بالاتر تأکید نمی شود تا شانس یک صدای خشن و ناملایم کاهش یابد .

محدوده فرکانس پاسخ گویی میکروفون کاندنسر دیافراگم کوچک

محدوده فرکانس پاسخ گویی میکروفون کاندنسر دیافراگم کوچک

آدرس دهی میکروفون

نوع آدرس دهی (Address Type) شاخص بسیار مهمی در انتخاب میکروفون است که متاسفانه اغلب نادیده گرفته می شود . این شاخص بیانگر زاویۀ محوری میکروفون است ؛ یعنی صدا در چه جهتی به بهترین شکل دریافت می شود . همانطور که گفته شد دو نوع آدرس دهی کلی وجود دارد ؛ یکی آدرس دهی از بالا و دیگری آدرس دهی جانبی ( از طرفین ) .

الگوی قطبی

الگوی قطبی (Polar Pattern) به نحوۀ پاسخ دهی میکروفون به اصوات دریافت شده از جهات و زوایای گوناگون گفته می شود و به نحوه دریافت صدا توسط میکروفون اشاره دارد . به عنوان مثال ، یک میکروفن می تواند صدا را از جلوی خود ، از جلو و عقب و اطراف آن صدا بگیرد . الگوهای قطبی اشکال مختلفی دارند و برای اهداف مختلف مناسب هستند . اگر می خواهید در مورد الگوهای قطبی بیشتر بدانید ، به این لینک مراجعه کنید . اندازه دیافراگم میکروفون بر دقیق و سازگار بودن الگوی قطبی تأثیر می گذارد .

میزان یکنواختی و پایداری الگوی قطبی در میکروفون های دیافراگم کوچک بیشتر است . برخی از میکروفون های استودیویی LDC چندین الگوی قطبی دارند که با سوئیچی روی میکروفون می توان تغییر داد . این میکروفون ها به میکروفون های multi-pattern  ( چند الگویی ) مشهور هستند .

بررسی دو نمونه میکروفون از لحاظ ثبات الگوی قطبی

در مورد ثبات و پایداری الگوی قطبی بیایید دو میکروفون Neumann KM184 و Neumann U87A را مورد بررسی قرار دهیم . در ابتدا با میکروفن KM184 آغاز می کنیم .

الگوی قطبی میکروفون دیافراگم کوچک KM184

الگوی قطبی میکروفون دیافراگم کوچک KM184

همانطور که در عکس فوق مشاهده می کنید در تمامی فرکانس ها الگوی قطبی کاردیوئید ثبات و پایداری مناسبی دارد و تغییر خاصی در آن ایجاد نشده است و فقط در فرکانس 16 کیلوهرتز کمی باریک تر شده است .

الگوی قطبی میکروفون دیافراگم بزرگ U87A

الگوی قطبی میکروفون دیافراگم بزرگ U87A

همانطور که ملاحظه می کنید در فرکانس های پایین ( 125 و 250 هرتز ) الگوی قطبی کاردیوئید میکروفون U87A  تقریباً مشابه الگوی قطبی کاردیوئید گسترده و امنی دایرکشنال عمل می کند و در فرکانس های دیگر نیز پایداری خود را کم کم از دست می دهد و در فرکانس 16 کیلوهرتز بسیار نازک شده است .

نویز داخلی

نویز داخلی (Self-Noise) مشخصۀ مهمی است که تمام میکروفون ها ( شامل LDC و SDC ) دارند و بیانگر نویز تولید شده توسط اجزای داخلی میکروفون است . طبیعتاً هر چه مقدار این نویز کمتر باشد ، سیگنال صدا خالص تر و شفاف تر است و امکان تبدیل امواج صوتی ضعیف تر به سیگنال های الکتریکی بدون تداخل با نویز فراهم می شود .

هنگام ضبط موسیقی یا صدا مهم است که نویز را تا حد ممکن پایین نگه دارید . میکروفن های دیافراگم بزرگ در این مورد بسیار بهتر عمل می کنند ، زیرا در مقایسه با میکروفون های کاندنسر دیافراگم کوچک ، نویز داخلی کمتری دارند . میکروفون های LDC سیگنال های قدرتمندتری تولید می کنند ، به این معنی که نسبت سیگنال به نویز بهتر از میکروفون های SDC است .

قیمت

قیمت میکروفن های کاندنسر دیافراگم کوچک و بزرگ هم به میزان قابل توجهی متفاوت است . به طور کلی ، میکروفون های SDC نسبت به میکروفون های LDC ارزان تر هستند ، به خصوص میکروفون های روبان که از طریق لوله ها تغذیه می شوند .

خلاصه کلی

تفاوت میکروفون های دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک در موارد زیر خلاصه می شود . تا به امروز ، اصلی ترین مزیت فنی میکروفن های کاندنسر دیافراگم بزرگ ، عملکرد نویز آنها است . به عنوان مثال Neumann TLM 103 فقط دارای 7dB/A است که این تقریباً 6 دسی بل از میکروفن کاندنسر دیافراگم کوچک Neumann KM184 کمتر است .

با این حال ، از لحاظ دیگر موارد ، کاندنسرهای دیافراگم کوچک از نظر فنی نوع برتر است که مزایای اصلی آن عبارتند از :

پاسخ گذرای عالی ( دیافراگم کوچک می تواند امواج صوتی را با دقت بیشتری دنبال کند )
پاسخ فرکانس بالا ( حتی فراتر از شنوایی انسان )
الگوی قطبی بسیار سازگارتر و با ثبات تر

کدام یک برای شما مناسب است ؟

پاسخ واقعاً به بودجه ، نیازها و آنچه می خواهید ثبت کنید بستگی دارد . امیدوارم بعد از خواندن این مقاله ، شما درک روشنی از هدف ، عملکرد و تفاوت میکروفون های دیافراگم بزرگ و دیافراگم کوچک پیدا کرده باشید . اکنون می توانید آگاهانه انتخاب کنید و موسیقی عالی بسازید !

به طور خلاصه ، میکروفون های کاندانسر دیافراگم بزرگ معمولاً دارای صدای روشن تری هستند و نسبت به صداهای با فرکانس پایین حساس تر هستند . میکروفون های LDC صدای بسیار مطبوع و خوبی  ایجاد می کنند و با توانمند سازی به سازهای انفرادی در بهتر بودن صدایشان کمک می کنند . میکروفون های کوچک دیافراگمی صدا را با ثبات و دقت بیشتری ضبط می کنند و در نتیجه صدایی خنثی و بدون رنگ ایجاد می شود .

از نظر سازها ، میکروفن های خازنی دیافراگم کوچک اغلب برای پیانو ، گیتار آکوستیک ، سازهای زهی و همچنین برخی از کوبه ها و برخی از عناصر درام کیت استفاده می شود . میکروفن های کاندنسر دیافراگم بزرگ اغلب برای آواز ، گیتار صوتی یا فضای اتاق استفاده می شوند . به یاد داشته باشید که هیچ ضابطه ای در ضبط کردن وجود ندارد یعنی هر چیزی که کار می کند ، کار می کند یا به عبارتی شما از هر موردی می توانید استفاده کنید .

پست های مرتبط