Τα μικρόφωνα είναι εργαλεία που η λειτουργία τους βασίζεται στους νόμους της μηχανικής και του ηλεκτρισμού. Παίρνουν μηχανική ενέργεια από τον παλμό του ηχητικού κύματος και την μετατρέπουν σε ηλεκτρικό ρεύμα. Μετατρέπουν το ηχητικό κύμα (sound) σε ηχητικό σήμα (audio).
Η λειτουργία του μικροφώνου
Ένα βασικό εξάρτημα ενός μικροφώνου είναι το διάφραγμα. Αυτό είναι μια λεπτή πλάκα από υλικό ευαίσθητο στις δονήσεις που δέχεται από την πίεση που δημιουργεί ένα ηχητικό κύμα. Όταν το διάφραγμα συντονίζεται από τα ηχητικά κύματα που πέφτουν επάνω του –και με τη βοήθεια μιας ηλεκτρονικής διάταξης που λέγεται κάψουλα– αντιγράφει τις ενεργειακές διακυμάνσεις του ηχητικού κύματος και τις μετατρέπει σε ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο είναι το ηχητικό σήμα που παίρνουμε από την έξοδο του μικροφώνου. Η κάψουλα και το διάφραγμα βρίσκονται προστατευμένα σε μια ειδικά σχεδιασμένη θήκη, που δίνει και την εξωτερική μορφή στο μικρόφωνο.
Είδη μικροφώνων
Ανάλογα με την τεχνολογία κατασκευής της κάψουλας, το υλικό και το μέγεθος του διαφράγματος ή το σχήμα του, το κάθε μικρόφωνο έχει τα δικά του τεχνικά χαρακτηριστικά που το κάνουν κατάλληλο για διαφορετικών απαιτήσεων ηχογραφήσεις. Για παράδειγμα, άλλα μικρόφωνα είναι καταλληλότερα για κοντινές ηχογραφήσεις κι άλλα για μακρινές. Άλλα για ηχογραφήσεις εγχόρδων κι άλλα για ηχογραφήσεις κρουστών. Υπάρχουν μικρόφωνα κατάλληλα για ηχογράφηση σε θορυβώδες περιβάλλον ή για ηχογράφηση πολύ αδύνατων ήχων κι άλλα για ηχογράφηση σε ελεγχόμενες ακουστικά συνθήκες όπως στο studio. Για να καταλάβουμε τί είδος μικροφώνου θα χρειαστούμε στις διαφορετικές συνθήκες ηχογράφησης, θα βοηθούσε να αντιληφθούμε τις διαφορές των μικροφώνων τη δομή και την εξωτερική τους μορφή. Διαφορές, ανάλογα με τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που προδίδουν στον καταγραφόμενο ήχο και ανάλογα με την τεχνολογία που χρησιμοποιούν για να μετατρέψουν το ηχητικό κύμα σε ηχητικό σήμα.
Κριτήρια για την επιλογή μικροφώνου είναι: οι συνθήκες που επικρατούν κατά τη διάρκεια της ηχογράφησης και η ποιότητα–ιδιαιτερότητες του ήχου που πρόκειται να ηχογραφηθεί.
Ως προς τη δομή και κατασκευή
Διαφορετικοί τύποι και σχήματα της θήκης (που περικλείει την κάψουλα και το διάφραγμα), μπορούν να κάνουν το μικρόφωνο καταλληλότερο για διαφορετικές χρήσεις. Το μέγεθος, η δυνατότητα στήριξης, η ευπάθεια του μικροφώνου, η μηχανική αντοχή του στα κτυπήματα ή και στις συνθήκες υγρασίας, ο τύπος του καλωδίου σύνδεσης είναι σημαντικά κριτήρια επιλογής ανάλογα με τις συνθήκες κάτω από τις οποίες καλείται να λειτουργήσει. Ο τύπος και το σχήματα της θήκης, μπορούν επίσης να παρέμβουν στον τρόπο που φτάνει ο ήχος στο διάφραγμα και να επηρεάσουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ηχητικού σήματος (ένταση, συχνότητα, κατευθυντικότητα).
Από αριστερά προς τα δεξιά: δυναμικά, πυκνωτικά, ταινίας και πιεζοηλεκτρικά μικρόφωνα.
Ως προς την τεχνολογία μετατροπής
Διαφορετικοί τύποι capsules των μικροφώνων χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες για να μετατρέψουν sound σε audio, δίνοντας στο ηχητικό σήμα διαφορετικές ποιότητες/δυνατότητες. Με κριτήριο τις τεχνολογίες που εφαρμόζονται στη λειτουργία της κάψουλας, τα πιο κοινά είδη μικροφώνων που προορίζονται για μουσική χρήση είναι: τα δυναμικά (dynamic), τα πυκνωτικά (condenser), τα μικρόφωνα ταινίας (ribbon) και τα πιεζοηλεκτρικά (piezo).
Ηχητικές ποιότητες
Πέρα από το σχήμα και την δομή, αυτό που μας ενδιαφέρει όταν πρόκειται να επιλέξουμε ένα μικρόφωνο, είναι τα χαρακτηριστικά που καθορίζουν την παραγόμενη ποιότητα του ηχητικού σήματος. Η δυνατότητα/ευαισθησία του μικροφώνου να αντιλαμβάνεται τον ήχο ανάλογα:
- με τον προσανατολισμό του μικροφώνου στο χώρο (κατευθυντικότητα),
- με την συμπεριφορά του μικροφώνου στις διαφορετικές εντάσεις (δυναμική ευαισθησία) και
- με την ευαισθησία του μικροφώνου στις διαφορετικές συχνότητες (συχνοτική ευαισθησία).
Η κατευθυντικότητα και ο τρόπος που αντιλαμβάνεται το χώρο. Αυτή την πληροφορία την δίνει ο κάθε κατασκευαστής, με ένα τυποποιημένο γράφημα που βρίσκεται στο έντυπο που συνοδεύει τη συσκευασία του μικροφώνου και ονομάζεται πολικό διάγραμμα (polar pattern).
Υπερ-καρδιοειδές (δεξιά) και καρδιοειδές (αριστερά) πολικό διάγραμμα.
Το καρδιοειδές (cardioid) πολικό διάγραμμα, περιγράφει ένα μικρόφωνο που ευαισθητοποιείται στον ήχο κυρίως από την μπροστινή πλευρά του διαφράγματος και σε μικρότερο βαθμό από τις πλευρές. Το υπερ-καρδιοειδές (hyper-cardioid) πολικό διάγραμμα, διαφέρει από το απλό καρδιοειδές στο γεγονός οτι ευαισθητοποιείται και από την πίσω πλευρά του διαφράγματος. Αυτή η πίσω ευαισθησία το κάνει καταλληλότερο για περιπτώσεις που θέλουμε να ηχογραφήσουμε και στοιχεία του χώρου στον οποίο βρίσκεται η κύρια ηχητική πηγή, αλλά το καθιστά δυσλειτουργικό για την περίπτωση ενός τραγουδιστή επί σκηνής, μπροστά σε ένα monitor.
XΡΗΣΕΙΣ: Λόγω της μικρής πλευρικής ευαισθησίας, χρησιμοποιούνται συνήθως για φωνή ή μεμονωμένα όργανα επί σκηνής, στα ξεχωριστά κομμάτια (snare, tom, hat… κλπ) μιας drumset και γενικά όπου χρειάζεται να αποφευχθούν ήχοι που δεν προέρχονται από το σημείο στο οποίο στοχεύει το διάφραγμα.
Πανκατευθυντικό (αριστερά) και αμφίδρομο (οχτάρι) (δεξιά) πολικό διάγραμμα.
Το πανκατευθυντικό (omni directional) πολικό διάγραμμα, περιγράφει ένα μικρόφωνο που ευαισθητοποιείται στον ήχο ομοιόμορφα, από οποιαδήποτε κατεύθυνση κι αν προέρχεται.
XΡΗΣΕΙΣ: Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που θέλουμε να καταγράψουμε τον ήχο με την αίσθηση του χώρου στον οποίο συμβαίνει, καταγράφοντας και τις αντανακλάσεις του περιβάλλοντος χώρου από όλες τις κατευθύνσεις. Χρησιμοποιούνται επίσης σε περιπτώσεις όπου η θέση του μικροφώνου πρέπει να μείνει σταθερή, ενώ η πηγή του ήχου κινείται (θέατρο, τηλεοπτικές εκπομπές).
Το «Οχτάρι» ή αμφίδρομο (bi-directional / figure eight) πολικό διάγραμμα, περιγράφει ένα μικρόφωνο που ευαισθητοποιείται εξίσου στον ήχο που δέχεται τόσο από την μπροστινή όσο και από την πίσω πλευρά, αλλά όχι από τα πλαϊνά του διαφράγματος.
XΡΗΣΕΙΣ: χρησιμοποιείται σε ηχογραφήσεις πεδίου (field recording) και σε συνδυασμό με ένα πανκατευθυντικό (omni directional) μικρόφωνο, υλοποιείται μια ιδιαίτερη τεχνική (MS) για να αποδοθεί η στερεοφωνία με έναν ιδιαίτερο τρόπο. Βέβαια, χρησιμοποιείται και σε κάθε άλλη περίπτωση όπου είναι επιθυμητό στην ηχογράφηση τέτοιου τύπου πολικό διάγραμμα.
Κατευθυντικό (shotgun) πολικό διάγραμμα και μικρόφωνο.
Το κατευθυντικό (shotgun) πολικό διάγραμμα, περιγράφει ένα μικρόφωνο που ευαισθητοποιείται κυρίως στη μπροστινή του πλευρά και έχει αρκετά στενή ζώνη λήψης, ώστε να καταγράφει μόνο το απομακρυσμένο σημείο που στοχεύει το διάφραγμα (κάτι σαν ακουστικό κιάλι-τηλεσκόπιο). Αυτού του τύπου την ευαισθησία, την ενισχύει και το κέλυφος-θήκη που φιλοξενεί το διάφραγμα με την κάψουλα.
XΡΗΣΕΙΣ: Λόγω της στενότητας της περιοχής ευαισθησίας τους, τα μικρόφωνα shotgun χρησιμοποιούνται συνήθως στην τηλεόραση και στον κινηματογράφο, στα γήπεδα και γενικά όταν η πηγή του ήχου είναι απομακρυσμένη και θέλουμε να αποφύγουμε τους περιφερειακούς ήχους.
Διάγραμμα απόκρισης συχνότητας πυκνωτικού μικροφώνου – Oktava 319
Διάγραμμα απόκρισης συχνότητας δυναμικού μικροφώνου – Shure SM-58
Απόκριση συχνότητας (frequency response)
Η συχνοτική ευαισθησία ενός μικροφώνου περιγράφεται με τον όρο απόκριση συχνότητας (frequency response) και αναφέρεται στην διαφοροποίηση της ευαισθησίας με την οποία ανταποκρίνεται το μικρόφωνο σε διαφορετικές συχνοτικές περιοχές του ακουστικού φάσματος. Αυτή την πληροφορία την δίνει κάθε κατασκευαστής, σε ένα τυποποιημένο γράφημα που βρίσκεται στο συνοδευτικό έντυπο που υπάρχει στη συσκευασία του μικροφώνου. Περιγράφει αναλυτικά την διαφοροποίηση της ευαισθησίας του μικροφώνου στις διαφορετικές περιοχές του συχνοτικού φάσματος από 20 Hz έως 20 kHz.
Δυναμική απόκριση ή ευαισθησία (dynamic response – sensitivity)
Ο όρος δυναμική απόκριση ή ευαισθησία, αναφέρεται στην ικανότητα του μικροφώνου να καταγράφει αδύναμους ή από μεγάλη απόσταση ήχους. Ο συντελεστής δυναμικής απόκρισης, περιγράφει την ικανότητα ενός μικροφώνου στο να μετατρέπει τις πιέσεις του ηχητικού κύματος σε ακουστικό σήμα.
Η δυναμική απόκριση ενός μικροφώνου, συνήθως μετριέται σε μονάδες mV/Pa στο 1kHz (millivolts ανά Pascal στο 1 kHz). Όσο υψηλότερη είναι αυτή η τιμή τόσο μεγαλύτερη είναι η ευαισθησία του μικροφώνου σε αδύναμους ήχους (ιδιότητα που που το κάνει κατάλληλο για ηχογράφηση από απόσταση). Ένα μικρόφωνο υψηλής ευαισθησίας χρειάζεται λιγότερη ενίσχυση στη συσκευή του μείκτη ή την εγγραφή. Από την άλλη όμως, ένα πολύ ευαίσθητο μικρόφωνο, θα φτάσει εύκολα τα όρια της παραμόρφωσης του ηχητικού σήματος κατά την εγγραφή δυνατών ήχων.
Πρακτικά κριτήρια επιλογής μικροφώνου
Ένα μικρόφωνο υψηλής ευαισθησίας είναι προτιμότερο για την καταγραφή αδύναμων ήχων και λεπτομέρειας, αλλά είναι ακατάλληλο για ηχογράφηση υψηλών εντάσεων και ιδιαίτερα σε κοντινή απόσταση, γιατί θα φτάσει εύκολα τα όρια της παραμόρφωσης του ηχητικού σήματος.
Τα δυναμικά μικρόφωνα (dynamic) είναι γενικής χρήσης. Σχετικά ανθεκτικά σε τραχύ χειρισμό και κατάλληλα για θορυβώδες περιβάλλον και υψηλά επίπεδα έντασης. Δεν έχουν περίπλοκα ηλεκτρονικά και δεν χρειάζονται μπαταρίες ή εξωτερική τροφοδοσία.
Τα πυκνωτικά μικρόφωνα (condenser), έχουν ισχυρότερο ηχητικό σήμα, είναι πιο ευαίσθητα και ανταποκρίνονται σε περισσότερες λεπτομέρειες και σε υψηλότερες συχνότητες απ’ ότι τα δυναμικά (dynamic). Επίσης έχουν πιο ισορροπημένη δυναμική συμπεριφορά σε όλο το ακουστικό φάσμα. Ένα πυκνωτικό μικρόφωνο είναι καλή επιλογή για εγγραφή σε ελεγχόμενο περιβάλλον ή όπου αλλού χρειάζεται λεπτομέρεια, αλλά δεν είναι ενδεδειγμένα για εγγραφή σε θορυβώδες περιβάλλον και σε πολύ υψηλές εντάσεις. Είναι πιο ευπαθή σε αδέξιους χειρισμούς και απαιτούν ρεύμα τροφοδοσίας ή μπαταρίες για τη λειτουργία τους.
Ο τρόπος και ο χώρος στον οποίο συμβαίνει το ηχητικό γεγονός που θέλουμε να καταγράψουμε, δημιουργούν ιδιαίτερες ακουστικές συνθήκες και η επιλογή του κατάλληλου μικροφώνου είναι σημαντικός παράγοντας για μια αξιόπιστη λήψη ήχου.
