Звук - удивительная вещь. Все различные шумы, которые мы слышим, вызваны незначительными перепадами давления в воздухе вокруг нас. Самое замечательное в этом то, что воздух так хорошо — и так точно — передает эти изменения давления на относительно большие расстояния.
Если вы читали, как работают компакт-диски, вы узнали о самом первом микрофоне. Это была металлическая диафрагма, прикрепленная к игле, и этой иглой на куске металлической фольги был нанесен рисунок. Перепады давления в воздухе, возникающие, когда кто-то говорит в направлении диафрагмы, перемещают диафрагму, которая перемещает иглу, которая затем записывает на пленку. Позже, когда иглу снова водили по фольге, вибрации, возникающие на фольге, приводили в движение диафрагму и воспроизводили звук. Тот факт, что эта чисто механическая система работает, показывает, какую энергию могут иметь колебания в воздухе.
Все современные микрофоны пытаются выполнять то же самое, что и оригинальные, но делают это электронным способом, а не механическим. Микрофон хочет улавливать различные волны давления в воздухе и преобразовывать их в различные электрические сигналы. Для выполнения этого преобразования обычно используется несколько различных технологий.
10: Жидкостный микрофон
Жидкостные микрофоны, изобретенные Александром Грэмом Беллом и Томасом Уотсоном, были одними из первых разработанных работающих микрофонов, и они были предшественниками того, что позже стало конденсаторным микрофоном. В ранних жидкостных микрофонах использовалась металлическая чашка, наполненная водой и серной кислотой. На чашку надевалась диафрагма с помощью иглы на приемной стороне диафрагмы. Звуковые волны заставляют иглу двигаться в воде. К игле подводился небольшой электрический ток, который модулировался звуковыми колебаниями. Жидкостный микрофон никогда не был особенно функциональным устройством, но он представляет собой отличный научный эксперимент.
9: Углеродный микрофон
В самом старом и простом микрофоне используется углеродная пыль. Эта технология использовалась в первых телефонах и до сих пор используется в некоторых телефонах. Углеродная пыль имеет тонкую металлическую или пластиковую диафрагму с одной стороны. Когда звуковые волны попадают на диафрагму, они сжимают углеродную пыль, что изменяет ее сопротивление. При пропускании тока через углерод изменяющееся сопротивление изменяет величину протекающего тока. Они по-прежнему используются в горнодобывающей промышленности и химическом производстве, поскольку более высокое напряжение в сети может вызвать взрывы.
8: Волоконно-оптический микрофон
Волоконно-оптические системы, в которых для передачи информации используются сверхтонкие стеклянные нити вместо традиционных металлических проводов, в последние годы произвели революцию в области телекоммуникаций, включая микрофонные технологии. Итак, в чем проблема? В отличие от обычных микрофонов, которые часто бывают большими и передают электрический сигнал, волоконно-оптические микрофоны могут быть чрезвычайно маленькими, и их можно использовать в электрически чувствительных средах. Они также могут быть изготовлены без использования металла, что делает их очень полезными в магнитно-резонансной томографии ( MRI ) и других ситуациях, когда проблемой являются радиочастотные помехи.
7: Динамический микрофон
В динамическом микрофоне используются преимущества эффектов электромагнита. Когда магнит проходит мимо провода (или мотка проволоки), магнит вызывает протекание тока в проводе. В динамическом микрофоне диафрагма перемещает либо магнит, либо катушку, когда звуковые волны ударяются о диафрагму, и это движение создает небольшой ток. Этот тип микрофона лучше всего размещать рядом с вокалистом или инструментом, и он обычно улавливает звук не более чем на расстоянии фута.
Современный динамический микрофон - это то, что, вероятно, представляет себе большинство людей, когда они думают о микрофоне с тонким трубчатым корпусом и круглой записывающей головкой сверху. Их очень часто можно увидеть на концертах живой музыки и в караоке, потому что они обеспечивают баланс надежности, портативности и качества звука.
6: Электретный микрофон
Электретные микрофоны являются одними из наиболее широко используемых микрофонов на Земле. Поскольку электретные микрофоны дешевы и относительно просты, они используются в сотовых телефонах, компьютерах и гарнитурах громкой связи. Электретный микрофон - это тип конденсаторного микрофона, в котором внешний заряд заменен электретным материалом, который по определению находится в постоянном состоянии электрической поляризации. Они также полезны в производстве документальных фильмов и новостей в качестве крошечных микрофонов "с лацканами", которые можно незаметно разместить на одежде собеседника.
5: Ленточный микрофон
В ленточном микрофоне тонкая лента - обычно алюминиевая, дюралюминиевая или нанопленочная — подвешена в магнитном поле. Звуковые волны перемещают ленту, что изменяет ток, протекающий через нее. Ленточные микрофоны являются двунаправленными, что означает, что они улавливают звуки с обеих сторон микрофона.
RCA PB-31 был одним из первых ленточных микрофонов. Он был выпущен в 1931 году и изменил индустрию аудио и радиовещания, поскольку установил новый стандарт четкости звука. Несколько других производителей микрофонов создали аналогичные модели, в том числе BBC-Marconi Type A и ST & C Coles 4038.
Эти микрофоны вышли из моды после первых дней радио и были узурпированы динамическими и конденсаторными моделями, потому что ситцевая лента внутри делала их чрезвычайно хрупкими. Один из них может запросто потребовать ремонта после одного неудачного столкновения с техником. Современные звукозаписывающие студии по-прежнему время от времени используют ленточные микрофоны, когда хотят записать трек с аутентичным "винтажным" звучанием.
4: Лазерный микрофон
Лазерный микрофон работает, улавливая колебания плоскости, например, оконного стекла, и передавая сигнал обратно на фотоприемник, который преобразует отраженный лазерный луч в аудиосигнал. Когда звук попадает на оконное стекло, оно изгибается и вызывает изгиб лазерного луча, который может быть преобразован в звук с помощью фотоэлемента. В последние годы ученые разрабатывали новый тип лазерного микрофона, который работает путем пропускания дыма через лазерный луч, направленный на фотоэлемент, который затем преобразуется в звуковой сигнал. Этот тип не подходит для обычной записи звука, например музыки, но отлично подходит для шпионажа, поскольку лазер может тайно отслеживать звук на больших расстояниях.
3: Конденсаторный микрофон
Конденсаторный микрофон по сути представляет собой конденсатор, одна пластина которого движется в ответ на звуковые волны. Движение изменяет напряжение конденсатора, и эти изменения усиливаются для создания измеримого сигнала. Конденсаторным микрофонам обычно требуется небольшая батарейка для обеспечения напряжения на конденсаторе. Многие современные конденсаторные микрофоны потребительского класса также могут получать питание от USB-подключения к вашему компьютеру.
Конденсаторные микрофоны часто используются в студиях звукозаписи. Существует две разновидности конденсаторных микрофонов: с большой диафрагмой и с малой диафрагмой. Устройства с большой диафрагмой популярны для вокала и инструментов с большим количеством басов или средних частот. В то время как микрофоны с маленькой диафрагмой более компактны и улавливают высокочастотные звуки, такие как струнные инструменты или тарелки.
2: Микроэлектромеханический микрофон
Микроэлектромеханический микрофон (сокращенно MEMS) является развитием электретной конструкции и начинает заменять ее в некоторых сотовых телефонах и гарнитурах. MEMS-микрофон можно сделать даже меньше электретного, всего несколько миллиметров в ширину. В этом крошечном пространстве находится микрочип, содержащий механическую звуковую диафрагму, конденсатор для передачи звука, собранного в виде электрического тока, усилитель для усиления сигнала этого тока и цифровой преобразователь для преобразования его в аудиоданные, которые могут использоваться смартфонами и компьютерами.
1: Кристальный микрофон
Некоторые кристаллы меняют свои электрические свойства по мере изменения формы (см. Как работают кварцевые часы для одного примера этого явления). Прикрепляя диафрагму к кристаллу, кристалл будет создавать сигнал, когда звуковые волны ударяются о диафрагму. Производство этих микрофонов было очень дешевым, и поэтому они находили применение в бюджетных приложениях на протяжении всего 20 века. Однако качество звука оставляло желать лучшего, в результате чего их заменили современными конденсаторными и динамическими микрофонами. В настоящее время кристаллические микрофоны используются в основном для мониторинга, а также для автомобильных передатчиков и датчиков.
Как вы можете видеть, практически все мыслимые технологии были использованы для преобразования звуковых волн в электрические сигналы. Единственное, что больше всего объединяет, - это диафрагма, которая собирает звуковые волны и создает движение в любой технологии, используемой для создания сигнала.
Звуковые паттерны
Каждая модель микрофона поставляется с определенной звуковой схемой, также называемой полярностью микрофона. Проще говоря, звуковой паттерн - это направление и расстояние, с которого микрофон будет улавливать звук, и каждый паттерн подходит для соответствующего приложения. Например, микрофоны с кардиоидным рисунком идеально подходят для записи живых выступлений, не улавливая слишком большого шума толпы. Многие портативные микрофоны, используемые для усиления вокала, представляют собой кардиоидные микрофоны.
Не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях! Если вам понравился этот пост, не забудьте поставить лайк и поддержать подпиской на наш канал, чтобы не пропустить новые интересные статьи.
P.S. автору будет приятно:)
