ميكروفون

الموسوعة الحرة

ميكروفون Shure Brothers ، طراز 55S ، ديناميكي متعدد الممانعات "Small Unidyne" من عام 1951

الميكروفون ، ويسمى عاميًا ميك ( / م أأك / ) ، [1] أو مايك ، [أ] هو محول يحول الصوت إلى إشارة كهربائية . تُستخدم الميكروفونات في العديد من التطبيقات مثل الهواتف ، وأجهزة السمع ، وأنظمة العناوين العامة لقاعات الحفلات الموسيقية والمناسبات العامة، وإنتاج الأفلام ، وهندسة الصوت المباشرة والمسجلة ، وتسجيل الصوت ، وأجهزة الراديو ثنائية الاتجاه ، ومكبرات الصوت ، والبث الإذاعي والتلفزيوني . كما تُستخدم أيضًا في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى، مثل الهواتف المحمولة ، لتسجيل الأصوات، والتعرف على الكلام ، وبروتوكول الصوت عبر الإنترنت ، وأغراض أخرى، مثل أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية أو أجهزة استشعار الطرق .

تُستخدم اليوم عدة أنواع من الميكروفونات، والتي تستخدم طرقًا مختلفة لتحويل اختلافات ضغط الهواء لموجة صوتية إلى إشارة كهربائية. وأكثرها شيوعًا هي الميكروفون الديناميكي ، الذي يستخدم ملفًا من الأسلاك المعلقة في مجال مغناطيسي؛ والميكروفون المكثف ، الذي يستخدم الحجاب الحاجز المهتز كلوحة مكثف ؛ والميكروفون التلامسي ، الذي يستخدم بلورة من مادة كهرضغطية . عادةً ما تحتاج الميكروفونات إلى التوصيل بمضخم صوت أولي قبل تسجيل الإشارة أو إعادة إنتاجها .

تاريخ

من أجل التحدث إلى مجموعات أكبر من الناس، نشأت الحاجة إلى زيادة حجم الصوت البشري. كانت أقدم الأجهزة المستخدمة لتحقيق ذلك هي مكبرات الصوت الصوتية. كانت بعض الأمثلة الأولى، من اليونان في القرن الخامس قبل الميلاد، أقنعة مسرحية بفتحات فم على شكل قرن تعمل على تضخيم صوت الممثلين في المدرجات صوتيًا . [4] في عام 1665، كان الفيزيائي الإنجليزي روبرت هوك أول من جرب وسيطًا آخر غير الهواء باختراع " هاتف العشاق " المصنوع من سلك ممدود مع كوب متصل بكل طرف. [5]

في عام 1856، طور المخترع الإيطالي أنطونيو ميوتشي ميكروفونًا ديناميكيًا يعتمد على توليد تيار كهربائي عن طريق تحريك ملف من الأسلاك إلى أعماق مختلفة في مجال مغناطيسي. كانت طريقة التعديل هذه أيضًا الطريقة الأكثر ديمومة لتكنولوجيا الهاتف أيضًا. وفي حديثه عن جهازه، كتب ميوتشي في عام 1857، "يتكون من غشاء مهتز ومغناطيس مكهرب بسلك حلزوني يلتف حوله. يغير الحجاب الحاجز المهتز تيار المغناطيس. تخلق هذه التغييرات في التيار، التي تنتقل إلى الطرف الآخر من السلك، اهتزازات مماثلة للحجاب الحاجز المستقبل وتعيد إنتاج الكلمة." [6]

في عام 1861، بنى المخترع الألماني يوهان فيليب رايس جهاز إرسال صوتي مبكر ( هاتف رايس ) استخدم شريطًا معدنيًا متصلًا بغشاء مهتز ينتج تيارًا متقطعًا. تم تحقيق نتائج أفضل في عام 1876 بتصميم "جهاز الإرسال السائل" في الهواتف المبكرة من ألكسندر جراهام بيل وإليشا جراي - تم توصيل الحجاب الحاجز بقضيب موصل في محلول حمضي. [7] ومع ذلك، أعطت هذه الأنظمة جودة صوت رديئة للغاية.

اخترع ديفيد إدوارد هيوز الميكروفون الكربوني في سبعينيات القرن التاسع عشر.

كان أول ميكروفون مكّن من إجراء الاتصالات الهاتفية الصوتية الصحيحة هو الميكروفون الكربوني (غير المتصل) . وقد تم تطويره بشكل مستقل من قبل ديفيد إدوارد هيوز في إنجلترا وإميل برلينر وتوماس إديسون في الولايات المتحدة. وعلى الرغم من حصول إديسون على أول براءة اختراع (بعد نزاع قانوني طويل) في منتصف عام 1877، فقد أظهر هيوز جهازه العامل أمام العديد من الشهود قبل بضع سنوات، وينسب إليه معظم المؤرخين اختراعه. [8] [9] [10] [11] حقق ميكروفون برلينر نجاحًا تجاريًا من خلال استخدامه من قبل ألكسندر جراهام بيل لهاتفه وأصبح برلينر موظفًا لدى بيل. [12] كان الميكروفون الكربوني حاسمًا في تطوير صناعات الهاتف والبث والتسجيل. [13] قام توماس إديسون بتحسين الميكروفون الكربوني في جهاز الإرسال ذي الزر الكربوني الخاص به عام 1886. [10] [14] تم استخدام هذا الميكروفون في أول بث إذاعي على الإطلاق، وهو عرض في دار الأوبرا متروبوليتان في نيويورك عام 1910. [15]

همفري بوجارت وجاك براون ولورين باكال مع ميكروفونات شريطية RCA Varacoustic MI-6203 التي تبث إلى القوات في الخارج أثناء الحرب العالمية الثانية.

في عام 1916، طور إي سي وينتي من ويسترن إلكتريك الاختراق التالي بميكروفون المكثف الأول. [16] في عام 1923، تم بناء أول ميكروفون عملي بملف متحرك. أصبح ميكروفون ماركوني سايكس المغناطيسي، الذي طوره الكابتن إتش جيه راوند ، هو المعيار لاستوديوهات بي بي سي في لندن. [17] [18] تم تحسينه في عام 1930 بواسطة آلان بلوملين وهربرت هولمان اللذين أصدرا HB1A وكان أفضل معيار في ذلك الوقت. [14]

في عام 1923 أيضًا، تم تقديم ميكروفون الشريط ، وهو نوع آخر من الميكروفونات الكهرومغناطيسية، ويُعتقد أن هاري ف. أولسون هو من طوره ، والذي طبق المفهوم المستخدم في مكبر الصوت الشريطي لصنع ميكروفون. [19] على مر السنين، طورت العديد من الشركات هذه الميكروفونات، وأبرزها شركة RCA التي حققت تقدمًا كبيرًا في التحكم في النمط، لإعطاء الميكروفون اتجاهية. مع ازدهار تكنولوجيا التلفزيون والأفلام، كان هناك طلب على ميكروفونات عالية الدقة واتجاهية أكبر. استجابت شركة Electro-Voice بميكروفونها الحائز على جائزة الأوسكار في عام 1963. [20]

خلال النصف الثاني من القرن العشرين، تقدم التطوير بسرعة مع قيام الأخوين شور بإخراج SM58 و SM57 . [21]

أصناف

يتم تصنيف الميكروفونات حسب مبدأ المحول (المكثف، الديناميكي، إلخ) وخصائصها الاتجاهية (أومني، قلبي الشكل، إلخ). في بعض الأحيان، تُستخدم خصائص أخرى مثل حجم الحجاب الحاجز أو الاستخدام المقصود أو اتجاه إدخال الصوت الرئيسي إلى المحور الرئيسي (العنوان النهائي أو الجانبي) للميكروفون لوصف الميكروفون.

مكثف

داخل ميكروفون المكثف Oktava 319
اوديو تكنيكا AT3035
العمل الداخلي للميكروفون المكثف

الميكروفون المكثف ، الذي اخترعه إي سي وينتي في شركة ويسترن إلكتريك عام 1916، [22] يُطلق عليه أيضًا ميكروفون مكثف أو ميكروفون إلكتروستاتيكي - كانت المكثفات تُسمى تاريخيًا مكثفات. يعمل الحجاب الحاجز كواحد من لوحات المكثف، وتنتج اهتزازات الصوت تغييرات في المسافة بين اللوحات. ولأن سعة اللوحات تتناسب عكسيًا مع المسافة بينهما، فإن الاهتزازات تنتج تغييرات في السعة. تُستخدم هذه التغييرات في السعة لقياس الإشارة الصوتية . [23] تسمى مجموعة اللوحات الثابتة والمتحركة عنصرًا أو كبسولة .

تتراوح الميكروفونات المكثفة من أجهزة الهاتف إلى الميكروفونات غير المكلفة المستخدمة في الكاريوكي إلى الميكروفونات عالية الدقة للتسجيل. وهي تنتج عمومًا إشارة صوتية عالية الجودة وهي الآن الخيار الشائع في تطبيقات المختبرات واستوديوهات التسجيل . وترجع الملاءمة المتأصلة لهذه التقنية إلى الكتلة الصغيرة جدًا التي يجب تحريكها بواسطة الموجة الصوتية الواردة مقارنة بأنواع الميكروفون الأخرى التي تتطلب من الموجة الصوتية القيام بمزيد من العمل.

تتطلب الميكروفونات المكثفة مصدر طاقة، يتم توفيره إما عبر مدخلات الميكروفون على المعدات كطاقة وهمية أو من بطارية صغيرة. الطاقة ضرورية لضبط جهد لوحة المكثف وهي مطلوبة أيضًا لتشغيل إلكترونيات الميكروفون. تتوفر الميكروفونات المكثفة أيضًا بحاجزين يمكن توصيلهما كهربائيًا لتوفير مجموعة من الأنماط القطبية، مثل القلبي، والثنائي الاتجاه، والرقم ثمانية. من الممكن أيضًا تغيير النمط باستمرار باستخدام بعض الميكروفونات، على سبيل المثال، Røde NT2000 أو CAD M179.

هناك فئتان رئيسيتان من الميكروفونات المكثفة، اعتمادًا على طريقة استخراج الإشارة الصوتية من المحول: الميكروفونات ذات التيار المستمر، والميكروفونات المكثفة ذات التردد اللاسلكي (RF) أو التردد العالي (HF).

مكثف متحيز للتيار المستمر

مع ميكروفون مكثف متحيز للتيار المستمر ، تكون الألواح متحيزة بشحنة ثابتة ( Q ). يتغير الجهد الكهربي المحفوظ عبر ألواح المكثف مع الاهتزازات في الهواء، وفقًا لمعادلة السعة (C = Q ⁄ V )، حيث Q = الشحنة بالكولوم ، وC = السعة بالفاراد ، وV = فرق الجهد الكهربي بالفولت . يتم الحفاظ على شحنة ثابتة تقريبًا على المكثف. مع تغير السعة، تتغير الشحنة عبر المكثف قليلاً جدًا، ولكن عند الترددات المسموعة تكون ثابتة بشكل معقول. تشكل سعة الكبسولة (حوالي 5 إلى 100  بيكو فاراد ) وقيمة مقاومة التحيز (100  ميجا أوم إلى عشرات الجي أوم) مرشحًا عالي التمرير للإشارة الصوتية، ومنخفض التمرير لجهد التحيز. لاحظ أن ثابت الوقت لدائرة RC يساوي حاصل ضرب المقاومة والسعة.

في الإطار الزمني لتغير السعة (ما يصل إلى 50 مللي ثانية عند إشارة صوتية بتردد 20 هرتز)، تكون الشحنة ثابتة عمليًا ويتغير الجهد عبر المكثف على الفور ليعكس التغيير في السعة. يختلف الجهد عبر المكثف أعلى وأسفل جهد التحيز. يُرى فرق الجهد بين التحيز والمكثف عبر المقاوم المتسلسل. يتم تضخيم الجهد عبر المقاوم للأداء أو التسجيل. في معظم الحالات، لا تساهم الإلكترونيات الموجودة في الميكروفون نفسه في أي مكسب للجهد حيث يكون فرق الجهد كبيرًا جدًا، يصل إلى عدة فولتات لمستويات الصوت العالية.

مكثف التردد اللاسلكي

ميكروفون مكثف ذو غشاء صغير من طراز AKG C451B

تستخدم الميكروفونات المكثفة RF جهدًا تردديًا منخفضًا نسبيًا، يتم توليده بواسطة مذبذب منخفض الضوضاء. يمكن تعديل الإشارة من المذبذب إما بالسعة عن طريق تغييرات السعة الناتجة عن الموجات الصوتية التي تحرك غشاء الكبسولة، أو قد تكون الكبسولة جزءًا من دائرة رنينية تعدل تردد إشارة المذبذب. ينتج عن إزالة التعديل إشارة تردد صوتي منخفضة الضوضاء مع معاوقة مصدر منخفضة للغاية. يسمح غياب جهد التحيز العالي باستخدام غشاء بتوتر أكثر مرونة، والذي يمكن استخدامه لتحقيق استجابة تردد أوسع بسبب الامتثال الأعلى. تؤدي عملية التحيز RF إلى كبسولة ذات معاوقة كهربائية أقل، ومن المنتجات الثانوية المفيدة لذلك أنه يمكن تشغيل الميكروفونات المكثفة RF في ظروف الطقس الرطبة التي يمكن أن تسبب مشاكل في الميكروفونات المتحيزة للتيار المستمر مع الأسطح العازلة الملوثة. تستخدم سلسلة ميكروفونات Sennheiser MKH تقنية التحيز RF. تم اختراع تطبيق سري يعمل بالطاقة عن بعد لنفس المبدأ الفيزيائي يسمى " الشيء" من قبل المخترع السوفييتي الروسي ليون ثيرمين وتم استخدامه للتنصت على مقر إقامة السفير الأمريكي في موسكو بين عامي 1945 و1952.

مكثف الكتريت

أول براءة اختراع على ميكروفون كهربائي رقائقي بواسطة جي إم سيسلر وآخرين (الصفحات من 1 إلى 3)

الميكروفون الإلكتريت هو نوع من الميكروفونات المكثفة التي اخترعها جيرهارد سيسلر وجيم ويست في مختبرات بيل عام 1962. [24] يتم استبدال الشحنة المطبقة خارجيًا المستخدمة في الميكروفون المكثف التقليدي بشحنة دائمة في مادة الإلكتريت. الإلكتريت هو مادة كهربائية حديدية تم شحنها كهربائيًا بشكل دائم أو استقطابها . يأتي الاسم من الكهروستاتيكية والمغناطيسية ؛ يتم تضمين الشحنة الساكنة في الإلكتريت عن طريق محاذاة الشحنات الساكنة في المادة، تمامًا كما يتم تصنيع المغناطيس الدائم عن طريق محاذاة المجالات المغناطيسية في قطعة من الحديد.

نظرًا لأدائها الجيد وسهولة تصنيعها، وبالتالي انخفاض تكلفتها، فإن الغالبية العظمى من الميكروفونات المصنعة اليوم هي ميكروفونات إلكتريتية؛ ويقدر مصنع أشباه الموصلات الإنتاج السنوي بأكثر من مليار وحدة. [25] تُستخدم في العديد من التطبيقات، من التسجيل عالي الجودة واستخدام ميكروفون الياقة إلى الميكروفونات المدمجة في أجهزة تسجيل الصوت الصغيرة والهواتف. قبل انتشار ميكروفونات MEMS، كانت جميع ميكروفونات الهواتف المحمولة والكمبيوتر وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي وسماعات الرأس تقريبًا من النوع الإلكتريت. [ بحاجة لمصدر ]

على عكس الميكروفونات المكثفة الأخرى، لا تتطلب هذه الميكروفونات جهد استقطاب، ولكنها غالبًا ما تحتوي على مكبر صوت أولي متكامل يتطلب الطاقة. غالبًا ما يتم تشغيل مكبر الصوت الأولي هذا بالطاقة الوهمية في تطبيقات تعزيز الصوت والاستوديو. تستخدم الميكروفونات أحادية الصوت المصممة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية (PCs)، والتي تسمى أحيانًا ميكروفونات الوسائط المتعددة، قابسًا مقاس 3.5 مم كما هو مستخدم عادةً في توصيلات الاستريو؛ تحمل الحلقة الطاقة بدلاً من حمل الإشارة لقناة ثانية.

ميكروفون صمامي

الميكروفون الصمامي هو ميكروفون مكثف يستخدم مكبر صوت أنبوبي مفرغ (صمامي). [26] لا يزال يتمتع بشعبية كبيرة بين عشاق الصوت الأنبوبي .

متحرك

باتي سميث تغني في ميكروفون Shure SM58 (نوع القلب الديناميكي)
العمل الداخلي للميكروفون الديناميكي

يعمل الميكروفون الديناميكي (المعروف أيضًا باسم ميكروفون الملف المتحرك ) عن طريق الحث الكهرومغناطيسي . وهي قوية وغير مكلفة نسبيًا ومقاومة للرطوبة. هذا، إلى جانب مكاسبها العالية المحتملة قبل التغذية الراجعة ، يجعلها شائعة الاستخدام على المسرح.

تستخدم الميكروفونات الديناميكية نفس المبدأ الديناميكي المستخدم في مكبر الصوت ، ولكن بشكل معكوس. يتم توصيل ملف تحريض متحرك صغير ، موضوع في المجال المغناطيسي لمغناطيس دائم، بالحجاب الحاجز. عندما يدخل الصوت عبر الزجاج الأمامي للميكروفون، تحرك الموجة الصوتية الحجاب الحاجز الذي يحرك الملف في المجال المغناطيسي، مما ينتج عنه جهد متغير عبر الملف من خلال الحث الكهرومغناطيسي.


شريط

إدموند لوي يستخدم ميكروفونًا شريطيًا

تستخدم الميكروفونات الشريطية شريطًا معدنيًا رفيعًا مموجًا عادةً معلقًا في مجال مغناطيسي. يتم توصيل الشريط كهربائيًا بمخرج الميكروفون، ويولد اهتزازه داخل المجال المغناطيسي الإشارة الكهربائية. تشبه الميكروفونات الشريطية الميكروفونات ذات الملف المتحرك من حيث أن كلاهما ينتج الصوت عن طريق الحث المغناطيسي. تكتشف الميكروفونات الشريطية الأساسية الصوت في نمط ثنائي الاتجاه (يُطلق عليه أيضًا الرقم ثمانية، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه) لأن الشريط مفتوح على كلا الجانبين. أيضًا، نظرًا لأن الشريط يحتوي على كتلة أقل بكثير، فإنه يستجيب لسرعة الهواء بدلاً من ضغط الصوت . على الرغم من أن التقاط الصوت الأمامي والخلفي المتماثل يمكن أن يكون مصدر إزعاج في التسجيل الاستريو العادي، إلا أنه يمكن استخدام الرفض الجانبي العالي لصالحه من خلال وضع ميكروفون شريطي أفقيًا، على سبيل المثال فوق الصنج، بحيث يلتقط الفص الخلفي الصوت فقط من الصنج. يكتسب التسجيل الاستريو ذو الرقم ثمانية المتقاطع، أو زوج بلوملين ، شعبية متزايدة، وتعد استجابة الرقم ثمانية لميكروفون الشريط مثالية لهذا التطبيق.

يتم إنتاج أنماط اتجاهية أخرى عن طريق تغليف جانب واحد من الشريط في مصيدة صوتية أو حاجز، مما يسمح للصوت بالوصول إلى جانب واحد فقط. يحتوي ميكروفون RCA Type 77-DX الكلاسيكي على عدة مواضع قابلة للتعديل خارجيًا للحاجز الداخلي، مما يسمح باختيار العديد من أنماط الاستجابة التي تتراوح من "رقم ثمانية" إلى "أحادي الاتجاه". كانت مثل هذه الميكروفونات الشريطية القديمة، والتي لا يزال بعضها يوفر إعادة إنتاج صوتية عالية الجودة، ذات قيمة ذات يوم لهذا السبب، ولكن لا يمكن الحصول على استجابة جيدة للتردد المنخفض إلا عندما يتم تعليق الشريط بشكل فضفاض للغاية، مما يجعلها هشة نسبيًا. تم الآن تقديم مواد الشريط الحديثة، بما في ذلك المواد النانوية الجديدة ، [27] التي تقضي على هذه المخاوف وتحسن حتى النطاق الديناميكي الفعال لميكروفونات الشريط عند الترددات المنخفضة. يمكن أن تقلل شاشات الرياح الواقية من خطر إتلاف الشريط القديم، كما تقلل أيضًا من آثار الانفجارات في التسجيل. تنتج شاشات الرياح المصممة بشكل صحيح توهينًا ضئيلًا في الترددات العالية. على غرار الفئات الأخرى من الميكروفونات الديناميكية، لا تتطلب الميكروفونات الشريطية طاقة وهمية؛ في الواقع، يمكن أن يؤدي هذا الجهد إلى إتلاف بعض الميكروفونات الشريطية القديمة. تتضمن بعض تصميمات الميكروفون الشريطية الحديثة الجديدة مكبرًا مسبقًا، وبالتالي، تتطلب طاقة وهمية، كما تم تصميم دوائر الميكروفونات الشريطية السلبية الحديثة (أي تلك التي لا تحتوي على مكبر الصوت المسبق المذكور أعلاه) خصيصًا لمقاومة التلف الذي يلحق بالشريط والمحول بسبب الطاقة الوهمية. كما تتوفر مواد شريطية جديدة محصنة ضد هبات الرياح والطاقة الوهمية.

الكربون

ميكروفون كربوني مزدوج الزر من شركة ويسترن إلكتريك

كان الميكروفون الكربوني أقدم أنواع الميكروفونات. يستخدم ميكروفون الزر الكربوني (أو أحيانًا ميكروفون الزر فقط) كبسولة أو زرًا يحتوي على حبيبات كربون مضغوطة بين لوحين معدنيين مثل ميكروفونات برلينر وإديسون. يتم تطبيق جهد عبر اللوحتين المعدنيتين، مما يتسبب في تدفق تيار صغير عبر الكربون. تهتز إحدى اللوحتين، الحجاب الحاجز، بالتزامن مع الموجات الصوتية الواردة، مما يطبق ضغطًا متفاوتًا على الكربون. يؤدي الضغط المتغير إلى تشوه الحبيبات، مما يتسبب في تغير منطقة التلامس بين كل زوج من الحبيبات المتجاورة، وهذا يتسبب في تغير المقاومة الكهربائية لكتلة الحبيبات. تتسبب التغييرات في المقاومة في حدوث تغيير مماثل في التيار المتدفق عبر الميكروفون، مما ينتج عنه الإشارة الكهربائية. كانت الميكروفونات الكربونية تُستخدم بشكل شائع في الهواتف؛ فهي تتمتع بإعادة إنتاج صوتية منخفضة الجودة للغاية ونطاق استجابة تردد محدود للغاية ولكنها أجهزة قوية للغاية. كان ميكروفون Boudet، الذي استخدم كرات كربونية كبيرة نسبيًا، مشابهًا لميكروفونات الأزرار الكربونية الحبيبية. [28]

على عكس أنواع الميكروفون الأخرى، يمكن أيضًا استخدام الميكروفون الكربوني كنوع من مكبر الصوت، باستخدام كمية صغيرة من طاقة الصوت للتحكم في كمية أكبر من الطاقة الكهربائية. تم استخدام الميكروفونات الكربونية كمكررات هاتفية مبكرة ، مما يجعل المكالمات الهاتفية لمسافات طويلة ممكنة في عصر ما قبل الصمامات المفرغة. تسمى مرحل براون، [29] تعمل هذه المكررات عن طريق ربط مستقبل هاتف مغناطيسي ميكانيكيًا بميكروفون كربوني: يتم نقل الإشارة الخافتة من المستقبل إلى الميكروفون، حيث يتم تعديل تيار كهربائي أقوى، مما ينتج إشارة كهربائية أقوى لإرسالها عبر الخط.

كهرضغطية

ميكروفون كريستالي استاتيكي عتيق

يستخدم الميكروفون البلوري أو الميكروفون الكهرضغطي [30] ظاهرة الكهرباء الضغطية - قدرة بعض المواد على إنتاج جهد عند تعرضها للضغط - لتحويل الاهتزازات إلى إشارة كهربائية. ومن الأمثلة على ذلك تارترات الصوديوم والبوتاسيوم ، وهي بلورة كهرضغطية تعمل كمحول، سواء كميكروفون أو كمكون لمكبر صوت رفيع. كانت الميكروفونات البلورية تُزود عادةً بمعدات أنبوب مفرغ (صمام)، مثل مسجلات الأشرطة المنزلية. كانت معاوقة خرجها العالية تطابق معاوقة الإدخال العالية (عادةً حوالي 10 ميغا أوم) لمرحلة إدخال الأنبوب المفرغ جيدًا. كان من الصعب مطابقتها مع معدات الترانزستور المبكرة وتم استبدالها بسرعة بالميكروفونات الديناميكية لفترة من الوقت، وأجهزة المكثف الكهربائي الصغيرة لاحقًا. جعلت المعاوقة العالية للميكروفون البلوري عرضة جدًا للتعامل مع الضوضاء، سواء من الميكروفون نفسه أو من كابل التوصيل.

غالبًا ما تُستخدم المحولات الكهرضغطية كميكروفونات اتصال لتضخيم الصوت من الآلات الموسيقية الصوتية، لاستشعار ضربات الطبول، لتشغيل العينات الإلكترونية، وتسجيل الصوت في البيئات الصعبة، مثل تحت الماء تحت ضغط مرتفع. عادةً ما تكون أجهزة التقاط الصوت المثبتة على السرج في القيثارات الصوتية أجهزة كهرضغطية تلامس الأوتار المارة فوق السرج. يختلف هذا النوع من الميكروفون عن أجهزة التقاط الملفات المغناطيسية المرئية عادةً في القيثارات الكهربائية النموذجية ، والتي تستخدم الحث المغناطيسي، بدلاً من الاقتران الميكانيكي، لالتقاط الاهتزاز.

الألياف الضوئية

ميكروفون الألياف الضوئية Optoacoustics 1140

يقوم الميكروفون المزود بالألياف الضوئية بتحويل الموجات الصوتية إلى إشارات كهربائية عن طريق استشعار التغيرات في شدة الضوء، بدلاً من استشعار التغيرات في السعة أو المجالات المغناطيسية كما هو الحال مع الميكروفونات التقليدية. [31] [32]

أثناء التشغيل، يسافر الضوء من مصدر الليزر عبر الألياف الضوئية لإضاءة سطح الحجاب الحاجز العاكس. تعمل اهتزازات الصوت للحجاب الحاجز على تعديل شدة الضوء المنعكس عن الحجاب الحاجز في اتجاه معين. ثم يتم نقل الضوء المعدل عبر ألياف ضوئية ثانية إلى كاشف ضوئي، والذي يحول الضوء المعدل الشدة إلى صوت تناظري أو رقمي للنقل أو التسجيل. تمتلك الميكروفونات التي تعمل بالألياف الضوئية نطاقًا ديناميكيًا وتردديًا عاليًا، على غرار أفضل الميكروفونات التقليدية عالية الدقة.

لا تتفاعل الميكروفونات المصنوعة من الألياف الضوئية مع أي مجالات كهربائية أو مغناطيسية أو كهروستاتيكية أو مشعة (وهذا ما يسمى بمقاومة EMI/RFI ). وبالتالي فإن تصميم الميكروفون المصنوع من الألياف الضوئية مثالي للاستخدام في المناطق التي تكون فيها الميكروفونات التقليدية غير فعالة أو خطيرة، مثل داخل التوربينات الصناعية أو في بيئات معدات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).

تتميز الميكروفونات المصنوعة من الألياف الضوئية بالمتانة ومقاومة التغيرات البيئية في الحرارة والرطوبة، ويمكن إنتاجها لأي اتجاه أو مطابقة للمعاوقة . قد تصل المسافة بين مصدر ضوء الميكروفون وكاشف الضوء الخاص به إلى عدة كيلومترات دون الحاجة إلى أي مكبر صوت مسبق أو جهاز كهربائي آخر، مما يجعل الميكروفونات المصنوعة من الألياف الضوئية مناسبة للمراقبة الصوتية الصناعية والمراقبة.

تُستخدم الميكروفونات ذات الألياف الضوئية في مجالات تطبيقية محددة للغاية مثل مراقبة الموجات تحت الصوتية وإلغاء الضوضاء . وقد أثبتت فائدتها بشكل خاص في التطبيقات الطبية، مثل السماح لأخصائيي الأشعة والموظفين والمرضى داخل المجال المغناطيسي القوي والصاخب بالتحدث بشكل طبيعي، داخل أجنحة التصوير بالرنين المغناطيسي وكذلك في غرف التحكم عن بعد. [33] تشمل الاستخدامات الأخرى مراقبة المعدات الصناعية ومعايرة الصوت والقياس والتسجيل عالي الدقة وإنفاذ القانون. [34]

الليزر

غالبًا ما يتم تصوير الميكروفونات الليزرية في الأفلام على أنها أدوات تجسس لأنها يمكن استخدامها لالتقاط الصوت على مسافة من معدات الميكروفون. يتم توجيه شعاع الليزر إلى سطح النافذة أو أي سطح مستوٍ آخر يتأثر بالصوت. تغير اهتزازات هذا السطح الزاوية التي ينعكس بها الشعاع، ويتم اكتشاف حركة بقعة الليزر من الشعاع العائد وتحويلها إلى إشارة صوتية.

في تنفيذ أكثر قوة وتكلفة، يتم تقسيم الضوء المرتد وتغذيته إلى مقياس التداخل ، والذي يكتشف حركة السطح من خلال التغييرات في طول المسار الضوئي للشعاع المنعكس. التنفيذ الأول عبارة عن تجربة على سطح المكتب؛ يتطلب الأخير ليزرًا مستقرًا للغاية وبصريات دقيقة.

إن نوع جديد من الميكروفونات الليزرية هو جهاز يستخدم شعاع الليزر والدخان أو البخار للكشف عن اهتزازات الصوت في الهواء الطلق. في 25 أغسطس 2009، تم إصدار براءة اختراع أمريكية رقم 7,580,533 لميكروفون كشف تدفق الجسيمات يعتمد على زوج من الخلايا الضوئية بالليزر مع تيار متحرك من الدخان أو البخار في مسار شعاع الليزر. تتسبب موجات ضغط الصوت في حدوث اضطرابات في الدخان مما يتسبب بدوره في حدوث اختلافات في كمية ضوء الليزر الذي يصل إلى كاشف الضوء. تم عرض نموذج أولي للجهاز في المؤتمر رقم 127 لجمعية هندسة الصوت في مدينة نيويورك من 9 إلى 12 أكتوبر 2009.

سائل

لم تكن الميكروفونات المبكرة تنتج كلامًا مفهومًا، حتى أجرى ألكسندر جراهام بيل تحسينات شملت ميكروفون/جهاز إرسال ذي مقاومة متغيرة. كان جهاز الإرسال السائل الذي ابتكره بيل يتكون من كوب معدني مملوء بالماء مع إضافة كمية صغيرة من حمض الكبريتيك . تسببت موجة صوتية في تحريك الحجاب الحاجز، مما أجبر إبرة على التحرك لأعلى ولأسفل في الماء. كانت المقاومة الكهربائية بين السلك والكوب متناسبة عكسيًا مع حجم الهلال المائي حول الإبرة المغمورة. قدم إليشا جراي تحذيرًا بشأن إصدار يستخدم قضيبًا من النحاس بدلاً من الإبرة. [ متى؟ ] تم إجراء اختلافات وتحسينات طفيفة أخرى على الميكروفون السائل بواسطة ماجورانا وتشامبرز وفاني وسايكس وإليشا جراي، وحصل ريجينالد فيسيندين على براءة اختراع لإصدار واحد في عام 1903. كانت هذه أول ميكروفونات عاملة، لكنها لم تكن عملية للتطبيق التجاري. جرت أول محادثة هاتفية شهيرة بين بيل وواتسون باستخدام ميكروفون سائل.

MEMS

ميكروفون MEMS Akustica AKU230

يُطلق على ميكروفون الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة ( MEMS ) أيضًا شريحة ميكروفون أو ميكروفون سيليكون. يتم نقش غشاء حساس للضغط مباشرة في رقاقة سيليكون بواسطة تقنيات معالجة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة وعادةً ما يكون مصحوبًا بمضخم صوت مدمج. [35] معظم ميكروفونات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة هي متغيرات لتصميم ميكروفون المكثف. تحتوي ميكروفونات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الرقمية على دوائر محول تناظري إلى رقمي (ADC) مدمجة على نفس شريحة CMOS مما يجعل الشريحة ميكروفونًا رقميًا وبالتالي يمكن دمجها بسهولة أكبر مع المنتجات الرقمية الحديثة. الشركات المصنعة الرئيسية التي تنتج ميكروفونات السيليكون MEMS هي Wolfson Microelectronics (WM7xxx) والمعروفة الآن باسم Cirrus Logic، [36] وInvenSense (خط إنتاج تباعه شركة Analog Devices [37] )، وAkustica (AKU200x)، وInfineon (منتج SMM310)، وKnowles Electronics، وMemstech (MSMx)، وNXP Semiconductors (القسم الذي اشترته Knowles [38] )، وSonion MEMS، وVesper، وAAC Acoustic Technologies، [39] وOmron. [40]

في الآونة الأخيرة، منذ عام 2010، كان هناك اهتمام متزايد وأبحاث حول صنع ميكروفونات MEMS الكهرضغطية والتي تمثل تغييرًا معماريًا وماديًا كبيرًا عن تصميمات MEMS ذات النمط المكثف الموجودة. [41]

بلازما

في ميكروفون البلازما، يتم استخدام قوس بلازما من الغاز المؤين. تتسبب الموجات الصوتية في حدوث اختلافات في الضغط حول البلازما مما يتسبب بدوره في حدوث اختلافات في درجة الحرارة مما يغير من توصيل البلازما. يمكن التقاط هذه الاختلافات في التوصيل كاختلافات متراكبة على الإمداد الكهربائي للبلازما. [42] هذا هو شكل تجريبي للميكروفون.

مكبرات الصوت كميكروفونات

مكبر الصوت، وهو محول يحول الإشارة الكهربائية إلى موجات صوتية، هو العكس الوظيفي للميكروفون. نظرًا لأن مكبر الصوت التقليدي يشبه في بنيته الميكروفون الديناميكي (مع غشاء وملف ومغناطيس)، فيمكن لمكبرات الصوت في الواقع أن تعمل "بالعكس" كميكروفونات. تنطبق المعاملة بالمثل ، لذا فإن الميكروفون الناتج لديه نفس العيوب مثل مكبر الصوت أحادي المحرك: استجابة محدودة للترددات المنخفضة والعالية، وتوجيه ضعيف التحكم ، وحساسية منخفضة . في الاستخدام العملي، تُستخدم مكبرات الصوت أحيانًا كميكروفونات في التطبيقات التي لا تكون هناك حاجة إلى نطاق ترددي وحساسية عالية مثل أجهزة الاتصال الداخلي أو أجهزة اللاسلكي أو أجهزة الدردشة الصوتية لألعاب الفيديو ، أو عندما تكون الميكروفونات التقليدية قليلة المعروض.

ومع ذلك، هناك على الأقل تطبيق عملي واحد يستغل هذه نقاط الضعف: استخدام مكبر صوت متوسط ​​الحجم يوضع بشكل وثيق أمام "طبلة الركل" ( طبلة الجهير ) في مجموعة طبول ليعمل كميكروفون. ومن الأمثلة التجارية على المنتجات Yamaha Subkick، وهو مكبر صوت مقاس 6.5 بوصة (170 مم) مثبت في غلاف طبلة مقاس 10 بوصات يستخدم أمام طبول الركل. ونظرًا لأن الغشاء الضخم نسبيًا غير قادر على نقل الترددات العالية مع قدرته على تحمل الترددات العابرة القوية المنخفضة، فإن مكبر الصوت غالبًا ما يكون مثاليًا لالتقاط طبلة الركل مع تقليل النزيف من الصنج والطبول الصغيرة القريبة. [43]

تصميم الكبسولة والاتجاهية

إن العناصر الداخلية للميكروفون هي المصدر الأساسي للاختلافات في الاتجاهية. يستخدم الميكروفون الضغطي غشاءً بين حجم داخلي ثابت من الهواء والبيئة ويستجيب بشكل موحد للضغط من جميع الاتجاهات، لذلك يقال إنه متعدد الاتجاهات. يستخدم الميكروفون ذو التدرج في الضغط غشاءً مفتوحًا جزئيًا على الأقل على كلا الجانبين. ينتج فرق الضغط بين الجانبين خصائصه الاتجاهية. يمكن لعناصر أخرى مثل الشكل الخارجي للميكروفون والأجهزة الخارجية مثل أنابيب التداخل أيضًا تغيير استجابة الميكروفون الاتجاهية. يكون الميكروفون ذو التدرج في الضغط النقي حساسًا بنفس القدر للأصوات القادمة من الأمام أو الخلف ولكنه غير حساس للأصوات القادمة من الجانب لأن الصوت الذي يصل إلى الأمام والخلف في نفس الوقت لا يخلق تدرجًا بين الاثنين. يشبه النمط الاتجاهي المميز للميكروفون ذو التدرج في الضغط النقي الشكل 8. يتم اشتقاق أنماط قطبية أخرى من خلال إنشاء كبسولة تجمع بين هذين التأثيرين بطرق مختلفة. على سبيل المثال، يتميز الميكروفون القلبي بظهر مغلق جزئيًا، لذا فإن استجابته عبارة عن مزيج من خصائص الضغط وتدرج الضغط. [44]

الأنماط القطبية

  • حساسية قطبية الميكروفون. يكون الميكروفون موازيًا للصفحة متجهًا لأعلى في كل رسم تخطيطي. [45]
  • متعدد الاتجاهات
    متعدد الاتجاهات
  • تحت القلب
    تحت القلب
  • قلبي الشكل
    قلبي الشكل
  • سوبر قلبي الشكل
    سوبر قلبي الشكل
  • فرط القلب
    فرط القلب
  • ثنائي الاتجاه أو الشكل 8
    ثنائي الاتجاه أو الشكل 8
  • فصي
    فصي

يشير اتجاه الميكروفون أو نمطه القطبي إلى مدى حساسيته للأصوات التي تصل بزوايا مختلفة حول محوره المركزي. تمثل أنماط القطب الموضحة أعلاه موضع النقاط في الإحداثيات القطبية التي تنتج نفس مستوى الإشارة الناتج في الميكروفون إذا تم توليد مستوى ضغط صوت معين (SPL) من تلك النقطة. يعتمد كيفية توجيه الجسم المادي للميكروفون بالنسبة للمخططات على تصميم الميكروفون. بالنسبة للميكروفونات ذات الغشاء الكبير مثل تلك الموجودة في Oktava (الصورة أعلاه)، يكون الاتجاه الصاعد في مخطط القطب عادةً عموديًا على جسم الميكروفون، والمعروف باسم "الإطلاق الجانبي" أو "العنوان الجانبي". بالنسبة للميكروفونات ذات الحجاب الحاجز الصغيرة مثل Shure (الصورة أعلاه أيضًا)، فإنه يمتد عادةً من محور الميكروفون المعروف باسم "الإطلاق النهائي" أو "العنوان العلوي/النهائي".

تجمع بعض تصميمات الميكروفون بين عدة مبادئ في إنشاء نمط القطبية المطلوب. ويتراوح هذا من الحماية (بمعنى الحيود/التبديد/الامتصاص) بواسطة الغلاف نفسه إلى الجمع إلكترونيًا بين الأغشية المزدوجة.

متعدد الاتجاهات

تعتبر استجابة الميكروفون متعدد الاتجاهات (أو غير متعدد الاتجاهات) بشكل عام كرة مثالية في ثلاثة أبعاد. في العالم الحقيقي، هذا ليس هو الحال. كما هو الحال مع الميكروفونات الاتجاهية، فإن النمط القطبي للميكروفون "متعدد الاتجاهات" هو دالة للتردد. جسم الميكروفون ليس صغيرًا إلى ما لا نهاية، ونتيجة لذلك، يميل إلى أن يعترض طريقه فيما يتعلق بالأصوات القادمة من الخلف، مما يتسبب في تسطيح طفيف للاستجابة القطبية. يزداد هذا التسطيح مع وصول قطر الميكروفون (بافتراض أنه أسطواني) إلى الطول الموجي للتردد المعني. لذلك، فإن الميكروفون ذو أصغر قطر يعطي أفضل خصائص متعددة الاتجاهات عند الترددات العالية.

يبلغ طول الموجة الصوتية عند 10 كيلوهرتز 1.4 بوصة (3.5 سم). غالبًا ما يبلغ قطر أصغر الميكروفونات القياسية 1/4 بوصة (6 مم)، مما يلغي عمليًا الاتجاهية حتى أعلى الترددات. على عكس الميكروفونات القلبية، لا تستخدم الميكروفونات متعددة الاتجاهات تجاويف رنينية كتأخرات، وبالتالي يمكن اعتبارها "أنقى" الميكروفونات من حيث التلوين المنخفض؛ فهي تضيف القليل جدًا إلى الصوت الأصلي. نظرًا لكونها حساسة للضغط، فيمكنها أيضًا أن يكون لها استجابة مسطحة جدًا للتردد المنخفض حتى 20 هرتز أو أقل. تستجيب الميكروفونات الحساسة للضغط أيضًا لضوضاء الرياح والانفجارات بشكل أقل بكثير من الميكروفونات الاتجاهية (الحساسة للسرعة).

مجالات التطبيق: الاستوديوهات، والكنائس القديمة، والمسارح، والمقابلات التلفزيونية في الموقع، وما إلى ذلك. [46]

ومن الأمثلة على الميكروفون غير الاتجاهي الميكروفون ذو الكرة السوداء المستديرة رقم ثمانية . [47]

أحادي الاتجاه

الميكروفون أحادي الاتجاه حساس بشكل أساسي للأصوات الصادرة من اتجاه واحد فقط. يوضح الرسم البياني أعلاه (الفصي) عددًا من هذه الأنماط. يتجه الميكروفون لأعلى في كل رسم بياني. يتم رسم شدة الصوت لتردد معين بزوايا شعاعية من 0 إلى 360 درجة. (تُظهر المخططات الاحترافية هذه المقاييس وتتضمن مخططات متعددة بترددات مختلفة. توفر المخططات الواردة هنا نظرة عامة فقط على أشكال الأنماط النموذجية وأسمائها.)

قلبي الشكل، مفرط الشكل، فوق القلبي، تحت القلبي

ميكروفون ديناميكي فائق القلبية US664A من University Sound

الميكروفون أحادي الاتجاه الأكثر شيوعًا هو الميكروفون القلبي ، والذي سمي بهذا الاسم لأن نمط الحساسية "على شكل قلب" (أي على شكل قلب ). تُستخدم عائلة الميكروفونات القلبية عادةً كميكروفونات صوتية أو كلامية لأنها جيدة في رفض الأصوات من اتجاهات أخرى. في ثلاثة أبعاد، يكون شكل القلبي مثل تفاحة متمركزة حول الميكروفون، وهو "ساق" التفاحة. تقلل الاستجابة القلبية من الالتقاط من الجانب والخلف، مما يساعد على تجنب ردود الفعل من الشاشات . نظرًا لأن ميكروفونات المحول الاتجاهي هذه تحقق أنماطها من خلال استشعار تدرج الضغط، فإن وضعها بالقرب الشديد من مصدر الصوت (على مسافات بضعة سنتيمترات) يؤدي إلى تعزيز الجهير بسبب التدرج المتزايد. يُعرف هذا باسم تأثير القرب . [48] كان SM58 هو الميكروفون الأكثر استخدامًا للغناء الحي لأكثر من 50 عامًا [49] مما يدل على أهمية وشعبية الميكروفونات القلبية.

يُعد الشكل القلبي في الواقع تراكبًا لميكروفون متعدد الاتجاهات (ضغط) وميكروفون على شكل رقم 8 (تدرج الضغط)؛ [50] بالنسبة للموجات الصوتية القادمة من الخلف، تلغي الإشارة السلبية من الشكل رقم 8 الإشارة الإيجابية من العنصر متعدد الاتجاهات، بينما بالنسبة للموجات الصوتية القادمة من الأمام، فإن الاثنين يضافان إلى بعضهما البعض. ومع ذلك، في الترددات المنخفضة، يتصرف الميكروفون القلبي كميكروفون متعدد الاتجاهات.

من خلال الجمع بين المكونين بنسب مختلفة، يمكن تحقيق أي نمط بين الشكل الكلي والشكل 8، والذي يتألف من عائلة القلب من الدرجة الأولى. تشمل الأشكال الشائعة ما يلي:

  • الميكروفون ذو الشكل القلبي الفائق يشبه الميكروفون ذو الشكل القلبي، ولكن بمساهمة أكبر قليلاً على شكل رقم 8، مما يؤدي إلى منطقة أكثر إحكامًا من الحساسية الأمامية وفص أصغر من الحساسية الخلفية. يتم إنتاجه عن طريق الجمع بين المكونين بنسبة 3:1، مما ينتج عنه نقاط فارغة عند 109.5 درجة. تعمل هذه النسبة على تعظيم عامل الاتجاهية (أو مؤشر الاتجاهية). [51] [52]
  • الميكروفون الفائق القلبي يشبه الميكروفون الفائق القلبي، إلا أنه يحتوي على المزيد من الميكروفون الأمامي والأقل من الميكروفون الخلفي. يتم إنتاجه بنسبة 5:3 تقريبًا، مع وجود نقاط فارغة عند 126.9 درجة. تعمل هذه النسبة على تعظيم نسبة الأمام إلى الخلف ؛ نسبة الطاقة بين الإشعاع الأمامي والخلفي. [51] [52]
  • لا يحتوي الميكروفون شبه القلبي على نقاط فارغة. يتم إنتاجه بنسبة 7:3 تقريبًا مع مستوى 3-10 ديسيبل بين الميكروفون الأمامي والخلفي. [53] [54]

يمكن توجيه ثلاثة من هذه الميكروفونات/الهيدروفونات القلبية بشكل عمودي كثالوث مترابط لتحسين المكسب وإنشاء نمط شعاع قابل للتوجيه. [55] [56]

ثنائي الاتجاه

تستقبل الميكروفونات ذات الشكل "8" أو ثنائية الاتجاه الصوت بالتساوي من كل من مقدمة العنصر وخلفه. معظم الميكروفونات الشريطية من هذا النمط. من حيث المبدأ، لا تستجيب لضغط الصوت على الإطلاق، بل تستجيب فقط للتغير في الضغط بين الأمام والخلف؛ نظرًا لأن الصوت القادم من الجانب يصل إلى الأمام والخلف بالتساوي، فلا يوجد فرق في الضغط وبالتالي لا توجد حساسية للصوت من هذا الاتجاه. وبمصطلحات أكثر رياضية، في حين أن الميكروفونات متعددة الاتجاهات عبارة عن محولات قياسية تستجيب للضغط من أي اتجاه، فإن الميكروفونات ثنائية الاتجاه عبارة عن محولات متجهة تستجيب للتدرج على طول محور عمودي على مستوى الحجاب الحاجز. وهذا له أيضًا تأثير عكس قطبية الخرج للأصوات القادمة من الجانب الخلفي.

بندقية

ميكروفون بندقية من Audio-Technica
أنبوب التداخل في ميكروفون البندقية. توجد الكبسولة في قاعدة الأنبوب.

الميكروفونات ذات البندقية هي الأكثر توجهاً بين الأنواع أحادية الاتجاه البسيطة من الدرجة الأولى. فعند الترددات المنخفضة، تتمتع بالاستجابة القطبية الكلاسيكية للميكروفونات ذات القلب الفائق، بينما عند الترددات المتوسطة والعالية، يمنحها أنبوب التداخل استجابة أمامية متزايدة. ويتحقق ذلك من خلال عملية إلغاء الموجات خارج المحور التي تدخل مجموعة الفتحات الطولية. ومن بين عواقب هذه التقنية وجود بعض الفصوص الخلفية التي تختلف في المستوى والزاوية مع التردد ويمكن أن تسبب بعض تأثيرات التلوين.

الحدود

تم تطوير العديد من الأساليب لاستخدام الميكروفون بشكل فعال في المساحات الصوتية غير المثالية، والتي غالبًا ما تعاني من الانعكاسات المفرطة من أحد أو أكثر من الأسطح (الحدود) التي تشكل المساحة. إذا تم وضع الميكروفون في أحد هذه الحدود أو بالقرب منها، فإن الانعكاسات من هذا السطح لها نفس توقيت الصوت المباشر، مما يمنح الميكروفون نمطًا قطبيًا نصف كرويًا ووضوحًا محسنًا. في البداية، تم ذلك عن طريق وضع ميكروفون عادي بجوار السطح، وأحيانًا في كتلة من الرغوة الشفافة صوتيًا. طور مهندسو الصوت إد لونج ورون ويكرشام مفهوم وضع الحجاب الحاجز بالتوازي مع الحدود ومواجهًا لها. [57] بينما انتهت صلاحية براءة الاختراع، لا تزال Pressure Zone Microphone و PZM علامتين تجاريتين نشطتين لشركة Crown International .

في حين تم تنفيذ ميكروفون حدودي في البداية باستخدام عنصر متعدد الاتجاهات، فمن الممكن أيضًا تركيب ميكروفون اتجاهي بالقرب الكافي من السطح للحصول على بعض فوائد هذه التقنية مع الاحتفاظ بالخصائص الاتجاهية للعنصر. العلامة التجارية لشركة Crown في هذا النهج هي Phase Coherent Cardioid أو PCC ، ولكن هناك صناع آخرون يستخدمون هذه التقنية أيضًا.

تصميمات خاصة بالتطبيق

تم تصميم ميكروفون الياقة للعمل بدون استخدام اليدين. يتم ارتداء هذه الميكروفونات الصغيرة على الجسم. في الأصل، كانت تُثبَّت في مكانها بحبل حول الرقبة، ولكن في أغلب الأحيان يتم تثبيتها على الملابس بمشبك أو دبوس أو شريط أو مغناطيس. يمكن إخفاء سلك الياقة بالملابس ويمكن أن يمتد إما إلى جهاز إرسال تردد لاسلكي في الجيب أو مثبتًا بحزام (للاستخدام المتنقل)، أو يمتد مباشرة إلى الخلاط (للتطبيقات الثابتة).

ينقل الميكروفون اللاسلكي الصوت كإشارة راديوية أو ضوئية بدلاً من إرساله عبر كابل. وعادةً ما يرسل إشارته باستخدام جهاز إرسال لاسلكي صغير إلى جهاز استقبال قريب متصل بنظام الصوت، ولكنه يمكنه أيضًا استخدام موجات الأشعة تحت الحمراء إذا كان جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال في مرمى بصر بعضهما البعض. [ بحاجة لمصدر ]

يلتقط الميكروفون التلامسي الاهتزازات مباشرة من سطح أو جسم صلب، على عكس اهتزازات الصوت التي تنتقل عبر الهواء. أحد استخدامات هذا هو اكتشاف الأصوات ذات المستوى المنخفض للغاية، مثل تلك الصادرة عن الأجسام الصغيرة أو الحشرات . يتكون الميكروفون عادةً من محول مغناطيسي (ملف متحرك) ولوحة اتصال ودبوس اتصال. توضع لوحة الاتصال مباشرة على الجزء المهتز من آلة موسيقية أو سطح آخر، وينقل دبوس الاتصال الاهتزازات إلى الملف. تم استخدام الميكروفونات التلامسية لالتقاط صوت دقات قلب الحلزون وخطوات النمل. تم تطوير نسخة محمولة من هذا الميكروفون مؤخرًا. ميكروفون الحلق هو نوع مختلف من ميكروفون الاتصال الذي يلتقط الكلام مباشرة من حلق الشخص، والذي يتم ربطه به. يتيح هذا استخدام الجهاز في المناطق ذات الأصوات المحيطة التي قد تجعل المتحدث غير مسموع بخلاف ذلك.

عاكس مكافئ من إنتاج شركة سوني، بدون ميكروفون. سيواجه الميكروفون سطح العاكس، وسينعكس الصوت الذي يلتقطه العاكس باتجاه الميكروفون.

يستخدم الميكروفون المكافئ عاكسًا مكافئًا لجمع وتركيز الموجات الصوتية على مستقبل الميكروفون، بنفس الطريقة التي يستخدمها الهوائي المكافئ (مثل طبق القمر الصناعي ) مع الموجات الراديوية. تشمل الاستخدامات النموذجية لهذا الميكروفون، الذي يتميز بحساسية أمامية مركزة بشكل غير عادي ويمكنه التقاط الأصوات من على بعد أمتار عديدة، تسجيل الطبيعة والأحداث الرياضية الخارجية والتنصت وإنفاذ القانون وحتى التجسس . لا تُستخدم الميكروفونات المكافئة عادةً في تطبيقات التسجيل القياسية، لأنها تميل إلى أن يكون لها استجابة ضعيفة للتردد المنخفض كأثر جانبي لتصميمها.

يدمج الميكروفون الاستريو ميكروفونين في وحدة واحدة لإنتاج إشارة استريو. غالبًا ما يستخدم الميكروفون الاستريو في تطبيقات البث أو التسجيل الميداني حيث يكون من غير العملي تكوين ميكروفونين مكثفين منفصلين في تكوين XY الكلاسيكي (انظر ممارسة الميكروفون ) للتسجيل الاستريو. تحتوي بعض هذه الميكروفونات على زاوية تغطية قابلة للتعديل بين القناتين.

الميكروفون الذي يعمل على إلغاء الضوضاء هو تصميم عالي الاتجاه مخصص للبيئات الصاخبة. أحد هذه الاستخدامات هو في مقصورات قيادة الطائرات حيث يتم تثبيتها عادةً كميكروفونات ذراع على سماعات الرأس. استخدام آخر هو في دعم الأحداث الحية على مراحل الحفلات الموسيقية الصاخبة للمطربين المشاركين في العروض الحية . تجمع العديد من الميكروفونات التي تعمل على إلغاء الضوضاء بين الإشارات المستلمة من غشاءين في قطبية كهربائية متعاكسة أو تتم معالجتها إلكترونيًا. في تصميمات الغشاء المزدوج، يتم تثبيت الغشاء الرئيسي أقرب إلى المصدر المقصود ويتم وضع الثاني بعيدًا عن المصدر حتى يتمكن من التقاط الأصوات البيئية لطرحها من إشارة الغشاء الرئيسي. بعد دمج الإشارتين، يتم تقليل الأصوات الأخرى غير المصدر المقصود بشكل كبير، مما يزيد بشكل كبير من الوضوح. تستخدم تصميمات إلغاء الضوضاء الأخرى غشاءً واحدًا يتأثر بالمنافذ المفتوحة على جانبي وخلف الميكروفون، حيث يكون المجموع رفضًا بمقدار 16 ديسيبل للأصوات الأبعد. تم استخدام تصميم سماعة الرأس التي تعمل على إلغاء الضوضاء من شركة Crown باستخدام غشاء واحد بشكل بارز من قبل فنانين صوتيين مثل Garth Brooks و Britney Spears و Janet Jackson . [58] بعض الميكروفونات التي تعمل على إلغاء الضوضاء هي ميكروفونات الحلق.

تقنيات الميكروفون الاستريو

تُستخدم تقنيات قياسية مختلفة مع الميكروفونات المستخدمة في تعزيز الصوت في العروض الحية، أو للتسجيل في الاستوديو أو في مجموعة أفلام سينمائية. من خلال الترتيب المناسب لميكروفون واحد أو أكثر، يمكن الاحتفاظ بالسمات المرغوبة للصوت المراد جمعه، مع رفض الأصوات غير المرغوب فيها.

تشغيل

تتطلب الميكروفونات التي تحتوي على دوائر نشطة، مثل معظم الميكروفونات المكثفة، طاقة لتشغيل المكونات النشطة. استخدم أول هذه الدوائر دوائر أنبوبية مفرغة مع وحدة إمداد طاقة منفصلة، ​​باستخدام كابل وموصل متعدد الدبابيس. مع ظهور مكبرات الصوت ذات الحالة الصلبة، تم تقليل متطلبات الطاقة بشكل كبير وأصبح من العملي استخدام نفس موصلات الكابل والموصل للصوت والطاقة. خلال ستينيات القرن العشرين، تم تطوير العديد من طرق الطاقة، بشكل أساسي في أوروبا. تم تعريف الطريقتين السائدتين في البداية في DIN 45595 الألماني باسم Tonaderspeisung  [de] أو T-power و DIN 45596 للطاقة الوهمية. منذ ثمانينيات القرن العشرين، أصبحت الطاقة الوهمية أكثر شيوعًا، لأنه يمكن استخدام نفس المدخل لكل من الميكروفونات المزودة بالطاقة وغير المزودة بالطاقة. في الإلكترونيات الاستهلاكية مثل كاميرات DSLR وكاميرات الفيديو، تعد "الطاقة الإضافية" أكثر شيوعًا، للميكروفونات التي تستخدم موصل قابس هاتف مقاس 3.5 مم. تم وصف الطاقة الوهمية وطاقة T والطاقة الإضافية في المعيار الدولي IEC 61938. [59]

الموصلات والاتصال

مايكروفون سامسون مع موصل USB
الرمز الإلكتروني للميكروفون

الموصلات الأكثر شيوعًا التي تستخدمها الميكروفونات هي:

  • موصل XLR ذكر في الميكروفونات الاحترافية
  • موصل هاتف مقاس 1 ⁄ 4  بوصة (يُشار إليه أحيانًا باسم 6.35 مم)في ميكروفونات الموسيقيين الأقل تكلفة، باستخدام موصل هاتف غير متوازن مقاس 1 ⁄ 4 بوصة  (6.35 مم). تستخدم ميكروفونات الهارمونيكا عادةً وصلة TS عالية المقاومة مقاس 1 ⁄ 4  بوصة ليتم تشغيلها عبر مكبرات صوت الجيتار.
  •  قابس هاتف صغير TRS (طرف وحلقة وكم) ستيريو (متوفر أيضًا باسم TS mono) مقاس 3.5 مم (يشار إليه أحيانًا باسم 1 ⁄ 8 بوصة صغير) على كاميرا المستهلك الاحترافية ومسجل الصوت وميكروفونات الكمبيوتر.
  • يتيح لك منفذ USB الاتصال المباشر بأجهزة الكمبيوتر. تقوم الإلكترونيات الموجودة في هذه الميكروفونات التي تعمل عبر منفذ USB بإجراء تضخيم مسبق وتحويل تناظري رقمي قبل نقل بيانات الصوت الرقمية عبر واجهة USB.

تستخدم بعض الميكروفونات موصلات أخرى، مثل XLR بخمسة دبابيس، أو XLR صغير للتوصيل بالمعدات المحمولة. تستخدم بعض الميكروفونات ذات الياقة (أو "السترة"، منذ أيام ربط الميكروفون بطية صدر السترة لبدلة مراسل الأخبار) موصلًا خاصًا للتوصيل بجهاز إرسال لاسلكي، مثل حزمة راديو . منذ عام 2005، بدأت الميكروفونات ذات الجودة الاحترافية ذات التوصيلات عبر USB في الظهور، والمصممة للتسجيل المباشر في برنامج قائم على الكمبيوتر.

جسر المعاوقة

عند اختيار مكبر صوت مسبق لميكروفون معين، يجب معرفة معاوقة الميكروفون. المعاوقة هي خاصية كهربائية تعتمد على التردد، تقاس بالأوم (Ω)، تربط الجهد بالتيار. عندما لا يتعلق الأمر بنقل الطاقة ، يتم نقل الإشارات عمومًا كجهدات متفاوتة وهذا هو الحال أيضًا بالنسبة للميكروفونات. للحصول على أعلى سعة إشارة، يستخدم المرء طريقة تسمى جسر المعاوقة . في هذا التكوين، يجب أن تكون معاوقة خرج الميكروفون مهملة بالمقارنة مع معاوقة دخل مكبر الصوت المسبق (في الممارسة العملية، يوصى بمعاوقة مكبر الصوت المسبق بما لا يقل عن 10 مرات أكبر من معاوقة الميكروفون). من خلال القيام بذلك، يتم إضعاف الإشارة بشكل طفيف ولا يتم استخدام أي طاقة تقريبًا في هذه العملية. [60]

البديل الرئيسي لجسر المعاوقة هو مطابقة المعاوقة التي تزيد من نقل الطاقة لمقاومة مصدر معينة. ومع ذلك، لم يكن هذا ذا صلة منذ أوائل القرن العشرين عندما كانت مكبرات الصوت باهظة الثمن وتنتج الكثير من الحرارة. لتقليل عدد مكبرات الصوت في خطوط الهاتف، كان من الضروري أن يكون فقدان الطاقة ضئيلًا حتى تتم مطابقة معاوقة المصدر والحمل. الجانب السلبي لمطابقة المعاوقة هو فقدان 6 ديسيبل في الإشارة والذي يحدث عندما يظهر نصف مستوى الجهد فقط عند مدخل مكبر الصوت المسبق. [60] ومع ذلك، فإن بعض الميكروفونات الشريطية والديناميكية تشكل استثناءات، بسبب افتراض المصممين أن معاوقة حمل معينة هي جزء من دائرة التخميد الكهروصوتية الداخلية للميكروفون. [61] [ مشكوك فيه - ناقش ]

يمكن أن يكون للميكروفونات المختلفة معاوقات مختلفة تمامًا وهذا يعتمد على التصميم. في الميكروفونات السلبية، ترتبط هذه القيمة ارتباطًا وثيقًا بمعاوقة الملف (أو آلية مماثلة). في الميكروفونات النشطة، تصف هذه القيمة معاوقة خرج دائرة مكبر الصوت الداخلية.

تعتبر المقاومة المنخفضة أقل من 600 Ω. تعتبر المقاومة المتوسطة بين 600 Ω و10 kΩ. المقاومة العالية أعلى من 10 kΩ. نظرًا لمضخم الصوت المدمج ، فإن الميكروفونات المكثفة عادةً ما يكون لها مقاومة خرج تتراوح بين 50 و200 Ω. [60] [62]

واجهة الميكروفون الرقمية

ميكروفون رقمي Neumann D-01 وواجهة ميكروفون رقمي Neumann DMI-8 USB ذات 8 قنوات

يحدد معيار AES42، الذي نشرته جمعية هندسة الصوت ، واجهة رقمية للميكروفونات. تقوم الميكروفونات المطابقة لهذا المعيار بإخراج تيار صوتي رقمي مباشرةً من خلال موصل XLR أو XLD ذكر، بدلاً من إنتاج خرج تناظري. يمكن استخدام الميكروفونات الرقمية إما مع معدات جديدة ذات وصلات إدخال مناسبة تتوافق مع معيار AES42، أو عبر صندوق واجهة مناسب. أصبحت الميكروفونات ذات الجودة المناسبة للاستوديو والتي تعمل وفقًا لمعيار AES42 متاحة الآن من عدد من مصنعي الميكروفونات.

القياسات والمواصفات

مقارنة بين استجابة التردد على المحور في المجال البعيد لجهاز Oktava 319 وجهاز Shure SM58

نظرًا للاختلافات في بنائها، فإن الميكروفونات لها استجابات مميزة خاصة بها للصوت. ينتج عن هذا الاختلاف في الاستجابة استجابات غير موحدة للمرحلة والتردد . بالإضافة إلى ذلك، فإن الميكروفونات ليست حساسة بشكل موحد لضغط الصوت ويمكنها قبول مستويات مختلفة دون تشويه. على الرغم من أن الميكروفونات ذات الاستجابة الأكثر اتساقًا مرغوبة للتطبيقات العلمية، إلا أن هذا غالبًا لا يكون الحال بالنسبة لتسجيل الموسيقى، حيث يمكن أن تنتج الاستجابة غير المنتظمة للميكروفون تلوينًا مرغوبًا للصوت. هناك معيار دولي لمواصفات الميكروفون، [ 63] لكن قِلة من الشركات المصنعة تلتزم به. ونتيجة لذلك، فإن مقارنة البيانات المنشورة من شركات تصنيع مختلفة أمر صعب بسبب استخدام تقنيات قياس مختلفة. ومع ذلك، يجب توخي الحذر في استخلاص أي استنتاجات قوية من هذه البيانات أو أي بيانات منشورة أخرى، ما لم يكن معروفًا أن الشركة المصنعة قدمت مواصفات وفقًا لـ IEC 60268-4.

يرسم مخطط استجابة التردد حساسية الميكروفون بالديسيبل على مدى مجموعة من الترددات (عادةً من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز)، بشكل عام للصوت المحوري تمامًا (الصوت الذي يصل عند 0 درجة إلى الكبسولة). قد تكون استجابة التردد أقل إفادة في النص مثل: "30 هرتز - 16 كيلو هرتز ± 3 ديسيبل". يتم تفسير هذا على أنه يعني رسمًا خطيًا مسطحًا تقريبًا بين الترددات المذكورة، مع اختلافات في السعة لا تزيد عن زائد أو ناقص 3 ديسيبل. ومع ذلك، لا يمكن للمرء أن يحدد من هذه المعلومات مدى سلاسة الاختلافات، ولا في أي أجزاء من الطيف تحدث. لاحظ أن العبارات الشائعة مثل "20 هرتز - 20 كيلو هرتز" لا معنى لها بدون مقياس ديسيبل للتسامح. تختلف استجابة التردد للميكروفونات الاتجاهية بشكل كبير مع المسافة من مصدر الصوت، ومع هندسة مصدر الصوت. تحدد IEC 60268-4 أنه يجب قياس استجابة التردد في ظروف الموجة التقدمية المستوية (بعيدًا جدًا عن المصدر) ولكن هذا نادرًا ما يكون عمليًا. يمكن قياس الميكروفونات القريبة باستخدام مصادر صوت ومسافات مختلفة، ولكن لا يوجد معيار وبالتالي لا توجد طريقة لمقارنة البيانات من نماذج مختلفة ما لم يتم وصف تقنية القياس.

مستوى الضوضاء الذاتية أو مستوى ضوضاء الإدخال المكافئ هو مستوى الصوت الذي يُنشئ نفس جهد الخرج الذي يُنشئه الميكروفون في حالة عدم وجود صوت. يمثل هذا أدنى نقطة في النطاق الديناميكي للميكروفون، وهو مهم بشكل خاص إذا كنت ترغب في تسجيل أصوات هادئة. غالبًا ما يتم تحديد القياس بوحدة ديسيبل (A) ، وهي مستوى الصوت المكافئ للضوضاء على مقياس ديسيبل مُرجح التردد لكيفية سماع الأذن، على سبيل المثال: "15 ديسيبل SPL" (يعني SPL مستوى ضغط الصوت نسبة إلى 20  ميكروباسكال ). كلما انخفض الرقم كان ذلك أفضل. تحدد بعض شركات تصنيع الميكروفون مستوى الضوضاء باستخدام ترجيح الضوضاء ITU-R 468 ، والذي يمثل بدقة أكبر الطريقة التي نسمع بها الضوضاء، ولكنه يعطي رقمًا أعلى بحوالي 11-14 ديسيبل. يقيس الميكروفون الهادئ عادةً 20 ديسيبل SPL أو 32 ديسيبل SPL مُرجح 468. لقد كانت الميكروفونات الهادئة جدًا موجودة لسنوات لتطبيقات خاصة، مثل Brüel & Kjaer 4179، بمستوى ضوضاء يبلغ حوالي 0 ديسيبل SPL. مؤخرًا، تم طرح بعض الميكروفونات ذات المواصفات المنخفضة للضوضاء في سوق الاستوديوهات/الترفيه، مثل الطرز من Neumann وRøde التي تعلن عن مستويات ضوضاء تتراوح بين 5-7 ديسيبل. عادةً ما يتم تحقيق ذلك عن طريق تغيير استجابة التردد للكبسولة والإلكترونيات مما يؤدي إلى انخفاض الضوضاء داخل منحنى الترجيح A بينما قد تزداد ضوضاء النطاق العريض. [ بحاجة لمصدر ]

مستوى التشوه هو مؤشر مهم لأقصى مستوى قابل للاستخدام، حيث أن نسبة التشوه التوافقي الكلي (THD) البالغة 1% والتي يتم ذكرها عادةً تحت الحد الأقصى لمستوى الصوت هي في الواقع مستوى خفيف جدًا من التشوه، وغير مسموع تمامًا خاصة في القمم العالية القصيرة. التشوه أكثر قابلية للسمع. بالنسبة لبعض الميكروفونات، قد يكون مستوى التشوه أعلى بكثير من الحد الأقصى لمستوى الصوت. [ بحاجة لمصدر ]

النطاق الديناميكي للميكروفون هو الفرق في مستوى ضغط الصوت بين مستوى الضوضاء ومستوى ضغط الصوت الأقصى. وإذا تم ذكره بمفرده، على سبيل المثال "120 ديسيبل"، فإنه ينقل معلومات أقل بكثير من ذكر أرقام مستوى الضوضاء ومستوى ضغط الصوت الأقصى بشكل منفصل.

تشير الحساسية إلى مدى قدرة الميكروفون على تحويل الضغط الصوتي إلى جهد خرج. يولد الميكروفون عالي الحساسية جهدًا أكبر وبالتالي يحتاج إلى تضخيم أقل في الخلاط أو جهاز التسجيل. هذا مصدر قلق عملي ولكنه ليس مؤشرًا مباشرًا على جودة الميكروفون، وفي الواقع فإن مصطلح الحساسية هو تسمية خاطئة إلى حد ما، ربما يكون "مكسب التحويل" أكثر معنى، (أو مجرد "مستوى الإخراج") لأن الحساسية الحقيقية يتم تحديدها عمومًا بواسطة مستوى الضوضاء ، والكثير من "الحساسية" من حيث مستوى الإخراج يعرض مستوى القطع للخطر. هناك مقياسان شائعان. المعيار الدولي (المفضل) مصنوع بالملي فولت لكل باسكال عند 1 كيلو هرتز. تشير القيمة الأعلى إلى حساسية أكبر. يشار إلى الطريقة الأمريكية القديمة بمعيار 1 فولت / باسكال ويتم قياسها بالديسيبل العادي، مما يؤدي إلى قيمة سالبة. مرة أخرى، تشير القيمة الأعلى إلى حساسية أكبر، لذلك فإن −60 ديسيبل أكثر حساسية من −70 ديسيبل. [ بحاجة لمصدر ]

ميكروفونات القياس

ميكروفون مكثف AKG C214 مزود بحامل للصدمات

بعض الميكروفونات مخصصة لاختبار مكبرات الصوت وقياس مستويات الضوضاء وقياس تجربة صوتية أخرى. هذه محولات معايرة وعادة ما يتم تزويدها بشهادة معايرة تنص على الحساسية المطلقة للتردد. غالبًا ما تتم الإشارة إلى جودة الميكروفونات القياسية باستخدام التسميات "الفئة 1" و"النوع 2" وما إلى ذلك، والتي لا تشير إلى مواصفات الميكروفون ولكن إلى مقاييس مستوى الصوت . [64] تم مؤخرًا اعتماد معيار أكثر شمولاً [65] لوصف أداء الميكروفون القياسي.

تعتبر الميكروفونات القياسية بشكل عام أجهزة استشعار قياسية للضغط ؛ فهي تظهر استجابة متعددة الاتجاهات، محدودة فقط بملف التشتت لأبعادها المادية. تتطلب قياسات شدة الصوت أو قوة الصوت قياسات تدرج الضغط، والتي يتم إجراؤها عادةً باستخدام صفائف من ميكروفونين على الأقل، أو باستخدام مقاييس سرعة الرياح ذات الأسلاك الساخنة .

معايرة

لإجراء قياس علمي باستخدام ميكروفون، يجب معرفة حساسيته الدقيقة (بالفولت لكل باسكال ). ونظرًا لأن هذا قد يتغير على مدار عمر الجهاز، فمن الضروري معايرة ميكروفونات القياس بانتظام. يتم تقديم هذه الخدمة من قبل بعض مصنعي الميكروفونات ومختبرات الاختبار المعتمدة المستقلة. يمكن تتبع جميع معايرة الميكروفون في النهاية إلى المعايير الأساسية في معهد قياس وطني مثل NPL في المملكة المتحدة و PTB في ألمانيا و NIST في الولايات المتحدة، والتي تقوم عادةً بالمعايرة باستخدام المعيار الأساسي للمعاملة بالمثل. يمكن بعد ذلك استخدام ميكروفونات القياس المعايرة باستخدام هذه الطريقة لمعايرة ميكروفونات أخرى باستخدام تقنيات معايرة المقارنة.

اعتمادًا على التطبيق، يجب اختبار الميكروفونات القياسية بشكل دوري (كل عام أو عدة أشهر، عادةً) وبعد أي حدث ضار محتمل، مثل السقوط (تأتي معظم هذه الميكروفونات في حقائب مبطنة بالرغوة لتقليل هذا الخطر) أو التعرض لأصوات تتجاوز المستوى المقبول.

المصفوفات

مجموعة الميكروفونات هي أي عدد من الميكروفونات تعمل في تناغم . وهناك العديد من التطبيقات:

عادة، تتكون المجموعة من ميكروفونات متعددة الاتجاهات موزعة حول محيط مساحة، متصلة بجهاز كمبيوتر يسجل النتائج ويفسرها إلى شكل متماسك.

الزجاج الأمامي

الميكروفون مع إزالة الزجاج الأمامي منه

توفر واقيات الرياح (أو الزجاج الأمامي - المصطلحان قابلان للتبادل) طريقة لتقليل تأثير الرياح على الميكروفونات. بينما توفر واقيات الرياح الحماية من الانفجارات أحادية الاتجاه، تعمل "القبعات" الرغوية على حجب الرياح عن الشبكة من جميع الاتجاهات، كما تغلف المناطيد والمنطاد والسلال الميكروفون بالكامل وتحمي جسمه أيضًا. هذا الأخير مهم لأنه نظرًا لمحتوى التردد المنخفض للغاية لضوضاء الرياح، يمكن أن تساهم الاهتزازات الناتجة في غلاف الميكروفون بشكل كبير في إخراج الضوضاء.

إن مادة الحماية المستخدمة – الشاش السلكي أو القماش أو الرغوة – مصممة بحيث تتمتع بمقاومة صوتية كبيرة. ويمكن للتغيرات في ضغط الهواء ذات السرعة المنخفضة نسبيًا للجسيمات والتي تشكل موجات صوتية أن تمر من خلالها بأقل قدر من التوهين، ولكن الرياح ذات السرعة الأعلى للجسيمات تعوقها بدرجة أكبر بكثير. إن زيادة سمك المادة يحسن من التوهين بفعل الرياح ولكنه يبدأ أيضًا في المساس بمحتوى الصوت عالي التردد. وهذا يحد من الحجم العملي لشاشات الرغوة البسيطة. وفي حين يمكن أن تكون الرغوة والشبكات السلكية داعمة ذاتيًا جزئيًا أو كليًا، فإن الأقمشة الناعمة والشاش تتطلب التمدد على الإطارات أو الترقق بعناصر هيكلية أكثر خشونة.

نظرًا لأن كل ضوضاء الرياح تتولد عند أول سطح يضربه الهواء، فكلما زادت المسافة بين محيط الدرع وكبسولة الميكروفون، زاد التوهين للضوضاء. بالنسبة للدرع الكروي تقريبًا، يزداد التوهين بمقدار (تقريبًا) مكعب تلك المسافة. مع حاجب الرياح ذو السلة الكاملة، يوجد تأثير غرفة ضغط إضافي، تم شرحه لأول مرة بواسطة Joerg Wuttke، [66] والذي يسمح لمزيج الدرع والميكروفون بالعمل كمرشح صوتي عالي التردد.

نظرًا لأن الاضطرابات على السطح هي مصدر ضوضاء الرياح، فإن تقليل الاضطرابات الجسيمة يمكن أن يزيد من تقليل الضوضاء. تم استخدام الأسطح الملساء الديناميكية الهوائية، والأسطح التي تمنع توليد الدوامات القوية، بنجاح. تاريخيًا، أثبت الفراء الاصطناعي أنه مفيد جدًا لهذا الغرض حيث تنتج الألياف اضطرابات دقيقة وتمتص الطاقة بصمت. إذا لم تتشابك مع الرياح والأمطار، فإن ألياف الفراء شفافة جدًا صوتيًا، لكن الدعامة المنسوجة أو المحبوكة يمكن أن تسبب توهينًا كبيرًا. كمادة، تعاني من صعوبة تصنيعها بشكل ثابت ويصعب الحفاظ عليها في حالة نقية في الموقع. وبالتالي هناك اهتمام بالابتعاد عن استخدامها. [67]

مرشح المغني والقرص المضغوط أمام ميكروفون مكثف ذو غشاء كبير
  • أغطية ميكروفون متنوعة
    أغطية ميكروفون متنوعة
  • جاري تسجيل مقطعين صوتيين، حيث يتم استخدام منطاد على اليسار، ويتم استخدام زجاج أمامي من الرغوة مفتوح الخلايا على اليمين.
    جاري تسجيل مقطعين صوتيين، حيث يتم استخدام منطاد على اليسار، ويتم استخدام زجاج أمامي من الرغوة مفتوح الخلايا على اليمين.
  • "قطة ميتة" و"قطة ميتة" زجاج أمامي للسيارة. القطة الميتة تغطي ميكروفونًا استريو لكاميرا DSLR. الفرق في الاسم يرجع إلى حجم العلبة.
    "قطة ميتة" و"قطة ميتة" زجاج أمامي للسيارة. القطة الميتة تغطي ميكروفونًا استريو لكاميرا DSLR. الفرق في الاسم يرجع إلى حجم العلبة.

انظر أيضا

ملحوظات

  1. ^ التهجئة القياسية الطويلة mike ، والتي يرجع تاريخها إلى عشرينيات القرن العشرين، للاسم المختصر غير الرسمي - وفقًا لنفس المبدأ الإملائي مثل bike for bike - غالبًا ما يتم استبدالها الآن بالميكروفون الأحدث ، والذي دخل حيز الاستخدام بين مهندسي الصوت في الستينيات. في عام 2010، قام دليل أسلوب وكالة أسوشيتد برس بتغيير تهجئته القياسية للمصطلح من mike إلى mic ، مع الاحتفاظ بـ miked في تهجئة صيغة الماضي من الفعل to mic/mike (بدلاً من miced غير المتناسقة ). [2] [3]

مراجع

  1. ^ زيمر، بن (29 يوليو 2010). "كيف ينبغي اختصار كلمة "ميكروفون"؟". صحيفة نيويورك تايمز . تم الاسترجاع في 10 سبتمبر 2010 .
  2. ^ أوكرنت، أريكا (20 يوليو 2015). "هل الميكروفون هو "ميكروفون" أم "مايك"؟". Mental Floss . تم الاسترجاع في 13 فبراير 2024 .
  3. ^ Abadi, Mark (20 نوفمبر 2017). "الجميع ينتقدون ترامب لأنه كتب كلمة "مايك" بدلًا من "ميك" — ولكن إليكم السبب وراء صوابية ترامب". Business Insider . تم الاسترجاع في 13 فبراير 2024 .
  4. ^ مونتجومري، هنري سي. (1959). "التضخيم والدقة العالية في المسرح اليوناني". المجلة الكلاسيكية . 54 (6): 242-245. JSTOR  3294133.
  5. ^ McVeigh, Daniel (2000). "تاريخ مبكر للهاتف: 1664–1866: تجارب روبرت هوك الصوتية واختراعاته الصوتية". مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2003.
  6. ^ "من اخترع الهاتف؟". Inventors Digest . 1 يوليو 2017 . تم الاسترجاع في 1 ديسمبر 2022 .
  7. ^ ماكلويد، إليزابيث (1999). ألكسندر جراهام بيل: حياة مبتكرة . تورنتو: كيدز كان برس.
  8. ^ ناهين، بول جيه. (2002). أوليفر هيفيسايد: حياة وعمل وأوقات عبقري كهربائي في العصر الفيكتوري. مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص 67. رقم ISBN 9780801869099.
  9. ^ Estreich, Bob. "David Edward Hughes". مؤرشف من الأصل في 1 نوفمبر 2019. تم الاسترجاع في 30 ديسمبر 2013 .
  10. ^ أ ب هوورديمان، أنطون (2003). التاريخ العالمي للاتصالات السلكية واللاسلكية . جون وايلي وأولاده.
  11. ^ "ديفيد هيوز" . تم الاسترجاع في 17 ديسمبر 2012 .
  12. ^ وايل، فريدريك ويلام 1926 إميل برلينر: صانع الميكروفون، دار نشر شركة بوبس-ميريل، إنديانابوليس
  13. ^ "ديفيد إدوارد هيوز: عازف كونشيرتيني ومخترع" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 31 ديسمبر 2013. تم الاسترجاع في 17 ديسمبر 2012 .
  14. ^ ab Robjohns, Hugh (2001). "A Brief History of Microphones" (PDF) . كتاب بيانات الميكروفون . مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 نوفمبر 2010.
  15. ^ Schwertly, Scott. "تاريخ الميكروفون". Ethos3.com . تم الاسترجاع في 9 مايو 2023 .
  16. ^ فاجن، إم دي تاريخ الهندسة والعلوم في نظام بيل: السنوات الأولى (1875-1925). نيويورك: مختبرات بيل للهاتف، 1975
  17. ^ هينيسي، برايان (2005). ظهور البث الإذاعي في بريطانيا . ساوثرلي. رقم ISBN 9780955140808.
  18. ^ "مكبر الصوت المغناطيسي ماركوني-سايكس" . تم الاسترجاع في 18 يونيو 2018 .
  19. ^ "1931 Harry F. Olson and Les Anderson, RCA Model 44 Ribbon Microphone". مجلة ميكس . 1 سبتمبر 2006. مؤرشف من الأصل في 24 مارس 2008. تم الاسترجاع في 10 أبريل 2013 .
  20. ^ Kahn, Al (1953). "Time Capsule: History of Electro-Voice". ProSoundWeb.com . مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2008 . تم الاسترجاع في 14 فبراير 2023 .
  21. ^ "التاريخ – تطور ثورة الصوت". Shure Americas. مؤرشف من الأصل في 15 سبتمبر 2012. تم الاسترجاع في 13 أبريل 2013 .
  22. ^ "مختبرات بيل وتطوير التسجيل الكهربائي". Stokowski.org (موقع ليوبولد ستوكوفسكي) . مؤرشف من الأصل في 21 يونيو 2023.
  23. ^ "المحول الكهروميكانيكي". موسوعة بريتانيكا . تم الاسترجاع في 2 يونيو 2024 .
  24. ^ Sessler, GM; West, JE (1962). "Self-Biased Condenser Microphone with High Capacitance". مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 34 (11): 1787–1788. Bibcode :1962ASAJ...34.1787S. doi :10.1121/1.1909130.
  25. ^ فان راين، أري. "الدوائر المتكاملة للميكروفونات الكهربائية عالية الأداء". ناشيونال سيميكونداكتور. مؤرشف من الأصل في 19 أغسطس 2010.
  26. ^ معهد BV أمستردام، SAE. "الميكروفونات". تعليم الوسائط الإبداعية العملية . تم الاسترجاع في 7 مارس 2014 .
  27. ^ "الشركات المحلية تعزف على أوتار الإبداع الموسيقي الحقيقي". Mass High Tech: The Journal of New England Technology . 8 فبراير 2008.
  28. ^ "ميكروفون بوديت". Machine-History.com . مؤرشف من الأصل في 22 أغسطس 2015.
  29. ^ "مرحلات الهاتف من النوع G ذات اللون البني والتي يملكها إدوين هوارد أرمسترونج". المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي . تم الاسترجاع في 15 يونيو 2022 .
  30. ^ Lee, Woon Seob; Lee, Seung S. (2008). "Piezoelectric Microphone Built on Circular Diaphragm" (PDF) . Sensors and Actuators A. 144 ( 2): 367–373. Bibcode :2008SeAcA.144..367L. doi :10.1016/j.sna.2008.02.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 17 يوليو 2013. تم الاسترجاع في 28 مارس 2023 .
  31. ^ Paritsky, Alexander; Kots, A. (1997). Shladov, Itzhak; Rotman, Stanley R (eds.). "الميكروفون الليفي البصري كأداة لتحقيق أجهزة استشعار تحديد المواقع بالألياف البصرية". الاجتماع العاشر حول الهندسة البصرية في إسرائيل . 3110 : 408–409. Bibcode :1997SPIE.3110..408P. doi :10.1117/12.281371. S2CID  110338054.
  32. ^ US 6462808، ألكسندر باريتسكي وألكسندر كوتس، "ميكروفون/مستشعر بصري صغير"، نُشر في 8 أكتوبر 2002 
  33. ^ كارلين، سوزان. "دراسة حالة: هل تستطيع أن تسمعني الآن؟". RT-Image.com . دار نشر فالي فورج. مؤرشف من الأصل في 15 يوليو 2011.
  34. ^ جولد، بيرج (9 فبراير 2017). "أفضل 15 ميكروفونًا للكمبيوتر". أفضل معدات الميكروفون . تم الاسترجاع في 20 مارس 2023 .
  35. ^ روز، بروس (8 يناير 2019). "مقارنة بين الميكروفونات الكهروميكانيكية الصغرى والمكثف الكهربائي (ECM)". CUIDevices.com . تم الاسترجاع في 27 مارس 2023 .
  36. ^ "شركة Cirrus Logic تستكمل عملية الاستحواذ على شركة Wolfson Microelectronics". MarketWatch.com . تم الاسترجاع في 21 أغسطس 2014 .
  37. ^ "Analog Devices تبيع خط إنتاج الميكروفون لشركة InvenSense" (بيان صحفي). Analog Devices . تم الاسترجاع في 27 نوفمبر 2015 .
  38. ^ "نولز تستكمل الاستحواذ على أعمال حلول الصوت التابعة لشركة NXP". نولز . تم الاسترجاع في 5 يوليو 2011 .
  39. ^ "ميكروفون MEMS سوف يتضرر بسبب الركود في سوق الهواتف الذكية". Seeking Alpha . 23 أغسطس 2009 . تم الاسترجاع في 23 أغسطس 2009 .
  40. ^ "OMRON ستطلق الإنتاج الضخم وتوريد شريحة استشعار صوتية MEMS" . تم الاسترجاع في 24 نوفمبر 2009 .
  41. ^ "ميكروفونات MEMS تتولى المسؤولية". EETimes .
  42. ^ أكينو، هيروشي؛ شيموكاوا، هيروفومي؛ كيكوتاني، تاداشي؛ جرين، جاكي (أبريل 2014). "حول دراسة الميكروفون الأيوني". مجلة جمعية هندسة الصوت . 62 (4): 254-264. doi :10.17743/jaes.2014.0013.
  43. ^ كرين، لاري (يوليو 2004). "مراجعة Yamaha SubKick – The Tape Op". RecordingHacks.com . تم الاسترجاع في 11 أبريل 2023 .
  44. ^ بارتليت، بروس. "كيف يعمل الميكروفون القلبي". مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2016. تم الاسترجاع في 12 فبراير 2015 .
  45. ^ "فهم أنماط القطبية المختلفة للميكروفون". 28 مارس 2015. تم الاسترجاع في 4 أبريل 2020 .
  46. ^ "أنواع الميكروفونات". MicSpeech . 12 أبريل 2019.
  47. ^ تاريخ وتطور الميكروفون. أرشيف 4 يوليو 2008، على موقع واي باك مشين Lloyd Microphone Classics.
  48. ^ تأثير القرب. أرشيف 16 أكتوبر 2007، على موقع واي باك مشين. جيف مارتن، مقدمة إلى التسجيل الصوتي .
  49. ^ "التاريخ – تطور ثورة الصوت". شور. مؤرشف من الأصل في 16 يوليو 2012. تم الاسترجاع في 30 يوليو 2013 .
  50. ^ رايبورن، راي أ. (12 نوفمبر 2012). كتاب الميكروفون من إيرجل: من الصوت الأحادي إلى الصوت الاستريو إلى الصوت المحيطي – دليل لتصميم الميكروفون وتطبيقه. تايلور وفرانسيس. رقم ISBN 9781136118135.
  51. ^ ab Sena, E. De; Hacihabiboglu, H.; Cvetkovic, Z. (يناير 2012). "حول تصميم وتنفيذ الميكروفونات التفاضلية ذات الترتيب الأعلى". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في معالجة الصوت والكلام واللغة . 20 (1): 162–174. doi :10.1109/TASL.2011.2159204. S2CID  206602089.
  52. ^ ab Benesty, Jacob; Jingdong, Chen (23 أكتوبر 2012). دراسة وتصميم مصفوفات الميكروفون التفاضلية. Springer Science & Business Media. ISBN 9783642337529.
  53. ^ بيرنرز، ديف (ديسمبر 2005). "اسأل الأطباء: فيزياء الميكروفونات المتوسطة". مجلة يونيفرسال أوديو الإلكترونية . يونيفرسال أوديو . تم الاسترجاع في 30 يوليو 2013 .
  54. ^ "أنماط اتجاهية للميكروفونات" . تم الاسترجاع في 30 يوليو 2013 .
  55. ^ وونغ، كاينام؛ نونيلو، تشيبوزو؛ وو، يوي (فبراير 2018). "ثلاثية من أجهزة الاستشعار القلبية في التوجيه المتعامد والتنسيق المكاني - نمط شعاعها من نوع المرشح المطابق مكانيًا". معاملات IEEE لمعالجة الإشارات . 66 (4): 895-906. رمز Bibcode : 2018ITSP...66..895W. doi : 10.1109/TSP.2017.2773419. S2CID  3298960. تم الاسترجاع في 1 فبراير 2021 .
  56. ^ نونيلو، تشيبوزو؛ وونغ، كينام. وو ، يو (يناير 2019). “الميكروفونات القلبية/الهيدروفونات في ثالوث متعامد ومترابط – جهاز تشكيل شعاع قابل للتوجيه بدون خطأ في توجيه الشعاع”. مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 145 (1): 575-588. بيب كود :2019ASAJ..145..575N. دوى :10.1121/1.5087697. بميد  30710946. S2CID  73422758 . تم الاسترجاع في 1 فبراير 2021 .
  57. ^ US 4361736، Long، Edward M. & Wickersham، Ronald J.، "عملية تسجيل الضغط والجهاز"، نُشر في 1982-11-30 
  58. ^ "ميكروفون التاج المختلف" (PDF) . Crown Audio. مؤرشف من الأصل (PDF) في 10 مايو 2012.
  59. ^ أنظمة الوسائط المتعددة – دليل الخصائص الموصى بها للواجهات التناظرية لتحقيق التوافق (تقرير فني). IEC. 61938:2013 . تم الاسترجاع في 19 يوليو 2023 .
  60. ^ abc "هل يجب أن أطابق معاوقة الميكروفون مع جهاز المزج الخاص بي؟". خدمة وإصلاح Shure . Shure. 23 مايو 2022. تم الاسترجاع في 27 يونيو 2022 .
  61. ^ روبرتسون، إيه إي: "الميكروفونات"، مطبعة إليف لهيئة الإذاعة البريطانية، 1951-1963
  62. ^ Eargle, John ; Foreman, Chris (2002). هندسة الصوت لتعزيز الصوت. ميلووكي: شركة هال ليونارد. ص. 66. ISBN 978-0-634-04355-0.
  63. ^ معدات نظام الصوت – الجزء الرابع: الميكروفونات (تقرير فني). IEC. 12 سبتمبر 2018. 60268-4:2018 . تم الاسترجاع في 19 يوليو 2023 .
  64. ^ معيار IEC 61672 وANSI S1.4
  65. ^ IEC 61094
  66. ^ "Joerg Wuttke – Microphones and Wind". FilmeBase.pt . تم الاسترجاع في 3 يونيو 2024 .
  67. ^ "Rycote Cyclone". Rycote.com . تم الاسترجاع في 3 يونيو 2024 .

قراءة إضافية

  • كوربيت، إيان. ميكروفون: الميكروفونات وتقنيات الميكروفون وتأثيرها على المزيج النهائي . مطبعة سي آر سي، 2014.
  • إيرجل، جون. كتاب الميكروفون . تايلور وفرانسيس، 2004.
  • "اختراع الميكروفون"، منظور تاريخي، مجلة ساينتفك أمريكان ، 13 يوليو 1878، ص 16
يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعلقة بـالميكروفونات .
  • معلومات وصور ومقاطع صوتية من الميكروفونات القديمة
  • تحويل حساسية الميكروفون - ديسيبل ري 1 فولت/باسكال وعامل النقل ملي فولت/باسكال
  • قاعدة بيانات قابلة للبحث عن المواصفات ومعلومات المكونات من أكثر من 1000 ميكروفون
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ميكروفون&oldid=1252956106"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate