ساختار و نحوه عملکرد میکروفن
امروزه انواع مختلفی از میکروفنهای استودیویی از میکروفونهای داینامیک دستی مورد استفاده در اجرای زنده گرفته تا کاندنسرهای استودیویی با دیافراگم بزرگ و میکروفنهای ریبون مدرن، برای کاربردهای گوناگون طراحی و تولید شدهاند. شناخت ساختار و نحوه عملکرد میکروفن، درک بهتری از تفاوت میان انواع آن و کاربردهای هر یک فراهم میکند. در این مقاله، رایجترین انواع میکروفن بررسی میشوند و نحوه دریافت امواج صوتی، تبدیل آنها به سیگنال الکتریکی و همچنین کاربردهای متداول هر نوع میکروفن توضیح داده خواهد شد.
میکروفنهای داینامیک
میکروفنهای داینامیک که با نام میکروفنهای سیمپیچ متحرک (Moving-Coil) نیز شناخته میشوند، بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی (Electromagnetic Induction) عمل میکنند. در این نوع میکروفن، یک آهنربا، سیمپیچ القایی کوچکی را در بر میگیرد که بهصورت متحرک در میدان مغناطیسی قرار دارد.
در انتهای این سیمپیچ، دیافراگم (Diaphragm) متصل شده است؛ غشایی سبک و انعطافپذیر که هنگام برخورد امواج صوتی به آن، به سمت جلو و عقب حرکت میکند. این حرکت باعث انتقال ارتعاشات دیافراگم به سیمپیچ میشود. با حرکت سیمپیچ در میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی ایجاد شده و در خروجی میکروفن، سیگنال صوتی تولید میشود.
از آنجا که سیگنال اولیه تولیدشده در این فرآیند سطح بسیار پایینی دارد، در بسیاری از میکروفنهای داینامیک از ترانسفورمر (Transformer) برای افزایش سطح سیگنال و رساندن آن به سطح استاندارد Mic Level استفاده میشود.
ساختار عملکردی میکروفنهای داینامیک شباهت زیادی به بلندگوهای داینامیک دارد؛ با این تفاوت که فرایند تبدیل انرژی در آنها در جهت معکوس انجام میشود. در بلندگو، سیگنال الکتریکی به حرکت مکانیکی و در نهایت به امواج صوتی تبدیل میشود، در حالی که در میکروفن داینامیک، امواج صوتی به حرکت مکانیکی و سپس به سیگنال الکتریکی تبدیل میشوند.
اگرچه میکروفنهای داینامیک، بهویژه در مقایسه با کاندنسرهای استودیویی با عملکرد بالا، ساختار نسبتاً سادهای دارند، اما مزایای قابلتوجهی ارائه میدهند.
یکی از مهمترین مزایای آنها، هزینه پایین تولید است. ساختار این میکروفنها بهطور طبیعی امکان ایزولیشن مناسب در برابر صداهای ناخواسته را فراهم میکند و به همین دلیل، در محیطهای پر سر و صدا عملکرد مطلوبی دارند. همچنین میتوانند منابع صوتی با SPL بالا (Sound Pressure Level)، مانند آمپلیفایرهای گیتار با ولوم بالا و درام اسنیر، را بدون ایجاد مشکل مدیریت کنند.
میکروفنهای داینامیک علاوه بر این، دوام بسیار بالایی دارند و در برابر رطوبت نیز مقاوم هستند. مدلهای دارای الگوی قطبی کاردیوید (Cardioid) و هایپرکاردیوید (Hypercardioid) نیز از Gain Before Feedback بالایی برخوردارند؛ ویژگیای که در کاربردهای اجرای زنده و استفاده روی صحنه اهمیت ویژهای دارد.
علاوه بر این مزایا، در برخی کاربردها میکروفن داینامیک از نظر ویژگیهای صوتی، انتخاب مناسبتری است و حتی میتواند نسبت به یک میکروفن کاندنسر گرانقیمت نتیجه مطلوبتری ارائه دهد.
استفاده از میکروفن Shure SM7B برای ضبط صدای مایکل جکسون در آلبوم مشهور Thriller نمونهای شناختهشده از این موضوع است. کوئینسی جونز و بروس سوئدین برای ضبط وکال این اثر، بهجای استفاده از یک میکروفن کاندنسر ردهبالا، از یک میکروفن داینامیک با کاربرد پخش و ضبط گفتار استفاده کردند.
از نمونههای دیگر میکروفن داینامیک میتوان به PreSonus Revelator Dynamic اشاره کرد که برای ضبط صدا، استریم، پادکست و سایر کاربردهای گفتاری و وکال طراحی شده است.
میکروفنهای کاندنسر
میکروفنهای کاندنسر (Condenser) که با نام میکروفنهای خازنی (Capacitor Microphones) نیز شناخته میشوند، از یک دیافراگم رسانای نازک و کشیدهشده تشکیل شدهاند که در فاصلهای بسیار نزدیک و بهصورت موازی با یک صفحه پشتی فلزی (Backplate) قرار میگیرد. این آرایش، در عمل یک خازن تشکیل میدهد.
هنگامی که امواج صوتی وارد میکروفن میشوند، دیافراگم را به حرکت درمیآورند. با تغییر فاصله میان دیافراگم و صفحه پشتی، ظرفیت خازنی (Capacitance) تغییر میکند. این تغییرات ظرفیت خازنی در نهایت به تغییرات سیگنال الکتریکی در خروجی میکروفن منجر میشود.
برای رساندن سیگنال تولیدشده به سطح مناسب، از یک مدار تقویتکننده استفاده میشود که انرژی مورد نیاز خود را از یک منبع تغذیه خارجی، مانند فانتوم پاور (Phantom Power) یا منبع تغذیه اختصاصی، دریافت میکند. برخی مدلها نیز از باتری داخلی برای تأمین توان مدار استفاده میکنند.
بخش عمده میکروفنهای کاندنسر مدرن از مدارهای حالت جامد (Solid-State) برای تقویت سیگنال بهره میبرند. با این حال، میکروفنهای کاندنسر مجهز به مدارهای لامپی (Tube) همچنان از محبوبیت بالایی برخوردارند؛ زیرا مشخصههای هارمونیک ایجادشده توسط مدار لامپی میتواند به صدایی خوشایند و متمایز منجر شود.
اگر هدف، ضبط یک منبع صوتی با جزئیات کامل، وضوح بالا و دقت زیاد باشد، میکروفن کاندنسر یکی از گزینههای اصلی است. این ویژگی، از مهمترین نقاط قوت میکروفنهای کاندنسر محسوب میشود.
میکروفنهای کاندنسر به دلیل برخورداری از دیافراگمهایی با ضخامت در حد چند میکرون، قادرند فرکانسهای بالا و جزئیات صوتی ظریفی را ثبت کنند که ممکن است در میکروفنهای داینامیک بهخوبی دریافت نشوند.
علاوه بر الگوی قطبی یکجهته کاردیوید (Cardioid) که الگوی رایج در بسیاری از میکروفنهای داینامیک است، بسیاری از میکروفنهای کاندنسر به الگوهای قطبی متنوع دیگری مانند Figure-8 و Omnidirectional نیز مجهز هستند. این قابلیت، انعطافپذیری آنها را برای استفاده در شرایط و کاربردهای مختلف افزایش میدهد.
به دلیل کیفیت صوتی بالا، میکروفنهای کاندنسر شناختهشدهای مانند Audio-Technica AT4040 و AKG C414 از تجهیزات استاندارد بسیاری از استودیوهای حرفهای به شمار میروند. این نوع میکروفنها در طیف گستردهای از کاربردهای ضبط صدا مورد استفاده قرار میگیرند و بهویژه در موقعیتهایی که ثبت دقیق جزئیات، وضوح و گستره فرکانسی منبع اهمیت دارد، انتخابی متداول هستند.
میکروفنهای ریبون
میکروفنهای ریبون (Ribbon) که با عنوان میکروفنهای سرعتی (Velocity Microphones) نیز شناخته میشوند، یکی از انواع میکروفنهای داینامیک هستند و بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل میکنند.
در میکروفنهای ریبون، بهجای سیمپیچ القایی مورد استفاده در میکروفنهای داینامیک معمولی، از یک نوار فلزی بسیار نازک به نام ریبون استفاده میشود که درون یک میدان مغناطیسی معلق است. این نوار فلزی همزمان نقش دیافراگم و عنصر مبدل (Transducer) را ایفا میکند. نتیجه، حساسیت و پاسخ گذرای قابلتوجهی است که از برخی جهات به عملکرد میکروفنهای کاندنسر شباهت دارد، اما در عین حال شخصیت صوتی منحصربهفرد خود را حفظ میکند.
میکروفنهای ریبون کلاسیک معمولاً دارای طراحی پسیو (Passive) هستند و به همین دلیل سطح خروجی بسیار پایینی دارند و به Gain قابلتوجهی نیازمندند. این میکروفنها همچنین نسبت به امپدانس ورودی پریامپ (Input Impedance) حساسیت بالایی دارند. بنابراین، هنگام استفاده از میکروفن ریبون، پریامپ باید از امپدانس ورودی کافی برای بازتولید کامل محدوده فرکانسی میکروفن برخوردار باشد و در عین حال Gain کافی برای دستیابی به سطح مناسب سیگنال را فراهم کند.
در کنار مدلهای پسیو، امروزه میکروفنهای ریبون اکتیو (Active) نیز تولید میشوند. مدلهایی مانند sE Electronics VR2، Royer R-122 MKII و AEA R84A به مدارهای الکترونیکی داخلی مجهز هستند و به همین دلیل، عملکرد مطلوب آنها وابستگی کمتری به امپدانس ورودی پریامپ دارد.
در گذشته، میکروفنهای ریبون به دلیل ساختار ظریف و قیمت بالا، بیشتر در استودیوهای حرفهای و مجموعههای تجهیزات قدیمی مورد استفاده قرار میگرفتند. اما مدلهای امروزی از استحکام بسیار بیشتری برخوردارند و میتوانند شرایط کاری سخت را بهخوبی تحمل کنند.
امروزه میکروفنهای ریبون به یکی از گزینههای متداول برای میکروفنگذاری کابینت گیتار (Guitar Cabinet Miking) تبدیل شدهاند. پاسخ نرم و طبیعی در فرکانسهای بالا، در کنار پانچ قدرتمند در محدوده Low-Mid، باعث میشود میکروفن ریبون بتواند صدای پرانرژی آمپلیفایرهای گیتار را با کیفیت و شخصیت صوتی مطلوب ثبت کند.