A legelső láncszem |
- Stúdiómikrofonok
Ahhoz, hogy a zenét kényünk kedvünk szerint rögzíteni, erősíteni,
keverni, montírozni, sokszorosítani lehessen, legelőbb is át kell
alakítani: lefordítani az akusztika nyelvéről az elektronika nyelvére.
A tolmács feladatkörét a lánc elején a mikrofonok látják el, a lánc
végén pedig majd a hangsugárzók fordítják vissza az elektronikai
üzenetet akusztikai jelekké. A hangsugárzókról sokan bírnak sok
ismerettel - a mikrofonok lelkivilágáról kevesebben és kevesebbet
tudnak. Pedig a High Fidelity a mikrofonokkal kezdődik.
Cikkünk szerzője a MAFILM hangmérnöke. Akárcsak bennünket, őt is
elsősorban a zenei felvételek érdeklik, tehát a stúdiómikrofonokra
összpontosít, és kevésbé foglalkozik a "historikus" típusokkal (de a
módszeresség kedvéért azért beiktat egy kis "mikrofontörténetet
dióhéjban"). Ugyanígy: fölöslegesnek tartja ugyan felsorolni az
Olvasóink által bizonyára jólismert akusztikai alapfogalmakat, de a
cikk elején - mintegy lábjegyzetben - összefaglalja azokat a
motívumokat, amelyek a mikrofonok működési elvével kapcsolatosak.
Mikrofontörténet dióhéjban
A különféle mikrofonfajták, mint találmányok általában, nem
kötődnek évszámhoz és névhez.
Az első mikrofonokra a telefontechnikának volt szüksége. Bell
telefonja (1876) mágneses átalakítókkal működött. Hughes és Edison
1878-ban felfedezték a szénmikrofont; ebben a mikrofontípusban a
hangnyomás változása lazán elhelyezett szénszemcsék ellenállását
változtatja.
A hangrögzítés korai éveiben tisztán akusztikai eljárásokat
alkalmaztak. Az elektromos erősítés, a gyorsan terjedő műsorszóró
rádiózás igényei hívták életre az első jobb minőségű, zeneközvetítésre
is alkalmas mikrofontípust, a kristálymikrofont. Ez a piezoelektromos
jelenség alapján működik (hasonlóan a kristályhangszedőkhöz).
A szalagmikrofon első jól használható kivitelét Schottky elve
alapján Olson készítette el, 1931-ben, az RCA cégnél.
A mozgótekercses mikrofon elvét Siemens már 1878-ban ismertette,
de az első, gyakorlatban is használható típusok - szintén Olson
munkája nyomán - csak a 30-as évek végén jelentek meg.
A kondenzátor mikrofon elve és az első, kezdetleges példány
elkészítése Wente (1922) nevéhez fűződik. Kifejlesztésén igen sokan
dolgoztak, az első általánosan elterjedt típust (CMW-3) Neumann
építette 1930-ban, összegezve a korábbi eredményeket.
Néhány mondat akusztika
A hang - amit az ember hall és amit a mikrofonoknak közvetíteni
kell levegőrészecskék rezgőmozgása, mint ezt az iskolában tanultuk. A
levegőrészecskék v pillanatnyi sebességgel mozognak ide-oda, és így p
pillanatnyi nyomásváltozást idéznek elő. A pontszerűnek tekintett
hangforrásból akusztikai szabadtérben az ismert 340m/sec körüli
sebességgel, gömbhullám formában terjed szét a hang.
A hangforrástól bizonyos távolságban (ez a távolság a
frekvenciától függ, 1kHz-en például 18cm) a gömbhullámok már
síkhullámnak tekinthetők. Ez jóval egyszerűbbé teszi a képletet; a v
és p fázisba kerül egymással, egyszerű lineáris összefüggés van
közöttük: a szorzó csak a közegállandóktól függ. A síkhullám
hangintenzitása vagy a részecskesebesség vagy a nyomás négyzetével
arányos. Egyszerűbb felületeken a hang akkora teljesítménnyel
jelentkezik, amekkora az intenzitás és a hanghullámok érte felület
szorzata.
Az akusztikában gyakran alkalmaznak villamosságtani analógiákat.
Így vezették be például az impedanciafogalmat: a nyomást
feszültségjellegűnek, a részecskesebességet áramjellegűnek tekintve,
hányadosuk impedancia jellegű lesz. Hasonlóan az elektromos
impedanciákhoz, ez is valós és képzetes részből áll.
Hullámellenállásnak nevezik, s ennek felületegységre eső része az
akusztikai impedancia. Síkhullám impedanciájának képzetes része mindig
zérus, a maradék rész csak a közegállandóktól függ. Folytatva az
analógiát: a mechanikában is az erő és az erővektor irányába eső
kimozdulás hányadosát (mechanikai) impedanciának nevezik. Ezek és még
néhány más impedanciafogalom olyan jelenségek leírásához szükségesek,
amelyek során a hanghullám más közeggel találkozik.
Szilárd testekben a gömb- és síkhullámformán kívül még másfajta
(hajlítási, torziós stb.) hullámformák is kialakulhatnak.
Akár a feszültségnek és áramnak, a hangnyomásnak is
meghatározhatjuk a négyzetes középértékét (RMS). Hangszóró- és
mikrofonkatalógusokban egyaránt találkozunk az SPL kifejezéssel, ez az
angol Sound Pressure Level rövidítése és a 20µPa hangnyomáshoz
viszonyítja a decibelben kifejezett RMS hangnyomás-értéket. (1Pa, azaz
Pascal egyenlő 1N/m2, 1N/m2 egyenlő 10µbar, 1
Atm egyenlő 1,013 bar.)
*
"A mikrofon olyan eszköz, amely az akusztikai energiát mechanikai
energiává, ez utóbbit pedig elektromos energiává alakítja át." Ettől a
precíz definíciótól nem kell megijedni, a gyakorlatban nem kell
minduntalan energiákkal számolnunk. Ugyanis a mikrofon membránja,
konstrukciójánál fogva, vagy elsősorban a nyomás (más típusoknál a
nyomásgradiens, pongyolábban: a nyomáskülönbség), vagy elsősorban a
részecskesebesség hatására tér ki, a másik intenzitásszorzó (p kitérés
esetén a v és fordítva) nagyon kicsi, ezért az átalakításban szereplő
energiák is nagyon kicsik. A teljesítményegyenleteket csak akkor kell
felírnunk, ha illeszteni akarjuk a mikrofont. A technikai ismertetők
rendszerint megemlítik, hogy a szóban forgó mikrofon a hangtér melyik
változójára milyen módon érzékeny.
A mikrofonok jellemzői
Érzékenység. Dimenziója mV/µ, bar. (Olykor relatív értéket adnak
meg negatív decibelben, a vontakoztatási szint 1V/1µbar.)
Frekvenciaátvitel. Igényesebb típusoknál grafikusan adják meg,
egyébként az ismert "tól-ig" módon, általában a -3dB-es pontokat
tekintve átvitelhatárnak. Az egyes példányok "szórása" legfeljebb 1dB
lehet.
Torzítás. A mikrofonok torzítása (működési tartományukban) igen
kicsi, emellett nehézkesen mérhető. Ezért az úgynevezett
torzításhatárt adják meg: azt az SPL-értéket, amelynek hatására a
mikrofon által szolgáltatott jel harmonikus torzítása eléri a 0,5
százalékot. (Kondenzátormikrofonoknál ebben már az előerősítő
torzítása is benne van.)
Zajszint. Vagy az átvitt dinamikával jellemzik (ez esetben
vonatkoztatási szint lehet az előző pontban definiált SPL-érték, ill.
az elektromos oldalon a 0dBm, azaz 0,775V) vagy megadható a zaj saját
SPL-szintje is. A zajadatok nagymértékben függnek a mérés mikéntjétől
(a lezárástól, a szűrőktől, az akusztikai viszonyoktól, ezeket nem
minden gyártó közli pontosan).
Elektromos oldali kimenőimpedancia. A megszokott módon, ohm-ban
adják meg. Egyes gyártók a legkisebb ajánlott lezáró impedanciát (a
fogadó erősítő bemenőellenállását) is közlik.
Irányjelleg, irányjelleggörbe. A mikrofonok irányjellege az
átalakítás elvétől és a konstrukciótól függ.
Ha a mikrofon elvben a tér minden irányában azonos érzékenységű,
gömb vagy kör jellegű mikrofonnak nevezzük.
Ha a mikrofon elvileg egyirányban (az ún. főirányban) a
legérzékenyebb és az ezzel ellentétes irányban a legérzéketlenebb,
kardioid vagy vese jellegűnek nevezzük, az érzékenységi görbe alakja
után.
Ha a mikrofon főirányban és az azzal ellentétes irányban a
legérzékenyebb és oldalirányban érzéketlen, a jellege nyolcas.
Valamely mikrofontípus technikai adataiból következtetni lehet a
használhatóságára. Az iránykarakter például szorosan behatárolja a
mikrofon alkalmazási területét. Gömbkarakterű mikrofon csak
kifogástalan akusztikájú térben vagy közelmikrofonként használható. Az
általános, többcélú mikrofon karaktere kardioid. A nyolcas karakterű
típusok csak különleges feladatok megoldására vagy
mikrofonkombinációkban használatosak.
Az irányjellegen belül a valóságos térbeli érzékenység
frekvenciafüggő, és többé-kevésbé mindig eltér az ideálistól. A
gyakorlatban csak a horizontális sík jellegére hivatkoznak, bár a jobb
konstrukciók ezt nagyjából térben is tartják (s e típusok technikai
ismertetői mindig közlik a valóságos térbeli érzékenységet jellemző
polárdiagramokat is).
Bár zenei stúdiókban csak ritkán használatosak, megemlítjük, hogy
vannak hiper-, szuper- és egyéb csodálatos nevű, kardioidjellegű
mikrofonok is. Megnövelt irányérzékenységüket a membrán elé illesztett
akusztikai elemeknek (az interferencia elvén működő réselt csöveknek)
köszönhetik.
Illusztrációképpen az 1. ábrán egy jó minőségű körmikrofon
frekvencia-jelleggörbéjét, a 2. ábrán egy kör jellegű, a 3. ábrán egy
vese jellegű, a 4. ábrán egy nyolcas jellegű mikrofon
irányjelleggörbéjét szemléltetjük.
1. Jóminőségű körmikrofon frekvenciaátvitele
2. Körjellegű mikrofon irányjelleggörbéje
3. Vese jellegű mikrofon irányjelleggörbéje
4. Nyolcas jellegű mikrofon irányjelleggörbéje
Kondenzátormikrofonok
Ezek uralják a mai zenestúdiókat. Ezek a legáltalánosabban
használható mikrofonok. A minőségük is kitűnő. Mint nevük is jelzi,
átalakítójuk egy kis kondenzátor, melynek egyik fegyverzete az
alaplap, a másik egy membrán. Az alaplap egyúttal összetartja az egész
szerkezetet, a membrán valamiféle fémfólia, az alaptól mintegy 15
mikron távolságra kifeszítve. Az ily módon kialakított kondenzátor
kapacitása 10pF nagyságrendű. Magát az elrendezést a szakmai zsargon
kapszulának nevezi (az angol capsule szóból). A sarkokon levő
feszültség arányos a töltéssel és fordítottan arányos a kapacitással.
Ha a töltést állandó értéken tartjuk (polarizáló feszültség
rávezetésével), a kapacitást változtatva a feszültség a
kapacitásváltozással ellentétesen, de arányosan változik. A membrán
kitérése és ezzel a kapacitásváltozás gyakorlatilag csaknem
tökéletesen arányos a hangnyomásváltozással. A kondenzátormikrofon
hasonló elven működik, mint (a lánc túlsó végén) az elektrosztatikus
hangsugárzó.
5. Kondenzátormikrofon felépítése
6. Mozgótekercses mikrofon felépítése
7. Szalagmikrofon felépítése
Az 5. ábrán egy kapszula metszetét vázoltuk. Az alaplapon átmenő
furat a sztatikus légnyomáskülönbség kiegyenlítésére szolgál
(hőmérsékletváltozás, hirtelen légmozgás stb. esetére). A kis
bevágásnak látszó valamik az alaplap felületén: gondos számítások és
kísérletek szerint elosztott fenékfuratok. A membrán és az alaplap
közötti vékony levegőréteg ugyanis akusztikai rugóelemként viselkedik,
ezt a kikerülhetetlen jelenséget a tervezők kihasználják, és a kis
furatokkal úgy hangolják az üreget, hogy csillapítsa a membrán
sajátrezgéseit és kiegyenlítse az átvitel rendellenességeit.
Az 5. ábrán látható kapszula nyomásérzékeny és gömbkarakterű.
Valóságos viselkedése addig tekinthető ideálisnak, amíg a membránméret
össze nem mérhető a hullámhosszal (10kHz-en a hullámhossz kb. 34mm).
Ilyenkor kétféle hatással kell számolni. Az első a diffrakciónak
nevezett akusztikai jelenség: ha akadály kerül a hanghullámok útjába,
nyomásnövekedés lép fel az akadályra beeső és az onnan visszavert
hanghullámok interferenciája következtében. A leggyakoribb, 25mm-es
membránátmérőnél a nvomásnövekedés már 1kHz környékén elkezdődik,
maximumát 13kHz körül éri el.
A második hatással azért kell számolni, mert a hanghullámok nem
feltétlenül merőlegesen érkeznek a membránfelületre. Például magas
frekvenciákon akár több hanghullám is kialakulhat a membránfelület
mentén. A membránra ezek átlaga hat, ami nyilván kisebb érték, mint
alacsony frekvencián, amikor is a membránfelület mentén a
nyomáseloszlás gyakorlatilag egyenletes. Ennek folytán az eddig szép
gömbkarakterű mikrofonunk magasfrekvencián irányítottá válik:
főirányban lesz a legérzékenyebb, oldalirányba haladva egyre
érzéketlenebb, majd a membránfelület síkján áthaladva az érzékenység
ismét nő.
A diffrakció okozta magasfrekvenciás érzékenységnövekedés részben
vagy egészben kompenzálható a membrán és az alaplap közötti légpárna
hangolásával, vagy a membrán elé helyezett akusztikai rácsokkal. Egyes
típusokhoz a részbeni kompenzáció is elegendő lehet, mert a diffrakció
csak síkhullámú térben jelentkezik markánsan. Diffúz térben, tehát
például teremben már kevésbé zavaró, sőt, még hasznos is lehet,
amennyiben ellensúlyozza a levegő magashang-elnyelő hatását. Az
irányérzékenység eltorzulását viszont csak a mikrofon érzékenységének
rovására lehetne kompenzálni - ezért általában nem foglalkoznak vele.
E két jelenség nem tévesztendő össze a membrán önrezonanciája
következtében fellépő esetleges frekvencia-eltérésekkel. A membránok
rezonanciája 10-40kHz között van, és jól csillapítható a membrán
anyagának megválasztásával, illetve a membrán és az alaplap közötti
légrugóval. (Legalábbis ami a frekvenciaátvitelre gyakorolt hatását
illeti.)
A kis membránátmérővel épített mikrofon-kapszulák diffrakciója és
iránytorzulása csekélyebb, sajátrezonanciája magasabb, kevésbé zavaró.
A mikrofonok érzékenysége viszont a membránátmérővel arányosan csökken
és ezzel a dinamikaátvitelük romlik. Hangfelvételi célra 15mm-nél
kisebb membránátmérőjű mikrofont (egy-két speciális kivételről később
szó lesz) nem építenek.
A gömbérzékenység - mint már utaltunk rá - nem minden felvételi
helyzetben kedvező, ezért a konstruktőrök valamiféle irányjelleg
elérésére törekedtek. Előbb perforálták az alaplemezt, hogy a hangtér
a membránfelület mindkét oldalán hasson, és így nyomásgradiens
érzékenységet kaptak. A nyomásgradiens nagysága függ a beesés
szögétől: főirányban és a vele ellentétes irányban a legnagyobb, 90
fokos beesésnél és a vele ellentétes irányban zérus. Ám az így
kialakuló nyolcas iránykarakter sem túl hasznos, jobb volna valamiféle
egyirányú érzékenység. Ilyen irányjelleget - első ízben a
kondenzátormikrofon története során - a kétmembrános kapszula adott:
az átperforált alaplemez mindkét oldalán kifeszítenek egy-egy
membránt, de a kettő közül csak az egyikre kapcsolnak polarizáló
feszültséget, miáltal a nyomás és nyomásgradiens érzékenység
kombinálódik, és kardioid karakter alakul ki, amely az aktív membrán
főirányba mutat. Később porózus anyagok (műanyag szivacsok,
meghatározott üregméretekkel szinterelt fémek) akusztikai - késleltető
- hatását kihasználva, a különböző irányból érkező hanghullámok
fázisviszonyát módosítva, már egyetlen membránnal is sikerült
irányított kondenzátormikrofont építeni. De még ma is gyártanak
mikrofonokat, amelyekben az akusztikai késleltetés és az
ikermembrán-elv különféle kombinációját alkalmazzák. Az ilyen
mikrofonoknak megvan az az előnyük, hogy irányérzékenységüket
könnyűszerrel változtatni lehet, kombinálva a két membrán jelét vagy
módosítva a polarizáló feszültségek arányát.
Minden kondenzátormikrofonhoz szükség van egy előerősítő
fokozatra, ezt általában a kapszulával közös házba építik. Az
erősítőnek ugyanis, amely a kapszula jelét fogadja, igen nagy
bemenőimpedanciával kell rendelkeznie, és a kapszula jelét a lehető
legrövidebb úton kell az erősítő bemenetéhez juttatni. (Előfordul
ugyan, hogy az előerősítőt a közös házon kívül helyezik el, de ez
mindig valamiféle speciális gyakorlati szempontot követő megalkuvás.)
Az erősítő kimenőellenállása viszont (a vonal felé mutató
generátorellenállása) a stúdiókban szokásos, 100 ohm nagyságrendű
vonalszinthez illeszkedik, vagyis az erősítő elsősorban az
impedanciatranszformátor szerepét játssza. Természetesen széles
sávúnak, alacsony zajúnak és torzításmentesnek is kell lennie. A
követelmények olyan nagyok, hogy a mikrofonok dinamikaátvitelét még ma
is az erősítők, s nem pedig a kapszulák korlátozzák.
A kondenzátormikrofonok családjához tartoznak az elektrét
mikrofonok. Minden, amiről az eddigiekben szó esett, rájuk is
vonatkozik - kivéve, hogy nem igényelnek polarizáló feszültséget. A
töltésállandóságról a kapszula alaplemezébe beépített elektrét anyag
gondoskodik. Az elektrét (többnyire valamiféle nagy molekulájú
polimer) olyan anyag, amely elektromos töltéssel bír, és azt igen
sokáig megtartja. Az elektrétmikrofonok előnye: kis méretük. (Korábban
membránokat is készítettek elektrétből, de ezek nem váltak be, és ma
már csak különleges konstrukciókban találkozunk velük.)
Mozgótekercses mikrofonok
Ezek a dinamikus hangszórók megfelelői. Az alapszerkezetet a 6.
ábrán láthatjuk. Ez a rendszer mechanikusan is, elektromosan is
bonyolultabb a kondenzátormikrofonoknál. A mozgótekercs ellenállása 30
ohm körül van, az elektromos körben az induktivitást is figyelembe
kell venni. Az érzékelő felület dómszerűen kiképzett alumínium vagy
műanyag membrán, körkörösen rugalmasan felfüggesztve. Akár a
hangszóróknak, a dinamikus mikrofonnak is fel lehet írni az elektromos
helyettesítő képletét, ami megkönnyíti a mechanikai rendszer
vizsgálatát, a rezonanciák meghatározását. Anélkül, hogy részletekbe
bocsátkoznánk, megjegyezzük, hogy a mozgótekercses mikrofonok
mechanikai és elektromos jellemzőit nehezebb "kézbentartani", mint a
kondenzátormikrofonok paramétereit.
A 6. ábrán bemutatott alapelrendezés nyomásérzékeny és közel
gömbkarakterű, de természetesen a mozgótercses mikrofon irányjellege
is ölthet kardioid karaktert, ha megfelelően alakítjuk a rendszer
hátoldali érzékenységét. Minthogy nem éppen egyszerű dolog
egyenletesen késleltetni a nyomást a teljes átviteli sávban,
előfordult már, hogy a frekvenciasávot - akár a hangsugárzókban! -
felosztották két érzékelőrendszer között.
Minden mozgótekercses mikrofonhoz egy kis illeszőtranszformátor is
tartozik, ez a tekercs impedanciáját illeszti a vonalszinthez.
Szalagmikrofonok
Mágnessaruk között lazán felfüggesztenek egy igen könnyű,
speciális alumíniumötvözetekből készített szalagmembránt (7. ábra). Ha
úgy alakítják ki, hogy mechanikai impedanciája a frekvenciával
lineárisan nő, akkor a hangrészecskesebességgel arányos sebességgel
tér ki, és sarkain e sebességgel arányos feszültség jelentkezik.
Irányjellege nyolcas.
A szalagmikrofonok mechanikai rendszere egyszerű, egyetlen elvi
gyenge pontjuk az elengedhetetlen, nagy áttételű transzformátor. Ettől
eltekintve kitűnő elektroakusztikai tulajdonságokkal rendelkeznek és
ennek megfelelően kellemes hangzáskarakterrel szólalnak meg. Mégis,
gyakorlati hátrányaik miatt (nagyok, nehezek, kényesek, érzékenyek az
emberi beszéd és ének, valamint a hangszerek kísérő szelére)
kiszorultak a mindennapos stúdióhasználatból. Érdekességképpen
megemlítjük, hogy a különféle (esetleg mozgótekerccsel kombinált)
szalagmikrofonok uralták az amerikai stúdiótechnikát a
harmincas-negyvenes években.
A mikrofonok gyártása és minősége
Hogy a mikrofonok tervezése és gyártása mennyire komoly
felkészültséget és precizitást igénylő feladat, mi sem bizonyítja
meggyőzőbben, mint hogy a világ stúdióinak kondenzátor-mikrofonparkja
jószerivel (kilenctizedében) három, nagy hagyományokkal rendelkező cég
terméke. Maradjunk is most a kondenzátormikrofonoknál, mint a stúdiók
számára leginkább nélkülözhetetlen mikrofonfajtáknál.
A membrán anyagának teljesen homogénnek és tökéletesen egyenletes
vastagságúnak kell lennie. A membrán készülhet különféle kadmium-,
nikkel-, sőt aranyötvözetből is, vagy műanyag fóliára (teflon)
csapatott fémrétegből. Hogy elkerüljék a hengerlés okozta
"kristályorientáltságot", készítenek mikrofonmembránfóliákat
galvanikus úton is. Magától értetődő, de fölöttébb kritikus
követelmény, hogy az alaplap és a membrán tökéletesen párhuzamos
legyen, és hogy a membránt egyenletesen feszítsék ki. Kényes alkatrész
a membránt tartó szigetelőgyűrű is. Korábban különféle kerámiákból
készítették, ezek azonban ridegek, és idővel hajlamossá válnak a
felületi átvezetésre. Ma általában speciális polimer a
szigetelő-tartógyűrű anyaga.
A kapszula bármiféle rendellenessége csak kész állapotban mérhető,
ezért a legkitűnőbb gyártósoron szerelt kapszuláknak is ki kell
selejtezni a 20-25 százalékát. Szokásos az is, hogy ugyanabból a
kapszulatípusból egyszerre több, speciális mikrofon-alaptípust
készítenek, és a kész példányokat a célnak megfelelően szortírozzák.
Még ma is szép számmal gyártanak mikrofonokat csöves erősítővel,
az AKG cég például mintegy másfél éve jelent meg egy új, igényes
típussal, amit egyszerűen "THe AKG Tube"-nak kereszteltek. (Tube az
elektroncső angol neve.) Csöves mikrofonerősítőkhöz a csöveket még a
legjobb ötcsillagos csövekből is mérőpadon válogatják. A félvezetőkből
is általában csak minden második-harmadik példány alkalmas a
beépítésre. A félvezetők egyébként is csak a legutóbbi években érték
el azt a szintet, hogy a mikrofonerősítők elektroncsöveinek helyébe
léphessenek (FET-típusok). A korábban épített tranzisztoros típusokat
akkor alkalmazták, amikor az volt a legfontosabb, hogy a mikrofont
egyszerűen lehessen táplálni.
AKG C34
A mikrofonház felső részén helyezik el a kapszulát egy akusztikai
szempontok szerint tervezett védőrács mögött. A védőrács belső felére
még egy vékony textil vagy porózus műanyagburkolatot is ragasztanak,
részben a por és pára elleni védelem, részben a már említett
szélérzékenység csökkentése céljából. A mikrofonház alsó részét az
erősítő tölti ki. Miután a mikrofonháznak a lehető legkisebbnek kell
lennie, az erősítőt - amely lényegében meghatározza a méreteket -
igyekeznek miniatürizálni. A ház legtöbbször közel hengeres, és olyan
fémekből készül, esetleg több rétegben, amelyek elektromos és mágneses
árnyékolást adnak. A mikrofon elektromos csatlakozása majd minden
esetben a fenékrészen van.
Rendszerint a mikrofon házán vannak azok a kapcsolók, melyekkel a
karakterisztikákat lehet váltani. Ezek a kapcsolók a membránok jelét
kapcsolgatják. Olykor a nem irányváltós (egymembrános) mikrofonok
házán is találhatunk kapcsolókat, ezek közül az egyik valamiféle
mélyvágást iktat be, a másik osztja a kapszula jelét, legtöbbször 10
decibellel az erősítő bemenete előtt. Ez utóbbira közeltérben lehet
szükség, mert - mint említettük nagy hangnyomáson az erősítő
torzíthat.
A mikrofonok működéséhez szükséges tápfeszültséget vagy
(elektroncsőhöz) tápfeszültségeket a mikrofontól 10-15 méterre
elhelyezhető kis tápegység szolgáltatja. A tranzisztoros mikrofonok
táplálására különféle szabványosított táprendszereket alakítottak ki,
úgy, hogy, azok ne igényeljenek külön érpárt. (A stúdiórendszerekben a
hangfrekvenciás vonalak mindig szimmetrikusak és földfüggetlenek, így
minden vezeték két érpárból és az árnyékolásból áll.) Ilyen
táplálással (mint például az úgynevezett fantomtáplálás) a mikrofonok
akár a keverőasztalból is elláthatók tápfeszültséggel - ami stúdióban
nem szokás, de mobil üzemben nagy előny. Más kondenzátormikrofonokat
telepről is lehet táplálni. A tranzisztoros mikrofonok polarizáló
feszültségét az alacsony tápfeszültségből feszültségsokszorozó
kapcsolókkal állítják elő.
Dinamikus mikrofonok gyártásával igen sok cég foglalkozik, mert
ezeknek jóval nagyobb a piacuk. Stúdiókban dinamikus mikrofonokat
elsősorban könnyűzenei felvételekhez használnak, különösen néhány
érzéketlen, szélessávú, közeltéri mikrofonozásra alkalmas típust. A
dinamikus mikrofonok fő felhasználási területét a PA-rendszerek
képezik (PA az angol Public Adress kifejezés rövidítése,
összefoglalóan jelöl minden olyan hangközvetítőhangerősítő rendszert,
melynek célja a közönség hangellátása - templomban, színházban,
szabadtéren vagy tanácsteremben.)
A dinamikus mikrofonok technikai adatai nagyobb szórást mutatnak,
mint a kondenzátormikrofonoké: általában korlátozottabb az átviteli
sáv, a szélessávú típusoknak pedig az érzékenysége kicsi. Ezért a
dinamikus mikrofonok specifikusak, meghatározott célra gyártják őket
és a technikai adatokat a felhasználáshoz igazítják. Kétségtelen
előnyük, hogy mechanikailag jóval ellenállóbbak, mint a
kondenzátormikrofonok.
Különleges mikrofonok
Építenek különleges mikrofonokat is, a legkülönfélébb célokra.
Első helyen említendő az úgynevezett koincidens sztereó mikrofon: két
független kapszula és erősítőrendszer, közös házban. A két sztereó
kapszula főiránya egymáshoz képest tág szöghatárok között
változtatható. Egyedülállóan különleges az angol CALREC gyártmányú, a
"Sound Field" mikrofon, amely négy, tetraéderszerűen elhelyezett
kapszulát tartalmaz. Ez a (különleges mátrixerősítővel ellátott)
mikrofon a mostanában terjedőfélben levő ambiofón felvételek
készítésére alkalmas, de használható hagyományos sztereó felvételekhez
is.
Már elvében is különleges a két-három éve megjelent PZM mikrofon
(az angol Pressure Zone Microphon betűszava). Magyar neve még nincs,
tudomásunk szerint magyar stúdióban még próbaképpen sem használták. A
PZM mikrofon elve a következő: ha egy nyomásérzékeny, lehetőleg kis
membránfelületű kapszulát valamely felülettől, tehát a faltól vagy a
padlótól néhány századmilliméterre, azzal párhuzamosan helyezünk el,
egy kis akusztikai üreg keletkezik, és abban a nyomás pillanatnyi
értéke állandó, a részecskesebesség zérus. A beeső és visszaverődő
hanghullámok interferenciája okozta átviteli problémák ennél az
elrendezésnél nem fordulhatnak elő. A PZM mikrofonok
félgömb-iránykarakterűek. Átvitelük - minthogy zárt térben a közvetlen
és a visszaverődésből származó energia tág távolságtartományon belül
változatlan - független a hangforrástól való távolságtól és a
félgömbön belül az irányszögtől is. A felületet egy kb. 14x16
centiméteres fémlap képezi, a mélyfrekvenciák átviteléhez ezt a
felületet ki kell egészíteni vagy a mikrofont falra, padlóra kell
helyezni. Álló elhelyezésnél legtöbbször plexiüveg idomokat használnak
felületkiegészítő gyanánt - mondani sem kell, hogy ez nem könnyíti meg
a PZM mikrofonok használatát. Az eredeti találmány és szabadalom
alapján az amerikai Crown cég gyártotta az első piaci PZM típusokat,
ma már Európában is gyártanak ilyen mikrofonokat - amelyekről
egyébként lelkes és figyelmet érdemlő beszámolók jelennek meg a
szaksajtóban.
Szintén különlegesnek tekinthetők azok a mikrofonok, melyeket a
beszélő a testén, pontosabban nyakába akasztva, kabáthajtókájára
csíptetve viselhet (Lavalier mikrofonok). Ezek vagy dinamikusak, vagy
újabban elektrétek, bár van forgalomban néhány kondenzátortípus is.
Úgy vannak korrigálva, hogy a beszélő szájához képest nem éppen
optimális helyről is kellemes beszédhangot adjanak. Igen gyakran
csatlakoztatják ezeket a mikrofonokat közvetlenül egy kis URH adóhoz,
hogy a beszélő szabadon mozoghasson.
Gyártanak miniatűr kondenzátormikrofonokat, méghozzá kitűnő
minőségben, zenefelvételi célokra is. Ezeket alkalmazva valóban be
lehet bújni a hangszerbe. Az egésznek kétféle értelme lehet: egyrészt
a soksávos felvételeknél csökkenthető az áthallás, másrészt különleges
effekthangzásokat lehet előállítani.
A fokozottan irányított mikrofonokról korábban már szó esett. A
szakzsargon ezeket puskamikrofonnak hívja. (Az angol riflemike
fordítása.) Van rövidebb, kevésbé irányított de viszonylag szélessávú
kivitel, és hosszabb, irányítottabb, de mélyszegény típus. Mindkettőt
a film és a televízió használja, beszédfelvételi célokra. A rövid
típus zárt térben, a hosszabb csak szabad térben használatos.
Végül különleges mikrofonnak tekinthető az úgynevezett műfej, egy
műanyag idom, amely az emberi fej főbb körvonalait és akusztikai
tulajdonságait utánozza, "füljárataiban" két kisméretű
nyomásmikrofonnal. A műfejes sztereó felvételek elsősorban
fejhallgatón keresztül élvezhetők, az általánosabb hangszórós
visszajátszásnál az eredmény kevésbé egyértelmű. Sokfelé kísérleteztek
műfejes felvételekkel (az olasz stúdiókban egyidőben egyeduralkodó
volt), de általánosan sohasem terjedt el. Inkább tudományos
jelentősége van.
Pillantás a katalógusokba
Ha ezekután az olvasó úgy képzeli, hogy a felhasználó csak
fellapozza a mikrofonkatalógusokat, és a technikai adatok gondos
tanulmányozása után máris megrendelheti a céljának megfelelő
típusokat, fel kell világosítanunk, hogy sajnos téved. A technikai
adatok (különösen a nap nap után mikrofonokkal dolgozók számára, akik
képesek az adatok mögé látni) sokat elárulnak valamely mikrofontípus
várható tulajdonságairól, de néha a leglényegesebbet nem. Ugyanis a
mikrofonkészítés, annak ellenére, hogy technikai elveken alapszik és
majd minden fázisa műszerekkel ellenőrizhető, mutat valamiféle
rokonságot a hangszerépítéssel is. Két közel azonos technikai
adatokkal rendelkező mikrofontípus teljesen eltérő karakterrel,
tónussal szólhat.
Ezért a mikrofonok csak úgy ítélhetők meg igazán, ha bekapcsolják
és valamiféle "kényes" hangszerhanggal (például zongorával)
meghallgatják őket. Sőt, teljes hangzási-használati értékük csak
mintegy fél-egyéves használat után ítélhető meg. Ne ütközzék meg az
olvasó azon, hogy a felhasználók egyes mikrofontípusokat olyan
"komolytalan", szubjektív jelzőkkel jellemeznek, mint például "meleg
(hangú)", "sötét", "éles", "tiszta", "csillogó" és így tovább. (Pont a
Hifi Magazin olvasói ütköznének meg ezen? A szerkesztő megjegyzése.)
Mint ahogy a gyártók sem ütköznek meg rajta, sőt, teljesen
természetesnek tekintik, ha valamely felhasználó vásárlás előtt egy
számára ismeretlen új típusból mintadarabokat kér meghallgatásra.
A mikrofonokat a gyártók különféle tartozékokkal szállítják. Ilyen
a már említett tápegység, a mikrofont a tápegységgel összekötő kábel,
a mikrofon rögzítésére szolgáló, rugalmas betétekkel kiképzett
különféle kosarak, villák, gyűrűk stb. Ha a mikrofont ének- vagy
beszédfelvételre használják, rendszerint ráhúznak egy műanyag szivacs
sapkát, amely részben védi a membránt a leheletből kicsapódó párától,
részben tompítja a beszéd kevésbé esztétikus járulékos zajait és a sok
énekesnél, előadónál zavaró sziszegő hangokat. Ez a szivacssapka
meghatározott akusztikai tulajdonságú, és szintén tartozékként
szállítják. A kifejezetten énekcélokra készített (általában dinamikus
vagy elektrét) mikrofonokba a védőszivacsokat eleve beépítik.
Néhány szóval a leginkább elterjedt gyártmányokról és típusokról:
A Neumann cég, melynek alapítója, Georg Neumann a
kondenzátormikrofonépítés egyik nagy úttörője volt, a
kondenzátormikrofonok teljes választékát gyártja. A világ bármely
tájáról származó stúdió "werk"-fotókon legtöbbször Neumann mikrofonok
ismerhetők fel. A legfontosabb, alapmikrofonnak számító típusok az U67
(vagy tranzisztoros kivitele, az U87), a koincidens sztereó SM69
(illetve 89), a legendás U47 (tranzisztoros kivitele az U47 FET) és a
kis membránú KM-sorozat.
Neumann USM 69i
Az AKG kondenzátor és dinamikus mikrofonokat is gyárt. Egyes jól
sikerült kondenzátormikrofon típusait sokan kedvelik nagyzenekari
felvételek, kórusfelvételek készítésére. A legismertebbek a C414 EB, a
C 34.
A Schoeps mikrofonokat egyes hanglemezcégek kivételesen jónak
tartják nagyzenekari felvételekhez.
A Sennheiser teljes típusválasztékot gyárt, kondenzátor
puskamikrofonjait a világ minden táján ismerik a tévések és filmesek.
A 421-es dinamikus típusát előszeretettel használják könnyűzenei
dobfelvételekhez.
A Sony cég kondenzátormikrofonokat is gyárt, de elsősorban az
elektrétmikrofonjai kedveltek.
A Brüel & Kjaer cég, amely akusztikai mérőműszereivel
egyeduralkodó a világon, mérőmikrofon-típusaiból néhányat (némi
módosítással) hangfelvételi célokra is elad. Ezek egészen kiváló,
rendkívül korrekt, tisztahangú mikrofonok.
Brüel & Kjaer 4003
Mint korábban is említettük, a dinamikus mikrofonok
gyártmányválasztéka jóval szélesebb. Nem áll módunkban megjegyzéseket
fűzni még a legismertebb típusokhoz sem, csupán felsorolunk néhány
megbízható gyártót: Shure, Electro Voice, AKG, Audio Technica,
Sennheiser, Beyer.
Shure M53 és M54
Electro-Voice RE20
Az olvasók tájékoztatására röviden a beszerzési árakról. A
professzionális mikrofon nem olcsó játék. A kondenzátormikrofonok ára
elég hűen tükrözi a várható minőséget; a jobb, értékesebb,
megbízhatóbb mikrofonok mindig drágábbak. A magyar felhasználónak egy
jónevű mikrofon körülbelül 50000 forintba kerül (koincidens sztereó
mikrofon a duplájába). Az egyszerűbb mikrofonok, például az elektrétek
ára 20-35000 forint között van. Jóval olcsóbbak a dinamikus
mikrofonok: márkás darabok is beszerezhetők 8-15000 forintért.
Mikrofonok a zenestúdiókban
Hogy valamely stúdió milyen mikrofonokat vásárol, az a stúdió
hagyományaitól, pénzügyi lehetőségeitől, a gyártókkal kialakított
kapcsolatától, a stúdió által preferált felvételi módszerektől és sok
egyébtől is függ. Az meg, hogy valamely felvételhez a stúdióban
található típusok közül melyik hangszerre vagy hangszercsoportra
milyen mikrofon kerül, végképp a felvétel készítőinek egyéni ízlésén
és tapasztalatain múlik.
Nemzetközi színvonalú felvételekhez mindenesetre elengedhetetlen
egy alapmikrofonpark az előző fejezetben említett mikrofonmárkák
valamelyikéből. Az alapmikrofonpark számszerűen felvételi
helyszínenként (stúdióhelységenként) 8-15 mikrofont jelent. Ehhez
járul a különleges (különféle iránykarakterű, dinamikus, nagy
hangnyomást elviselő stb.) mikrofontípusokból fajtánként legalább 2-2
darab, ez összesen ismét 10-12 mikrofon. A mai stúdiógyakorlat szerint
a koincidens sztereó mikrofonok nem nélkülözhetetlenek.
A mikrofonokat nemcsak használni kell, hanem időnként
karbantartani is. A várható elektromos hibák általában jó előre jelzik
magukat: apró kis pattogásokkal, fortyogásokkal a zajspektrumban. Az
ilyen hibákat a legtöbb stúdióban a mérnökök és technikusok maguk meg
tudják javítani a hibás alkatrész cseréjével. Két-három évenként
tisztítani vagy cserélni kell a mikrofonok membránját, az akusztikai
csatolóelemeket. Ezt viszont már célszerűbb a gyártóra bízni.
Az elmúlt évek műszaki fejlődése nyomán (keverőasztalok áramkörei,
stúdió és lehallgató helyiségek akusztikája, lehallgató
hangszórórendszerek, rendkívül alacsony torzítású erősítőfokozatok,
fáziskiegyenlítések, a digitális rögzítés megjelenése) másképp ítéljük
meg a mikrofonokat is. Hallhatóvá váltak olyan anomáliák, melyeket
korábban a kevésbé korrekt felvételi lánc és a lehallgatás módja
elfedett. Így például felismerték, hogy a korábban általánosan
használt kétmembrános, karakterváltós mikrofonok egyes típusainak
magastartományában tisztátlanságot okoz a két membrán közötti
hangzáskülönbség, a kompenzáció okozta fáziseltolódás stb. Ugyancsak
meghallhatók a membránrezonanciák csillapítása következtében előálló
futásidőtorzítások. Sokmikrofonos felvételeknél pedig nagyobb
figyelmet kell fordítani az elszíneződésekre, amelyeket az okoz, hogy
a mikrofonok iránykarakterisztikája frekvenciafüggő, tehát a
főirányból érkező hangnak más a színezete mint az áthallásoknak.
Mindezen okoknál fogva a mai stúdiógyakorlatban előtérbe kerültek a
"tiszta", egyszerű, konstrukciójuknál fogva (s nem kompenzáltan!)
szélessávú mikrofonok, a tiszta nyomás gömbmikrofonok, az irányított
mikrofonok közül pedig az egymembrános típusok.
Noha a mikrofonokat a hangszerekhez hasonlítottuk, mondván, hogy
hangzásukat szubjektív úton is el kell bírálnunk, nyilván szeretnénk
felismerni a hangzásbeli hibák műszaki okát is. A kutatásnak és
fejlesztésnek ezen a területen sem lesz soha vége. Egyébként:
előreláthatóan még jóideig a már ismert elveken működő mikrofonokkal
kell dolgozni, és az e mikrofonokkal készített felvételeket kell
hallgatni. A digitális jelet adó lézermikrofonnal végzett kísérletek a
hangzást tekintve bíztatóak, legalábbis a közlemények szerint, de a
mikrofon egyelőre mintegy 10kW tápenergiát igényel. Az ion, plazma és
egyéb mikrofonoknak tudományos értékük van, de még nem kerültek ki a
kutatóintézetekből.
Peller Károly
IRODALOM
Dr. Tarnóczy Tamás: Akusztika
L. L. Beranek: Acoustics
L. L. Beranek: Acoustic Measurements
J. Borwick: Sound Recording Practice
G. Alkin: Sound Recording and Reproduction
Recording Engineer/Producer; 1979-1984
Neumann katalógus
AKG katalógus