تقریبا انواع میکروفن‌ها از یک دیافراگم فیزیکی برای حس کردن تغییرات جزئی در فشار/ سرعت هوا که امواج صوتی را منتقل می کنند، استفاده می نمایند. هر چه دیافراگم سبک تر باشد، حساس تر خواهد بود، به این معنی که انرژی صوتی کمتری برای حرکت دادن آن لازم است و راحت تر می تواند هنگام حرکت تغییر جهت دهد. بنابراین، هر چه دیافراگم سبک تر باشد، پاسخ فرکانسی میکروفن در فرکانس‌های بالا بهتر خواهد بود.
بررسی انواع میکروفن‌ها
میکروفن‌های داینامیک
در یک میکروفن با سیم پیچ متحرک – که منظور همان داینامیک است، دیافراگم دارای یک تکه فلز بزرگ است که به پشت آن چسابنده شده و به شکل سیم پیچ‌های زیادی از سیم مسی (یا آلومینومی) است که از روی یک آهنربا می گذرد. سال‌ها پیش، مایکل فارادی توضیح داد که چگونه یک هادی سیمی که از طریق یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، جریانی تولید می کند و به همین دلیل است که میکروفن‌های داینامیک، خروجی الکتریکی با شکل موجی مشابه امواج صوتی ایجاد می کنند. با این حال وزن فلز چسبیده به دیافراگم باعث افزایش اینرسی آن می شود و به همین دلیل، حساسیت آن کاهش می یابد. این ویژگی‌ها منجر به محدودیت در دامنه فرکانس‌های بالا و پاسخ دهی ضعیف تر به تغییرات سریع صدا می شود.اما این نکته لزوما منفی نیست…
به عنوان مثال، بسیاری از مهندسان ضبط هنگام میکروفن گذاری نزدیک به درامزها، ترجیح می دهند از میکروفن‌های داینامیک استفاده کنند، زیرا پاسخ دهی محدود به آنها تقریبا مانند یک کمپرسور عمل می کند و سریع ترین حالت‌های گذرا را نادیده می گیرد و صدایی متراکم تر و کنترل شده تر را ارائه می دهند، بدون اوج‌های ناگهانی که میکروفن‌های کاندنسر ایجاد می کنند. این ویژگی همچنین در هنگام ضبط یک بخش گیتار آکوستیک که به شدت نواخته می شود، صدق می کند و می تواند در برخی سبک‌های وکال نیز مفید باشد.
برخی از میکروفن‌های داینامیک با کیفیت بسیار بالا وجود دارند که پاسخ فرکانسی مشابهی با میکروفن‌های کاندنسر ارائه می دهند. همچنین نوع دیگر از میکروفن دینامیک (میکروفنی که براساس اصل الکترومغناطیسی کار می کند) وجود دارد که می تواند نتایج فوق العاده‌ای داشته باشد: میکروفن ریبون خروجی الکتریکی خود را با حرکت یک رسانا در یک میدان مغناطیسی تولید می کند، در اینجا رسانا همان دیافراگم است. که معمولا یک نوار بسیار نازک از فویل آلومینیومی است. این فویل حجم بسیار کمی دارد، بنابراین اینرسی مشکل ساز نیست، و فرکانس و پاسخ‌های گذرا به طور قابل توجهی بهبود می یابد. حساسیت نیز بیشتر باید باشد، اما با توجه به اینکه فقط یک بار رسانا میدان مغناطیسی عبور می کند (در حالی که در یک سیم پیچی، چندین عبور ممکن است وجود داشته باشد)، جریان تولید شده بسیار کم است و خروجی نیز به همین نسبت پایین است. برای بالا بردن سیگنال به حدی قابل استفاده، نیاز به تقویت زیادی وجود دارد که می تواند منجر به مشکلات نویز الکترونیکی شود.
میکروفن‌های کاندنسر
این‌ها برخی از ویژگی‌های کلیدی میکروفن‌های دینامیک هستند، حالا بیاید به میکروفن‌های کاندنسر (خازنی) بپردازیم. این نوع میکروفن بر اساس یک اصل الکترواستاتیک کار می کند، به طوری که در آن یک دیافراگم فلزی یک صفحه از یک خازن را تشکیل می دهد. اگر نمی دانید، یک خازن شامل دو صفحه رسانا است که به موازات یکدیگر چیده شده‌اند و توسط یک محیط دی الکتریک از هم جدا شده‌اند. در واقع این خازن بار الکتریکی را ذخیره می کند، و یک رابطه شناخته شده بین بار ذخیره شده (Q) فاصله بین صفحات (که ظرفیت خازن، C را مشخص می کند) و ولتاژ (V) که می تواند در سراسر خازن حفظ شود وجود دارد: Q= CV. اگر صفحه پشتی ثابت باشد و صفحه جلویی دیافراگم باشد، هر حرکت دیافراگم در پاسخ به امواج صوتی، ظرفیت خازن را تغییر می دهد و اگر مقدار بار ذخیره شده ثابت بماند، ولتاژ دو طرفه خازن به طور مستقیم متناسب با صدای مورد نظر تغییر می کند.
پیکربندی معمول میکروفن خازن بایاس “DS” نامیده می شود که در آن شارژ ذخیره شده در داخل کپسول خازن توسط یک ولتاژ خارجی (معمولا حدود 60 ولت) که از طریق یک مقاومت بسیار بزرگ به دو صفحه خازن اعمال می شود، حفظ خواهد شد. تغییرات در خازن به عنوان یک ولتاژ متغیر در خازن توسط یک مدار تبدیل امپدانس (معمولا با استفاده از یکFET ) شناسایی می شود که آن را به سیگنال قوی تری تبدیل می کند که می تواند به خروجی ارسال شود. مدار تبدیل امپدانس بسایر مهم است زیرا امپدانس بسیار بالایی را در اطراف کپسول حفظ می کند تا از نشت بار ذخیره شده جلوگیری کند، در حالی که امپدانس منبع بسیار پایینی را به کابل خروجی ارائه می دهد تا سیگنال بدون کاهش به پری آمپ میکروفن منتقل شود.
مانند میکروفن ریبونی، هیچ چیز به دیافراگم کپسول خازن متصل نیست، بنابراین بسیار سبک بوده و پاسخ‌های فرکانسی و گذرای فوق العاده‌ای دارد. همچنین نسبت به صداهای سطح پایین بسیار حساس است و خروجی نسبتا بالایی تولید می کند، بنابراین به چیزی مانند گین الکترونیکی به اندازه یک میکروفن دینامیک معمولی نیاز ندارد.
در نتیجه، فناوری میکروفن کاندنسری از نظر فنی در بیشتر جنبه‌ها به عنوان برتر از سایر مدل‌های دیگر در نظر گرفته می شود- مطمئنا بهترین مشخصات فنی و بیشترین دقت را به عنوان مبدل الکتروآکوستیک ارائه می دهد. به همین دلیل است که میکروفن‌های کاندنسر به طور معمول به عنوان بهترین میکروفن استودیویی توصیه می شوند. با این حال، بهترین از نظر فنی لزوما به معنای مناسب ترین از نظر عملی یا هنری نیست!
برای کامل تر بودن ، باید به این نکته نیز اشاره کنم که چند راه دیگر برای ساخت میکروفن کاندنسر وجود دارد. شاید رایج ترین آنها میکروفن الکترت باشد که اساسا به همان شیوه کپسول خازن بایاس DC که در بالا توضیح داده شد کار می کند، با این تفاوت که شارژ ذخیره شده از یک منبع ولتاژ خارجی نمی آید. در عوض، از یک ماده دی الکتریک از پیش شارژ شده می آید که به طور فیزیکی به صفحه پشتی داخل کپسول میکروفن متصل است و همیشه یک بار الکتریکی ساکن ثابت را در داخل خازن نگه می دارد. (این شارژ می تواند در طول زمان به آرامی از بین برود، اما معمولا چندین دهه با طراحی‌های مدرن طول می کشد.)
یک رویکرد کاملا متفاوت، میکروفن کاندنسر RF است که در آن از کپسول میکروفن کاندنسر به عنوان عنصر تنظیم کننده در یک نوسان ساز فرکانس رادیویی استفاده می شود. این فناوری انحصاری سنهایزر بود، اما Rode اکنون طراحی بسیار مشابهی را در یکی از مدل‌های NTG خود ارائه می دهد. در این سیستم، عبور امواج صوتی باعث می شود که ظرفیت کپسول تغییر کند و این به نوبه خود باعث می شود که فرکانس نوسانگر (که حدود 8 مگاهرتز است) به همان شیوه تغییر کند. بنابراین در واقع میکروفن مانند یک ایستگاه رادیویی FM ساده عمل می کند! با این حال، به جای پخش این سیگنال RF متغیر، مستقیما به یک مدار دمدولاتور داخل میکروفن منتقل می شود و دوباره به سیگنال خروجی صدا تبدیل می شود.
اگر چه از نظر الکترونیکی پیچیده است، اما چندین مزیت فنی برای این روش وجود دارد، که مهم ترین آنها این است که کپسول میکروفن کاندنسر در محیطی با امپدانس بسیار پایین کار می کند (بر خلاف محیط امپدانس بسیار بالا کپسول‌های خازن بایاس DC و الکترت.) اهمیت آن در این است که کپسول را در برابر تراکم و تغییرات رطوبت مصون می کند، که می تواند بر میکروفن‌های کاندنسر معمولی تاثیر بسیار بدی بگذارد و باعث نشت شارژ شود و در نتیجه صداهای بسیار بد مانند خش خش ایجاد شود! ممکن است در یک استودیوی ضبط خیلی مهم به نظر نرسد، اما اگر در حال ضبط صدای سر دیوید آتنبر و در یک جنگل بارانی هستید، واقعا تفاوت زیادی ایجاد می کند!