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