En
mikrofon
(i vardagligt tal aven kallad
mick
) ar en
sensor
eller
transducer
som omvandlar
ljud
till
elektriska signaler
. Mikrofoner anvands inom manga omraden som
telefoner
,
bandspelare
,
konserter och andra liveframtradanden
,
studioinspelningar
,
radio
- och
TV
-sandningar,
karaokesystem
,
horapparater
,
filminspelningar
,
komradio
,
akustiska
matningar och
rostigenkanning
.
Det finns manga typer av mikrofoner, men idag indelas mikrofoner huvudsakligen i tva kategorier; dynamiska mikrofoner och kondensatormikrofoner. Bada dessa typer genererar signaler fran forandringar i
lufttrycket
.
For att kunna tala infor stora folkmassor, var det nodvandigt med nagon slags volymokning av den manskliga rosten. De tidigaste enheterna som anvandes for detta var akustiska megafoner. Nagra av de forsta exemplaren, i antikens Grekland ca ar 50 f.Kr., var teatermasker med hornliknande munoppningar som akustiskt forstarkte rosten pa skadespelarna i amfiteatrar.
[
1
]
Mikrofonen var nodvandig for att
telefonin
skulle kunna inforas.
Emile Berliner
uppfann den allra forsta mikrofonen den
4 mars
1877
, men den forsta anvandbara varianten uppfanns av
Alexander Graham Bell
. Flertalet av konstruktionerna utvecklades av
Bell Laboratories
.
En kondensatormikrofon bestar av tva elektriskt ledande
kondensatorplattor
- den ena fast, den andra rorlig ? mellan vilka ett
elektriskt falt
byggs upp med hjalp av en palagd
spanning
. Nar den rorliga plattan (
membranet
) vibrerar i takt med ljudvagen andras avstandet mellan plattorna och darmed
kapacitansen
. Kapacitansandringarna kan sedan omvandlas till en elektrisk signal. Eftersom membranet kan goras extremt tunt och latt blir foljsamheten mycket god och signalen darfor av mycket hog kvalitet. Kondensatormikrofonen ar dyr, omtalig och anvands framst i inspelningssammanhang och i matteknik.
En elektretmikrofon ar till principen en kondensatormikrofon dar den yttre spanningsmatningen ersatts av material med permanent
elektrisk laddning
? sa kallade
elektreter
. Mikrofontypen utvecklades av
Bell Laboratories
1962
och anvandes tidigare framst i applikationen dar lagt pris och sma yttermatt ar onskvarda, men blir allt vanligare aven i studiomikrofoner. Ofta kombineras mikrofonkapseln med en forstarkarkrets for att oka signalstyrkan och anpassa
impedansen
.
I en dynamisk mikrofon (av
elektrodynamisk
) omvandlas ljudvagorna till elektriska signaler genom att ett membran med en elektrisk spole ror sig i ett fast magnetfalt. Mikrofonen blir darfor robust och tal hoga ljudtryck, men pa grund av hogre vikt i det rorliga systemet (membran och spole) klarar den snabba forlopp (transienter) och hoga
frekvenser
samre an kondensatormikrofonen. En dynamisk mikrofon ar talig och palitlig och anvands framst i
PA
-system och i kommunikationsanlaggningar.
En bandmikrofon fungerar som en dynamisk mikrofon med den skillnaden att membranet (ett tunt, platt band av metall) ror sig i ett
magnetfalt
istallet for att behova flytta en spole. Att membranet ar avsevart lattare gor att den kan aterge
transienter
mer korrekt. Dess riktningskarakteristik ar pa grund av konstruktionen atta-formad. Den inducerade spanningen i membranet ar trots starka magneter ytterst svag och mikrofonen staller darfor hoga krav pa ovrig utrustning i inspelningskedjan. Den ar ganska omtalig och kanslig for vind och anvands darfor oftast i inspelningssammanhang inomhus.
Fordelarna med bandmikrofoner nar de introducerades var att det tunna bandet hade mycket hogre naturliga resonansfrekvenser an membran i redan existerande mikrofoner, ovanfor det horbara frekvensspektat, sa den hade en plattare respons vid hogre frekvenser. Utgangsspanningen pa aldre bandmikrofoner ar oftast ganska lag i jamforelse med dynamiska mikrofoner och step-up-transformatorer anvands for att hoja utgangsspanningen och utgangsimpedansen. Moderna bandmikrofoner lider dock inte av detta problem pa grund av utvecklade magneter och mer effektiva transformatorer, vilket leder till att de har utgangsnivaer som overstiger vanliga dynamiska mikrofoners.
[
2
]
Kristallmikrofonen var forr vanlig i enklare sammanhang. Den byggde pa att membranet var mekaniskt kopplat till en
piezoelektrisk
kristall ? det vill saga en kristall som avger en elektrisk spanning nar den utsatts for tryck. Kristallmikrofoner var billiga och enkla med tamligen blygsam ljudkvalitet.
Kolkornsmikrofonen var den forsta mikrofontyp som fick praktisk anvandning ? till exempel i de forsta
telefonsystemen
. Uppfunnen av uppfinnaren
Thomas Alva Edison
, men
Alexander Graham Bell
fick patenten da han var den forsta som gjorde en patentanmalan pa uppfinningen av telefonen. Bells elektromagnetiska mikrofon var dock inte lika anvandbar som en annan telefon skapad av
Antonio Meucci
. Den bestar av
kolpulver
i en sluten kapsel och ett fran kapseln isolerat membran.
Resistansen
hos kolpulvret varierar med trycket nar membranet ror sig, och laggs en spanning mellan kapseln och membranet kommer
strommen
genom mikrofonen att variera i takt med ljudvagen. Kvaliteten ar lag med begransat
frekvensomfang
och mycket brus och kolkornsmikrofonen har i telefoner numera ersatts av framst elektretmikrofoner.
De flesta moderna kondensator- och i vissa fall bandmikrofoner far sin stromforsorjning via sa kallad fantommatning, vilket gor att de inte behover interna batterier, externa batteripack eller individuella stromadaptrar for att fungera. Fantommatning fungerar sa att en positiv spanning pa 48 V tillfors ledarna i en balanserad kabel till kondensatorkapseln och forforstarkaren. Spanningen ar distribuerad genom resistorer med identiska varden, sa att ingen skillnad uppstar mellan de tva signalledarna.
[
3
]
Mikrofoner har olika grader av riktverkan, alltsa hur kanslig mikrofonen ar for ljud fran olika riktningar. Man brukar askadliggora detta grafiskt i diagram, karakteristikor. Har tanker man sig att mikrofonen ar placerad i centrum och med sin framsida riktad uppat i diagrammet.
|
|
|
|
|
Rundtagande
|
Njure
|
Superkardioid
|
Attakopplad
|
Shotgun
|
- Rundtagande
,
omni
(eng.
omnidirectional
) eller
kula
, ar lika kanslig i alla riktningar. En rundtagande mikrofon fungerar genom att mata tryckforandringar i luften. Oftast ar mikrofoner i mobiltelefoner rundtagande. Vanligen ar aven de mikrofoner man kan se i TV rundtagande, sa kallade myggmikrofoner. Rundtagande mikrofoner ar relativt okansliga bade for vinddrag och stomljud.
[
4
]
- Kardioid
,
njure
eller bara
riktad mikrofon
, ar en mikrofon som framst tar upp ljud framifran. I
PA-sammanhang
ar denna typ av mikrofon vanlig eftersom den gor det lattare att undvika
rundgang
. De flesta handhallna mikrofoner ar av denna typ. Aven i inspelningsstudion ar denna riktverkan den vanligaste. De inre delarna av mikrofonerna ar den primara kallan som anger mikrofonens riktningskaraktaristik. En kardioid fungerar genom att kombinera ett tryckupptagande membran (omni) och ett tryckrelativt membran (atta).
[
5
]
- Superkardioid
eller
supernjure
ar en typ av riktad mikrofon med kraftigare riktning, som dock tar upp nagot mer ljud bakifran an vad den rena kardioidmikrofonen gor.
[
6
]
- Attakopplad upptagning
eller bara
atta
, tar upp lika mycket ljud bakifran som framifran, men mindre fran sidorna. Karakteristiken ritad pa bild ser ut som en atta, darav namnet. Bandmikrofoner har typiskt den har karakteristiken. Mikrofonen reagerar pa luftens hastighet vilket gor att den ar kanslig for luftdrag och aven for stomljud. Typen ar relativt ovanlig och anvands, utover bandmikrofonerna, framst i stereouppsattningarna MS-stereo och Blumlein-stereo.
- Shotgun
, denna typ av mikrofon utfors med ett langt ror,
interferensror
, med slitsar pa sidorna placerat framfor mikrofonkapseln. Interferensroret, som kan vara fran 10 centimeter upp mot en meter langt, slacker ut ljud som infaller fran sidorna med hjalp av
interferens
. Shotgunmikrofoner anvands bland annat vid filminspelning utomhus och
ljudeffektsinspelningar
. Da dessa mikrofoner tar upp ganska mycket ljud bakifran ar det omtvistat hur effektiva dessa mikrofoner ar i praktiken, och vissa tillverkare avstar fran att tillverka dem.
- For annu hogre riktverkan finns
paraboliska mikrofoner
, dar det i annu hogre grad kravs att man siktar pa objektet som ska upptas. Paraboliska mikrofoner anvands till exempel for inspelning av fagelsang eller andra naturljud.
Studiomikrofoner har ibland omstallningsbar karakteristik som kan vara mer eller mindre steglost valbar fran atta over njure till rundtagande. En vanlig losning for att uppna detta ar att mikrofonkapseln bestar av tva membran rygg mot rygg som var och en har karaktar av njure. Genom att blanda signalen elektriskt kan mikrofonen da uppna attakopplad upptagning genom att subtrahera signalerna respektive omni genom att addera signalerna. Lagen daremellan uppnas genom att blanda i olika proportioner.
Riktverkan hos mikrofoner beror aven pa ljudets frekvens, som exempel ar de flesta rundtagande mikrofoner egentligen bara helt rundtagande for lagre frekvenser.
Hos riktade mikrofoner (inte hos rundtagande) beror frekvensgangen, mikrofonens kanslighet vid olika frekvenser, pa avstandet till ljudkallan. Detta kallas proximityeffekten och innebar i princip att ju namare den riktade mikrofonen kommer till ljudkallan desto mer bas kommer mikrofonen att ta upp.
For att ta upp ljud i
stereo
kravs atminstone tva mikrofoner, alternativt tva membran i en mikrofon (en sa kallad stereomikrofon). Manniskans horsel och hjarna kan avgora ljudkallors riktning med hjalp av
intensitetsskillnader
(nagot later starkare i det ena orat an i det andra), genom
tidsskillnader
eller
fasskillnader
samt frekvensinnehall i det som traffar oronen (mycket av diskanten forsvinner i det dolda orat da ljud traffar huvudet fran sidan). Tids- eller fasskillnader uppstar nar ljud nar det ena orat lite senare an det andra. For att aterge detta anvander man tva eller flera mikrofoner placerade pa ett visst avstand fran varandra och/eller riktade at olika hall. Olika stereotekniker ger olika bredd och djup at ljudbilden.
Ett begrepp som ofta anvands ar
monokompatibilitet
, vilket avser hur bra ljudet later efter att man slagit ihop de tva kanalerna till en (
mono
). Strikt talat ar fa stereotekniker fullstandigt monokompatibla, men inspelningar av till exempel
klassisk musik
gors anda ofta pa ett inte helt monokompatibelt vis eftersom stereolyssning antas vara det vanligaste.
- A/B-stereo
ar en stereoteknik dar tva rundtagande mikrofoner stalls pa ett visst avstand fran varandra, vanligtvis cirka en halv meter men i vissa fall upp till flera meter. Denna teknik ger en mycket bred stereobild. Nackdelen ar att monokompatibiliteten inte ar speciellt bra, da fasskillnaden mellan de tva signalerna kan vara mycket stor pa grund av det stora avstandet mellan mikrofonerna. Vid mono uppstar den s.k.
kamfiltereffekten
, dar ljudet slacks ut pa flera stallen i frekvensspektrat.
- ORTF
uppfanns pa 1960-talet vid davarande
Office de radiodiffusion television francaise
(
ORTF
, franska radion och televisionen) och anvander tva kardioidmikrofoner placerade i 110 graders vinkel med ett avstand pa 17 cm mellan kapslarna. Denna teknik ger bade intensitets- och tidsskillnader och nagorlunda god monokompatibilitet. Det finns ett antal andra standardiserade uppstallningar med andra avstand eller vinklar, till exempel DIN och NOS.
- Vid
X/Y-stereo
star tva mikrofoner sa nara varandra som mojligt men i 90 graders vinkel, 45 grader mot mitten. X/Y-tekniken ger i princip inga tidsskillnader alls mellan de bada kanalerna. Darfor bestams stereobilden enbart av intensitetsskillnader mellan signalerna, och uppfattas inte som sarskilt djup. X/Y-tekniken ger mycket god monokompatibilitet. Stereobredden kan justeras genom att andra vinkeln mellan mikrofonerna.
[
7
]
- MS-Stereo
ar en variant dar ljudet delas upp i en mittkanal (M) och en sidokanal (S). S-signalen mixas in med M-signalen till en stereokanal och fordelen ar att det gar att styra det stereodjup som onskas, aven i efterhand. Den mellersta mikrofonen, som kan vara rundtagande eller riktad, star rakt fram medan den andra, sidomikrofonen ar en attakopplad mikrofon som star 90-grader mot mittmikrofonen. Tekniken ger god monokompatibilitet, nagot battre stereodjup an XY-tekniken och i princip inga tidsskillnader mellan kanalerna. Genom att MS-stereo behover avkodning ("MS-decoder") kan den i vissa tillampningar vara svarare att anvanda.
[
8
]
- Panorerade mikrofoner
. Flera mikrofoner som sprids ut pa ensemblen, och panoreras ut i ljudbilden pa
mixerbordet
. Denna metod ar ganska vanlig i popularmusik.
- Blumlein
-stereo
ar tva attakopplade mikrofoner som star 90 grader i forhallande mot varandra. Liknar XY-stereo, men dar karaktaristiken pa bild liknar en blomma istallet for att endast vara riktad framat.
[
9
]
- Konsthuvudstereo
(se
Charlin
) anvander ett konstgjort huvud med mikrofoner som ar placerade dar trumhinnorna sitter i det manskliga orat. Denna teknik ger i
horlurar
en mycket verklig och trovardig stereobild medan den mojligen inte ar lika effektiv i hogtalare.
- Decca-trad
ar stereoteknik som borjade anvandas pa 1950-talet och ar idag mycket vanlig inspelningsteknik vid inspelning av
orkestrar
. Tekniken anvander sig av bade tid- och amplitudparametrar for skapa en sammanhallen stereobild. Decca-tradet bestar av tre stycken rundupptagande mikrofoner som ar placerad foljande: tva stycken med 180 cm mellan sig och sedan en 90 cm framfor.
[
10
]
Mikrofonerna placeras pa ungefar 3 - 3,6 meters hojd och de bildar pa sa vis en triangelform uppe i luften. Vanligen satter man denna mikrofonuppsattning ovanfor eller strax bakom
dirigenten
i en orkester.
De inre delarna av mikrofonerna ar den primara kallan som anger mikrofonens riktningskaraktaristik. Ett tryckupptagande membran (omnidirektionellt) reagerar mot tryckforandringar fran alla riktningar. Ett tryckrelativt membran (atta) reagerar bast mot tryckforandringar fran dess fram- och baksida och samst fran sidorna. nar man kombinerar dessa tva membran far man en njurform som resultat.
Ett pop-filter ar ett anti-pop och bullerskydd som anvands pa mikrofoner, oftast i inspelningsstudior. Det anvands for forhindra pop- och puffljud orsakade av den mekaniska paverkan som uppstar nar en stor mangd luft ror sig snabbt in i mikrofonen under inspelat tal eller sang. Det haller aven borta fukt fran sjalva mikrofonen vilket annars kan orsaka mogeltillvaxt. Dessutom skyddar ett pop-filter mot ansamling av saliv pa mikrofonen. Saltet i manniskans saliv ar fratande och saledes kan anvandandet av ett pop-filter forlanga livslangden pa mikrofonen.
[
11
]
En vanlig anslutningskabel for studiomikrofoner ar
XLR-kontakten
. Enklare och billigare mikrofoner for hemmabruk ansluts manga ganger med en
tele-
eller
minitelekabel
.
En USB-mikrofon ar en mikrofontyp med digital utsignal som ansluts direkt till
datorer
eller andra enheter med hjalp av en
USB
-kontakt.
- Wikimedia Commons har media som ror
Mikrofon
.