Mikrofoni
MIKROFON je elektroakustični pretvarač koji akustičnu energiju pretvara u električnu.
OSNOVNE (elektro-akustičke) KARAKTERISTIKE MIKROFONA SU:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
princip rada,
fakor pretvaranja (osetljivost),
karakteristika usmerenosti (direktivnost)
frekvencijska karakteristika,
impedansa,
dinamički opseg,
stepen iskorišćenja,
izobličenja
odnos signal – šum.
1. PRINCIP RADA MIKROFONA potrebno je poznavati da bi se mikrofon mogao pravilno upotrebiti.
2. FAKTOR PRETVARANJA (OSETLJIVOST) je veličina koja označava koliko je neki mikrofon
osetljiv na zvučne talase koji do njega dopiru. To je zapravo odnos elektromotorne sile (E) na krajevima
mikrofona i zvučnog pritiska (p) u slobodnom zvučnom polju na mestu gde se nalazi mikrofon. Ako nije
drugačije navedeno osetljivost se uvek odnosi na frekvenciju od 1000Hz i na smer s prednje strane
mikrofona normalno na ravan membrane. Taj dobijeni odnos se naziva transdukcija (T) i često se
izražava u decibelima. T=E/p (napr. 28 mV/Pa). Indeks pretvaranja mikrofona je osetljivost izražena u dB
u odnosu na referentnimikrofon čija je osetljivost 1 V pri zvučnom pritisku od 94 dB (1 Pa) (napr. –31dB).
3. KARAKTERISTIKA USMERENOSTI (DIREKTIVNOST) je jedna vrsta osetljivosti koja pokazuje
kako i koliko osetljivost mikrofona zavisi od ugla pod kojim zvučni talasi dospevaju na mikrofon.
Direktivnost se predstavlja graficki, specijalnim dijagramom kružnog oblika koji nosi naziv – polarni
dijagram. Ceo svet grupiše mikrofone u tri glavne grupe:
neusmereni ili kružni
(omnidirekcionalni)
dvosmerni ili osmični
(bidirekcionalni)
usmereni ili kardioidni
(unidirekcionalni)
Nešto usmerenija karakteristika nosi naziv super-kardioid, još usmereniji hiper-kardioid, i mikrofoni sa
izuzetno jakim usmerenjem ultra-direkcionalni, međutim snimatelji ih u praksi najčešće nazivaju topovi
ili pištolji (shot gun).
1
4. FREKVENCIJSKA KARAKTERISTIKA je jedna vrsta osetljivosti i to osetljivost mikrofona na
različite frekvencije audio spektra. Frekvencijska karakteristika se predstavlja dijagramom koji pokazuje
promenu osetljivosti, izražene u decibelima, u zavisnosti od frekvencije. Frekvencijska karakteristika
zamišljenog idealnog mikrofona, koji bi imao istu osetljivost na svim frekvencijama bila bi prava linija.
5. IMPEDANSA (unutrašnja otpornost) govori o tome kako se mikrofon ponaša kao generator
elektromotorne sile i od velike je važnosti za snimatelja koji će na osnovu tog podatka pravilno povezati
mikrofon sa pojačivačem ili linijskim ulazom na mikseru, izvršiti eventualna prilagođenja i, što je kod
nekih mikrofona veoma važno odabrati odgovarajuću dužinu kabla. Pri tom poželjno je da ulazna
impedansa uređaja na koji se priključuje bude bar tri puta veća od impedanse mikrofona. Tako se na
primer elektrodinamički mikrofoni impedanse 200 Ω (oma) standardno priključuju na ulaz svi studijskih
uređaja za ozvučavanje sa impedansom od 600 Ω. U okviru tehničkih podataka obično se navodirezultat
merenja impedanse na frekvenciji od 1000 Hz. U principu mikrofoni mogu biti sa niskom (50-200 Ω) i
visokom impedansom (50.000 Ω). Niskoomske mikrofone možemo priključiti na prilično dugačak kabl,
a da pri tom ne dođe do čujnih deformiteta u kvalitetu zvuka dok če kabl iste dužine priključen na
visokoomski mikrofon izazvati ozbiljno i vrlo čujno prigušenje visokih frekvencija. Smanjenjem dužine
kabla situacija bi se popravila ali će se zaista zadovoljavajući rezultat javiti pri dužini kabla ispod 1m. Iz
ovog razloga niskoomski mikrofoni praktično supostali industrijski standardi kada su studijski uslovi u
pitanju.
6. DINAMIČNI OPSEG predstavlja razliku između nivoa najjačeg i najslabijeg zvuka koji mikrofon može
preneti, uz određeni definisani iznos izobličenja. Donja granica dinamičkog opsega određena je vrednošću
sopstvenog šuma mikrofona koji se javlja na njegovom izlazu.Gornja granica je određena maksimalnim
nivoom zvuka pri kojem mikrofon ima ukupna harmonijska izobličenja (THD – Tottal Harmonic
Distorsion) izlaznog signala od 1% (kod nekih proizvođača i 0,5%), (napr. 135 / 145 dB SPL (0 / -10 dB
for 0,5% THD) Ukupna harmonijska izobličenja se povećavaju linearno sa nivoom ulaznog signala
(pritiska). Vrednost sopstvenog šuma mikrofona se često izražava kao “ekvivalentni nivo šuma” pod čime se
podrazumeva nivo zvučnog pritiska koji bi stvorio na izlazu mikrofona signal jednak signalu sopstvenog
šuma. Ekvivalentni nivo šuma se izražava u dBA. (napr. dinamički opseg mikrofna koji pri zvučnom pritisku
od 132 dB koji ima ukupna harmonijska izobličenja 1% i čiji je ekvivalentni nivo šuma 17 dBA je: (132 -17)
dB =115 dB.)
7. STEPEN ISKORIŠĆENJA predstavlja odnos dobijene elektične snage na izlazu mikrofna i ulazne
akustičke snage. Njegova vrednost je između 0,1% i 1%. Razlozi za ovako mali stepen iskorišćenja su što se
deo zvučne energije koja stiže do membrane mikrofona reflektuje i vraća u okolni prostor, dok se značajan
deo gubi (pretvara u toplotu) u postupku dvostrukog pretvaranja energije, najpre akustičke u mehaničku, pa
onda mehaničke u električnu.
8. IZOBLIČENJA su kod vrhunskih mikrofona za profesionalnu upotrebu veoma mala. Harmonijska
izobličenja elektrostatičkih mikrofona tek pri nivoima zvučnog pritiska oko 145 decibela prelaze 2% i to
samo na niskom frrekvencijama. Izobličenja su komponente koji nije bilo na ulazu, što ih je više –
izobličenja su veća.
9. ODNOS SIGNAL – ŠUM (S/N) izražava relaciju između nominalnog nivoa zvuka (94 dB) i Aponderisanog (A-weighted = A-težinskog) ekvivalentnog nivoa šuma mikrofona. (napr. odnos signal/šum za
mikrofon čiji je ekvivalentni nivo šuma 17 dBA je S/N = (94 -17) dB = 77 dB).
2
ELEKTRIČNA PODELA MIKROFONA klasifikuje mikrofone prema načinu na koji mehaničku
energiju pretvaraju u električnu.
Najznačajnije grupe:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ugljeni (kontaktni),
elektrodinamički (dinamicki),
piezoelektrični (kristalni, keramički),
kondenzatorski (elektro-statički),
elektret,
specijalni.
1. UGLJENI (KONTAKTNI) MIKROFONI su oni kod kojih se u električnom polju javlja promenljiva
struja zbog promene kontakta ugljenih zrnaca pri kretanju membrane. Upotrebljavaju se još jedino u
telefonskim aparatima starije tehnologije pa se zato i nazivaju telefonski.
2. ELEKTRODINAMIČKI (DINAMIČKI) MIKROFONI se dele na:
a) mikrofone sa kalemom
b) mikrofone sa trakom
a) MIKROFONI SA KALEMOM imaju provodnik u obliku kalema koji se nalazi u magnetnom polju
stalnog magneta. Kretanje kalema ima za posledicu stvaranje napona proporcionalnog brzini kalema,
dužini provodnika u kalemu i gustini magnetnog fluksa u procepu. Svaki mikrofon ima stalni magnet
koji je kod mikrofona sa kalemom u obliku slova E. Na S je namotan kalem i povezan sa membranom.
Uz dolazak pritiska pomera se membrana i automatski osciluje i kalem koji je u stalnom magnetnom
polju i indukuje se struja tj. javlja se napon. Ova vrsta konstrukcije čini ovaj mikrofon veoma
pouzdanim, otpornim, stabilnim i upotrebljivim u najrazličitijim situacijama. Prilično je otporan na
manje potrese i udarce i postojan prilikom promene atmosfrskih uslova posebno povećanja vlažnosti
vazduha. Nije mu potrebno dodatno električno napajanje. Frekvencijski opseg najčešće iznosi od 40 do
16.000 Hz retko do 18.000 Hz.
N
S
N
3
b) MIKROFONI SA TRAKOM: kod njih traka deluje i kao provodnik u kome se indukuje
elektromotorna sila. Radi po principu mikrofona sa kalemom, razlikuje se po tome što umesto kalema, u
stalnom magnetu osciluje jedna vrlo tanka, osetljiva i aluminijumska traka. Njena debljina je nekoliko
mikrona, dužina nekoliko cm, a širina nekoliko mm. Da bi se osetljivost ovako tanke trake barem malo
ublažila, traka je poprimila oblik meha od harmonike. Ona se nalazi u polju stalnog magneta i pri
pomeraju trake usled dejstva zvučnih talasa, u njoj se indukuje elektromotorna sila. Jako su osetljivi na
vetar i druge izvore jakog vazdušnog pritiska.
3. PIEZOELEKTRIČNI MIKROFONI (KRISTALNI, KERAMIČKI) U njemu se nalaze pločice
napravljene od piezo električnih materijala a to su kristal, kvarc, sinjetova so. Na nepokretnom nosaču
postavljen je kristal, između dva kristala je stalni staniol. Na kraju kristala se preko spojnice veže
membrana. Sa obe strane kristala su graničnici da se kristal ne bi previše zaljuljao. Uz pomeranje
membrane pomera se i kristal i na kraju kristala stvara se napon. Osetljiv je na mehaničke udare i vlagu.
4. KONDENZATORSKI ILI ELEKTRO-STATIČKI (KLASIČNI) je mikrofon najvećeg kvaliteta (car
među mikrofonima). Imaju ravnu frekvencijsku karakteristiku, osetljivi su i mehanički otporni (na
udarce). Izrađuju se kao neusmereni, dvosmerni i usmereni. Rade uz napajanje (fantomsko napajanje od
48V). Kada zvučni talas dospe na membranu i izazove njeno pomeranje, razmak između nje i pločice se
menja a sa tim i kapacitet. Co je kapacitet mikrofona kada membrana miruje. Pomeraj membrane izaziva
promenu kapaciteta a ova promena dovodi do pojave struje na izlaznom kolu mikrofona, odnosno do
pojave izlaznog napona (E) na otpornost i opterećenja (R) E=RxI. Membrana je debljine od 10-15 µm i
napravljena je od metala (nikl) ili sintetičkih materijala presvučenih metalom (zlatom, jer ne rđa).
Pločica je od čvrstog mesinga ili plastike presvučena metalom, postavljena je blizu membrane da bi se
postigla veća osetljivost. To rastojanje je oko 10-20 µm. Kapacitet je oko 50 pF, a osetljivos (T) je veća
od 10 µV/p. Frekvencijski opseg pokriva skoro čitav audio spektar (od 20 do 20.000 Hz)
5. ELEKTRET MIKROFONI su dielektrični materijali koji posle određenog tehnološkog postupka
zadržavaju stalnu elekričnu polarizaciju bez prisustva spoljašnjeg napona. Ponašaju se slično kao stalni
magneti koji imaju konstantno magnetno polje. On se dodatno napaja pomoću male baterije od 1.5V
koja je smeštena u kućište samog mikrofona. Kao elektreti koriste se halokarbonski materijali (teflon i
4
aklar) i organski polimeri (poliester, polipropilen i polikarbonat). Jednostavan, pouzdan, velika
kapacitivnost, otporan na potrese i vlažnost vazduha. Nalazi se u mobilnim telefonima, kasetofonima...
6. SPECIJALNI MIKROFONI :
a) Grleni (laringofoni) koriste se u bučnim uslovima (stadioni, piloti). Razumljivost kada nema buke je
88% a na 120 dB je 80%. Kutija je zatvorena i obložena, u njoj je kristal koji predstavlja piezoelektrični
pretvarač. Kada kutiju prislonimo na vrat, kutija vibrira a sa njom i kristal pa se tako stvara napon.
b) Kravatni (lavalier) – bubice, koriste se u uslovima buke, ne velke. Usmereni su. Udaljenost treba da
bude 10-15 cm od izvora zvuka.
c) Mikrofoni sa dodacima za usmeravanje – Taj dodatak može biti i cev koja usmerava zvuk na
membranu. Koriste se za snimanje na otvorenom.
MIKROFONSKA OPREMA
1. MIKROFONSKI KABL služi da se bilo koji od ovih mikrofona poveže sa ostalim uređajima ili
studijskim elementima. Sa lošim kablom ili konektorom može se upropastiti učinak koji bismo mogli
postići fenomenalnim mikrofonom a time i čitav snimak i trud izvođača. Kablovi koji se u
profesionalnom snimanju koriste za priključivanje mikrofona na napr. miksetu, povezuju ove uređaje
balansiranom ili simetričnom vezom, za razliku od kablova osposobljenih za nebalansirane ili
nesimetrične veze, koji se mahom koriste za međusobno povezivanje električnih instrumenata i uređaja.
Zajedničko za obe vrste kablova je da u sebi sadrže provodnike, oklopljene čitavom svojom dužinom
jednom vrlo fino isprepletanom bakarnom mrežom. Ona ovde ima funkciju tzv. Faradejevog kaveza tj.
sprečava da strana električna polja prodru do provodnika.
a) NEBALANSIRANE VEZE uspostavljaju se kablovima samo jednim provodnikom i bakarnim
oklopom koji silom prilika preuzima i ulogu drugog provodnika. Ovakav kabl je dobro rešenje samo za
neke kraće veze, ali ne i za prilično slabe električne signale poslate iz mikrofona, najčešće prilično
dugim kablom. Na krajevima ovakvog kabla nalaze se konektori koji najčešće nazivamo džek ili banana
(phone plug) 6.3 mm.
b) BALANSIRANE VEZE mogu se uspostaviti kablovima koji u sebi sadrže dva provodnika i bakarni
oklop. Veoma važna prednost balansirane u odnosu na nebalansiranu vezu je u tome što se neželjeni
šumovi indukovani u samom kablu razvode umesto na jedan – na dva provodnika (jedan pozitivan a
drugi negativan) i jednostavnim potiranjem bivaju eliminisani, odnosno ne bivaju preneti na sledeći
uređaj u lancu. Danas svi profesionalni mikrofoni imaju izlaz pripremljen za balansiranu vezu sa
odgovarajućim kablom. Radi se o tropolnom (tropinskom) izlaznom konektoru, pod nazivom XLR ili
kenon. Pinovi na ovakvim konektorima su vidno obeleženi brojevima 1, 2 i 3. Po pravilu se na broj 3
lemi bakarna oklopna mreža (uzemljenje, širm) dok su 1 i 2 “vrući”.
2. ŠTITNIK OD VETRA se koristi na snimanjima na otvorenom, ređe u studiju. To je loptasti ili jajasti
dodatak napravljen od penaste gume ili sunđera.
3. POP FILTER je membrana ravne površine, kružnog oblika, prečnika 10-15 cm čija konstrukcija
podseća na rastegnutu najlon čarapu. Ona deluje kao difuzor koji razbija jak talas prilikom izgovora tzv.
ploziva ili praskavaca koje čine suglasnici P, B, T. On se montira na stativ mikrofona i postavlja se na 510 cm od mikrofona.
5
4. PECALJKE I STATIVI su najčešći delovi mikrofonske opreme i ima ih različitih vrsta kako po
veličini tako i po specifičnosti namene.
5. AMORTIZERI (shock mount) su veoma praktični dodaci koji se navrću na mikrofonski stativ a u
kojima postavljeni mikrofon biva pošteđen mehaničkih vibracija koje se neplanirano mogu pojaviti za
vreme snimanja.
6
Download

Skripta mikrofoni