Från Rilpedia

En mikrofon omvandlar ljud till elektriska signaler. Mikrofoner används vid ljudinspelning, radio- och televisionssändning och vid akustiska mätningar, och finns inbyggda i till exempel telefoner. Mikrofoner indelas huvudsakligen i två kategorier: dynamiska mikrofoner och kondensatormikrofoner. Båda genererar signaler från förändringar i lufttryck – ljudtrycket. Kondensatormikrofonen behöver en drivspänning (från batteri eller annan anordning) för att fungera.

Mikrofonen var nödvändig för att telefonin skulle kunna införas. Emile Berliner uppfann den allra första mikrofonen den 4 mars 1877, men den första användbara varianten uppfanns av Alexander Graham Bell. Flertalet av konstruktionerna utvecklades av Bell Laboratories.

Innehåll 1 Mikrofontyper 2 Riktningskarakteristiker 3 Stereotekniker 4 Tillverkare av mikrofoner

Mikrofontyper

• En kondensatormikrofon består av två elektriskt ledande kondensatorplattor - den ena fast, den andra rörlig – mellan vilka ett elektriskt fält byggs upp med hjälp av en pålagd spänning. När den rörliga plattan (membranet) vibrerar i takt med ljudvågen ändras avståndet mellan plattorna och därmed kapacitansen. Kapacitansändringarna kan sedan omvandlas till en elektrisk signal. Eftersom membranet kan göras extremt tunt och lätt blir följsamheten mycket god och signalen därför av mycket hög kvalitet. Kondensatormikrofonen är dyr, ömtålig och används främst i inspelningssammanhang och i mätteknik.

• I en dynamisk mikrofon (av elektrodynamisk) omvandlas ljudvågorna till elektriska signaler genom att ett membran med en elektrisk spole rör sig i ett fast magnetfält. Mikrofonen blir därför robust och tål höga ljudtryck, men på grund av högre vikt i det rörliga systemet (membran och spole) klarar den snabba förlopp (transienter) och höga frekvenser sämre än kondensatormikrofonen. En dynamisk mikrofon är tålig och pålitlig och används främst i PA-system och i kommunikationsanläggningar.

• En bandmikrofon fungerar som en dynamisk mikrofon med den skillnaden att membranet (ett tunt, platt band av metall) rör sig i ett magnetfält istället för att behöva flytta en spole. Att membranet är avsevärt lättare gör att den kan återge transienter mer korrekt. Dess riktningskarakteristik är på grund av konstruktionen åtta-formad. Den inducerade spänningen i membranet är trots starka magneter ytterst svag och mikrofonen ställer därför höga krav på övrig utrustning i inspelningskedjan. Den är ganska ömtålig och känslig för vind och används därför oftast i inspelningssammanhang inomhus.

• En elektretmikrofon är till principen en kondensatormikrofon där den yttre spänningsmatningen ersätts av material med permanent elektrisk laddning – s.k. elektreter. Mikrofontypen utvecklades av Bell Laboratories 1962 och användes tidigare främst i applikationen där lågt pris och små yttermått är önskvärda, men blir allt vanligare även i studiomikrofoner. Ofta kombineras mikrofonkapseln med en förstärkarkrets för att öka signalstyrkan och anpassa impedansen.

• Kristallmikrofonen var förr vanlig i enklare sammanhang. Den byggde på att membranet var mekaniskt kopplat till en piezoelektrisk kristall - d.v.s. en kristall som avger en elektrisk spänning när den utsätts för tryck. Kristallmikrofoner var billiga och enkla med tämligen blygsam ljudkvalitet.

• Kolkornsmikrofonen var den första mikrofontyp som fick praktisk användning – till exempel i de första telefonsystemen. Den består av kolpulver i en sluten kapsel och ett från kapseln isolerat membran. Resistansen hos kolpulvret varierar med trycket när membranet rör sig, och läggs en spänning mellan kapseln och membranet kommer strömmen genom mikrofonen att variera i takt med ljudvågen. Kvaliteten är låg med begränsat frekvensomfång och mycket brus, och kolkornsmikrofonen har numera ersatts i alla praktiska sammanhang, i telefoner främst av elektretmikrofoner.

Riktningskarakteristiker

Mikrofoner har olika grader av riktverkan, alltså hur känslig mikrofonen är för ljud från olika riktningar. Man brukar åskådliggöra detta grafiskt i diagram, karakteristikor. Här tänker man sig att mikrofonen är placerad i centrum och med sin framsida riktad uppåt i diagrammet.

Rundtagande	Njure	Superkardioid	Åttakopplad	Shotgun

• Rundtagande, omni (eng. omnidirectional) eller kula, är lika känslig i alla riktningar.
• Kardioid, njure eller bara riktad mikrofon, är en mikrofon som främst tar upp ljud framifrån. I PA-sammanhang är denna typ av mikrofon vanlig eftersom den gör det lättare att undvika rundgång. De flesta handhållna mikrofoner är av denna typ.
• Superkardioid eller supernjure är en typ av riktad mikrofon med kraftigare riktning, som dock tar upp mer ljud bakifrån än vad den rena kardioidmikrofonen gör.
• Åttakopplad upptagning eller bara åtta, tar upp lika mycket ljud bakifrån som framifrån, men mindre från sidorna. Karaktäristiken ritad på bild ser ut som en åtta, därav namnet. Denna typ kan användas om man spelar in en ensemble som både står framför och bakom mikrofonen, eller för att bara ta upp rumsklang bakom mikrofonen, men inte på sidorna.

• Shotgun, denna typ av mikrofon utförs med ett långt rör, interferensrör, med slitsar på sidorna placerat framför mikrofonkapseln. Interferensröret, som kan vara från 10 centimeter upp mot en meter långt, släcker ut ljud som infaller från sidorna med hjälp av interferensfenomen. Shotgunmikrofoner används bland annat vid filminspelning då mikrofonerna måste befinna sig på ett långt avstånd för att inte synas i bild. Det är dock omtvistat hur effektiva dessa mikrofoner är i praktiken, och vissa tillverkare avstår från att framställa dem.

För ännu högre riktverkan finns paraboliska mikrofoner, där det i ännu högre grad krävs att man siktar på objektet som ska upptas. Paraboliska mikrofoner används till exempel vid TV-sändningar av fotboll, där man hör spelarna sparka på bollen och ropa till varandra. Den paraboliska mikrofonens nackdel är att den ger en bumlig bas.

I praktiken beror riktverkan hos mikrofoner även på ljudets frekvens. De flesta rundtagande mikrofoner är strängt talat bara rundtagande för lägre frekvenser. Hos riktade mikrofoner (men inte hos rundtagande) beror dessutom frekvensgången, det vill säga mikrofonens känslighet vid olika frekvenser, på avståndet till ljudkällan.

Stereotekniker

För att ta upp ljud i stereo krävs åtminstone två mikrofoner, alternativt två membran i en mikrofon (s.k. stereomikrofon). Människans hörsel och hjärna kan avgöra ljudkällors riktning med hjälp av intensitetsskillnader (något låter starkare i det ena örat än i det andra), genom tidsskillnader eller fasskillnader samt frekvensinnehåll i det som träffar öronen (mycket av diskanten försvinner i det dolda örat då ljud träffar huvudet från sidan). Tids- eller fasskillnader uppstår när ljud når det ena örat lite senare än det andra. För att återge detta använder man två eller flera mikrofoner placerade på ett visst avstånd från varandra och/eller riktade åt olika håll. Olika stereotekniker ger olika bredd och djup åt ljudbilden.

Ett begrepp som ofta används är monokompabilitet, vilket avser hur bra ljudet låter efter att man slagit ihop de två kanalerna till en (mono). Strikt talat är få stereotekniker fullständigt monokompatibla, men inspelningar av till exempel klassisk musik görs ändå ofta på ett inte helt monokompatibelt vis eftersom stereolyssning antas vara det vanligaste.

• A/B-stereo är en stereoteknik där två rundtagande mikrofoner ställs på ett visst avstånd från varandra, vanligtvis cirka en halv meter men i vissa fall upp till flera meter. Denna teknik ger en mycket bred stereobild. Nackdelen är att monokompabiliteten inte är speciellt bra, då fasskillnaden mellan de två signalerna kan vara mycket stor på grund av det stora avståndet mellan mikrofonerna. Vid mono uppstår den s.k. kamfiltereffekten, där ljudet släcks ut på flera ställen i frekvensspektrat.

• ORTF uppfanns på 1960-talet vid dåvarande Office de radiodiffusion télévision française (ORTF, franska radion och televisionen) och använder två kardioidmikrofoner placerade i 110 graders vinkel med ett avstånd på 17 cm mellan kapslarna. Denna teknik ger både intensitets- och tidsskillnader och någorlunda god monokompatibilitet.

• Vid X/Y-stereo står två mikrofoner så nära varandra som möjligt men i 90 graders vinkel, 45 grader mot mitten. X/Y-tekniken ger i princip inga tidsskillnader alls mellan de båda kanalerna. Därför bestäms stereobilden enbart av intensitetsskillnader mellan signalerna, och uppfattas inte som särskilt djup. X/Y-tekniken ger mycket god monokompatibilitet. Stereobredden kan justeras genom att ändra vinkeln mellan mikrofonerna.
• MS-Stereo är en variant där ljudet delas upp i en mittkanal (M) och en sidokanal (S). S-signalen mixas in med M-signalen till två stereokanaler och fördelen är att det går att styra det stereodjup som önskas, även i efterhand. Mittmikrofonen, som kan vara rundtagande eller riktad, står rakt fram medan den andra, sidomikrofonen är en åttakopplad mikrofon som står 90-grader mot mittmikrofonen. Tekniken ger god monokompablitet, något bättre stereodjup än XY-tekniken och i princip inga tidsskillnader mellan kanalerna. Den är dock aningen svår att hantera.
• Panorerade mikrofoner. Flera mikrofoner som sprids ut på ensemblen, och panoreras ut i ljudbilden på mixerbordet.
• Blumlein-stereo är två åttakopplade mikrofoner som står 90 grader i förhållande mot varandra. Liknar MS-stereo, men där karaktäristiken på bild liknar en blomma, istället för att ta upp hela rummet.
• Konsthuvudstereo (se Charlin) använder ett konstgjort huvud med mikrofoner som är placerade där trumhinnorna sitter i det mänskliga örat. Denna teknik ger i hörlurar en mycket verklig och trovärdig stereobild.

Tillverkare av mikrofoner

En stor del av världens mikrofonproduktion sker i låglöneländer, huvudsakligen Kina. Det finns ett mindre antal tillverkare i väst som bygger mikrofoner från grunden, däribland Neumann (Tyskland), AKG (Österrike), DPA (Danmark) och svenska Pearl och Milab.