W dziedzinie akustyki membrana jest transduktor przeznaczony do wiernej konwersji mechanicznego ruchu i dźwięku. Zwykle składa się z cienkiej membrany lub arkusza różnych materiałów. Zmienne ciśnienie powietrza fal dźwiękowych przenosi wibracje na membranę, która może być następnie wychwycona jako inna forma energii (lub odwrotnie).
Zrozumienie membran mikrofonowych: serce technologii mikrofonowej
A mikrofon membrana jest głównym elementem mikrofonu, który przekształca energię akustyczną (fale dźwiękowe) w energię elektryczną (Sygnał audio). Jest to cienki, delikatny kawałek materiału, zwykle w kształcie koła, wykonany z mylaru lub innego specjalistycznego materiału. Membrana porusza się zgodnie z zaburzeniami powietrza powodowanymi przez fale dźwiękowe, a ruch ten jest następnie przekształcany w prąd elektryczny, który może być doprowadzany do urządzeń przetwarzających.
Znaczenie projektowania membrany
Konstrukcja membrany mikrofonu ma ogromne znaczenie, ponieważ może znacznie wpłynąć na charakterystykę wytwarzanego sygnału audio. Poniżej przedstawiono kilka krytycznych czynników, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu membrany mikrofonu:
- Rozmiar: rozmiar membrany może wahać się od małej (mniej niż cal średnicy) do znacznie większej, w zależności od typu mikrofonu i zakresu częstotliwości, które musi uchwycić.
- Materiał: Materiał użyty do wykonania membrany może się różnić w zależności od potrzeb mikrofonu. Niektóre popularne materiały to mylar, metal i wstążka.
- Typ: Istnieją różne rodzaje membran, w tym dynamiczne, pojemnościowe (kondensatorowe) i wstęgowe. Każdy typ ma swoje unikalne cechy i zastosowania.
- Kształt: Kształt membrany może wpływać na sposób, w jaki wibruje ona sympatycznie z zaburzeniami powietrza powodowanymi przez fale dźwiękowe.
- Masa: Masa membrany jest kluczowym składnikiem jej zdolności do poruszania się zgodnie z falami dźwiękowymi. Ruchoma membrana o małej masie jest generalnie preferowana w przypadku większości typów mikrofonów.
Różnice techniczne między typami membran
Poniżej przedstawiono niektóre różnice techniczne między najpopularniejszymi typami membran mikrofonowych:
- Dynamiczny: mikrofon dynamiczny wykorzystuje membranę przymocowaną do ruchomej cewki. Kiedy fale dźwiękowe uderzają w membranę, powoduje to ruch cewki, co generuje prąd elektryczny.
- Kondensator (kondensator): Mikrofon pojemnościowy wykorzystuje membranę umieszczoną przed metalową płytką. Membrana i płyta tworzą kondensator, a gdy fale dźwiękowe uderzają w membranę, powoduje to zmianę odległości między membraną a płytką, co generuje prąd elektryczny.
- Wstęga: Mikrofon wstęgowy wykorzystuje membranę wykonaną z cienkiego paska metalu (wstęgi). Kiedy fale dźwiękowe uderzają w taśmę, wibruje ona sympatycznie, co generuje prąd elektryczny.
Rola membrany w działaniu mikrofonu
Membrana jest głównym elementem mikrofonu, który przekształca energię akustyczną w energię elektryczną. Jego zdolność do skutecznego przekształcania fal dźwiękowych w prąd elektryczny ma kluczowe znaczenie dla ogólnej wydajności mikrofonu. Oto kilka kluczowych czynników, które należy wziąć pod uwagę przy ocenie działania membrany mikrofonu:
- Czułość: Czułość mikrofonu odnosi się do poziomu mocy elektrycznej wytwarzanej przez niego w odpowiedzi na dany poziom dźwięku. Bardziej czuła membrana wytworzy silniejszy sygnał elektryczny dla danego poziomu dźwięku.
- Pasmo przenoszenia: Pasmo przenoszenia mikrofonu odnosi się do jego zdolności do dokładnego wychwytywania zakresu częstotliwości. Dobrze zaprojektowana membrana będzie w stanie uchwycić szeroki zakres częstotliwości bez wprowadzania znacznych zniekształceń lub innych artefaktów.
- Wzorzec kierunkowy: Wzorzec kierunkowy mikrofonu odnosi się do kierunkowości jego czułości. Dobrze zaprojektowana membrana będzie w stanie skutecznie wychwytywać dźwięk z pożądanego kierunku, jednocześnie minimalizując wrażliwość na dźwięk z innych kierunków.
Bottom Line
Membrana mikrofonu jest krytycznym elementem każdego mikrofonu, a jej konstrukcja i charakterystyka działania mogą znacznie wpłynąć na jakość wytwarzanego sygnału audio. Oceniając różne typy mikrofonów, należy zwrócić szczególną uwagę na konstrukcję i działanie membrany, ponieważ jest to jeden z najważniejszych elementów całego mikrofonu.
Opanowanie współczynników wydajności membrany dla mikrofonów
- Większe membrany mają zwykle bardziej rozszerzoną charakterystykę częstotliwościową i lepszą czułość w zakresie niskich częstotliwości, co czyni je idealnymi do nagrywania muzyki i wokali.
- Mniejsze membrany lepiej reagują na dźwięki o wysokiej częstotliwości i są powszechnie używane do nagrywania instrumentów akustycznych oraz jako mikrofony sufitowe w zestawach perkusyjnych.
Material World: Wpływ materiału membrany na jakość dźwięku
- Materiał użyty do wykonania membrany może znacząco wpłynąć na jakość dźwięku mikrofonu.
- Aluminiowe membrany są powszechnie stosowane w mikrofonach dynamicznych i zapewniają ciepły, naturalny dźwięk.
- Mikrofony wstęgowe zwykle wykorzystują cienką folię aluminiową lub inne materiały przewodzące, aby stworzyć membranę, która dobrze reaguje na dźwięki o wysokiej częstotliwości.
- Mikrofony pojemnościowe często wykorzystują cienką warstwę polimerową lub materiał elektretowy do stworzenia membrany, która jest bardzo wrażliwa na fale dźwiękowe.
Sny elektryczne: rola ładunku elektrycznego w wydajności membrany
- Mikrofony pojemnościowe wymagają do działania ładunku elektrycznego, który jest dostarczany przez napięcie stałe przez złącze mikrofonu.
- Ładunek elektryczny na membranie pozwala jej wibrować w odpowiedzi na nadchodzące fale dźwiękowe, tworząc sygnał elektryczny, który można wzmocnić i zarejestrować.
- Elektretowe mikrofony pojemnościowe mają wbudowany w membranę stały ładunek elektryczny, co czyni je wygodniejszymi i łatwiejszymi w użyciu.
Wszystko razem: jak czynniki wydajności membrany wpływają na wybór mikrofonu
- Zrozumienie czynników wydajności membrany jest kluczem do wyboru najlepszego mikrofonu dla Twoich potrzeb.
- Większe membrany są idealne do nagrywania muzyki i wokali, podczas gdy mniejsze membrany są lepsze do instrumentów akustycznych i zestawów perkusyjnych.
- Materiał użyty do wykonania membrany może znacząco wpłynąć na jakość dźwięku mikrofonu, przy czym często wybiera się aluminium, wstęgę i polimer.
- Kształt membrany może bezpośrednio wpływać na jakość i wydajność dźwięku mikrofonu, przy czym płaskie powierzchnie zapewniają bardziej naturalny dźwięk, a zakrzywione powierzchnie zapewniają bardziej kolorowy dźwięk.
- Ładunek elektryczny na membranie ma zasadnicze znaczenie dla mikrofonów pojemnościowych, a elektretowe mikrofony pojemnościowe są popularnym wyborem ze względu na ich wygodę i łatwość użytkowania.
Zasada akustyczna: ciśnienie w porównaniu z gradientem ciśnienia
Jeśli chodzi o mikrofony, istnieją dwa główne typy zasad akustycznych używanych do wykrywania fal dźwiękowych: ciśnienie i gradient ciśnienia. Oto, co musisz wiedzieć o tych dwóch metodach:
- Mikrofony ciśnieniowe: te mikrofony wykrywają fale dźwiękowe, mierząc zmiany ciśnienia powietrza, które występują, gdy fale dźwiękowe uderzają w membranę mikrofonu. Ten typ mikrofonu jest również znany jako mikrofon dookólny, ponieważ odbiera fale dźwiękowe ze wszystkich kierunków jednakowo.
- Mikrofony z gradientem ciśnienia: Te mikrofony wykrywają fale dźwiękowe, mierząc różnice w ciśnieniu powietrza między przednią i tylną częścią membrany mikrofonu. Ten typ mikrofonu jest również nazywany mikrofonem kierunkowym, ponieważ jest bardziej wrażliwy na dźwięki dochodzące z pewnych kierunków niż z innych.
Jak działają mikrofony ciśnieniowe i gradientowe
Aby zrozumieć różnice między mikrofonami ciśnieniowymi i gradientowymi, należy zrozumieć, jak działają poszczególne rodzaje mikrofonów:
- Mikrofony ciśnieniowe: kiedy fale dźwiękowe docierają do membrany mikrofonu, powodują wibracje membrany tam iz powrotem. Ten ruch powoduje zmiany ciśnienia powietrza, które są wykrywane przez przetwornik mikrofonu. Wynikowy sygnał audio jest zasadniczo bezpośrednią reprezentacją fal dźwiękowych, które uderzają w membranę mikrofonu.
- Mikrofony z gradientem ciśnienia: gdy fale dźwiękowe docierają do membrany mikrofonu, powodują symetryczne wibracje membrany tam iz powrotem. Ponieważ jednak tylna część membrany jest wystawiona na działanie innego środowiska akustycznego niż przednia, amplituda i faza fali docierającej do tylnej części membrany będzie inna niż przednia. Powoduje to różnicę w sposobie reagowania membrany na fale dźwiękowe, które są wykrywane przez przetwornik mikrofonu. Wynikowy sygnał audio jest złożoną mieszanką bezpośrednich fal dźwiękowych oraz towarzyszących im różnic fazowych i amplitudowych.
Zrozumienie wzorców polarnych
Jedną z najważniejszych różnic między mikrofonami ciśnieniowymi i gradientowymi jest sposób, w jaki wykrywają one fale dźwiękowe, co wpływa na czułość i charakterystykę kierunkową mikrofonu. Charakterystyka kierunkowa mikrofonu opisuje, w jaki sposób reaguje on na dźwięki dochodzące z różnych kierunków. Oto trzy najpopularniejsze wzory polarne:
- Kardioidalna: Ten wzór jest najbardziej czuły na dźwięki dochodzące z przodu mikrofonu i mniej wrażliwy na dźwięki dochodzące z boków iz tyłu.
- Dwukierunkowy: ten wzór jest równie czuły na dźwięki dochodzące z przodu iz tyłu mikrofonu, ale mniej wrażliwy na dźwięki dochodzące z boków.
- Wszechkierunkowy: Ten wzór jest równie wrażliwy na dźwięki dochodzące ze wszystkich kierunków.
Membrany mikrofonowe z adresem górnym i bocznym
Mikrofony z górnym adresem są zaprojektowane z membraną ustawioną prostopadle do korpusu mikrofonu. Taka konstrukcja ułatwia ustawienie mikrofonu i jest szczególnie przydatna do podcastingu i nagrywania z ręki. Podstawową zaletą mikrofonów adresowanych od góry jest to, że pozwalają użytkownikowi zobaczyć membranę, co ułatwia ustawienie mikrofonu i skierowanie go we właściwym kierunku.
Popularne marki i modele mikrofonów z górnym i bocznym adresem
Na rynku istnieje ogromna liczba marek i modeli mikrofonów, z których każda ma swój własny, unikalny projekt i cechy. Niektóre z najpopularniejszych marek i modeli mikrofonów typu top-address to Rode NT1-A, AKG C414 i Shure SM7B. Niektóre z najpopularniejszych marek i modeli mikrofonów z adresem bocznym to Neumann U87, Sennheiser MKH 416 i Shure SM57.
Najlepszy mikrofon dla Twoich potrzeb
Ostatecznie najlepszy mikrofon do Twoich potrzeb będzie zależał od wielu czynników, w tym środowiska nagrywania, rodzaju nagrywanego dźwięku i budżetu. Ważne jest, aby przed dokonaniem zakupu przeprowadzić badania i sprawdzić recenzje oraz próbki dźwięku. Niektóre kluczowe punkty, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze mikrofonu, obejmują:
- Czułość przepony
- Charakterystyka biegunowa mikrofonu
- Konstrukcja korpusu i rozmiar mikrofonu
- Cena i ogólny stosunek jakości do ceny
Membrana z ruchomą cewką: element mikrofonu dynamicznego
Zasada działania membrany z ruchomą cewką opiera się na efekcie zbliżeniowym, w którym im bliżej źródła dźwięku znajduje się membrana, tym wyższa jest czułość mikrofonu. Membrana jest zwykle wykonana z tworzywa sztucznego lub aluminium i jest umieszczona w kapsule przymocowanej do korpusu mikrofonu. Kiedy fale dźwiękowe uderzają w membranę, wibruje ona, powodując ruch dołączonej cewki w polu magnetycznym, wytwarzając prąd elektryczny, który jest przesyłany przez kable mikrofonowe.
Jakie są zalety i wady?
Zalety:
- Membrany z ruchomą cewką są generalnie mniej czułe niż membrany pojemnościowe, co czyni je mniej podatnymi na wychwytywanie niepożądanych szumów tła.
- Są niezwykle trwałe i wytrzymują wysokie poziomy ciśnienia akustycznego bez zniekształceń.
- Są zazwyczaj tańsze niż mikrofony pojemnościowe, co czyni je świetną opcją dla osób z ograniczonym budżetem.
Niedogodności:
- Membrany z ruchomą cewką nie są tak czułe jak membrany pojemnościowe, co oznacza, że mogą nie rejestrować tak wielu szczegółów dźwięku.
- Do działania wymagają silniejszego sygnału, co może stanowić problem, jeśli nagrywasz coś, co ma naturalnie niski poziom głośności.
- W porównaniu z membranami wstęgowymi mogą nie mieć tak naturalnego dźwięku.
Jak wypada w porównaniu z innymi membranami?
- W porównaniu z membranami wstęgowymi, membrany z ruchomą cewką są generalnie trwalsze i mogą wytrzymać wyższe poziomy ciśnienia akustycznego bez zniekształceń.
- W porównaniu z membranami pojemnościowymi, membrany z ruchomą cewką są mniej czułe i wymagają silniejszego sygnału do działania, ale są też mniej podatne na przechwytywanie niepożądanych szumów tła.
Jakie marki wykorzystują membrany z ruchomą cewką?
- Shure SM57 i SM58 to dwa najpopularniejsze mikrofony wyposażone w membrany z ruchomą cewką.
- Electro-Voice RE20 to kolejny popularny mikrofon dynamiczny, który wykorzystuje membranę z ruchomą cewką.
Ogólnie rzecz biorąc, czy membrana z ruchomą cewką to dobry wybór?
Jeśli potrzebujesz mikrofonu, który jest trwały, poradzi sobie z wysokimi poziomami ciśnienia akustycznego bez zniekształceń i jest mniej podatny na zbieranie niepożądanych szumów tła, dobrym wyborem może być membrana z ruchomą cewką. Jeśli jednak potrzebujesz mikrofonu, który jest bardziej czuły i może wychwycić więcej szczegółów dźwięku, membrana pojemnościowa może być lepszym rozwiązaniem. Wszystko zależy od tego, do czego potrzebujesz mikrofon i jaki masz budżet.
Membrana wstęgowa: delikatny element tworzący doskonały dźwięk
Niektóre z zalet używania mikrofonu z membraną wstęgową obejmują:
- Doskonała jakość dźwięku: Zdolność membrany wstęgowej do wychwytywania naturalnego, bezbarwnego dźwięku sprawia, że jest to popularny wybór do nagrywania instrumentów i wokali w studio.
- Szeroki zakres częstotliwości: Mikrofony wstęgowe mają zwykle szerszy zakres częstotliwości niż inne typy mikrofonów, co pozwala im uchwycić szerszy zakres dźwięków.
- Mniejszy rozmiar: mikrofony wstęgowe są zwykle mniejsze niż tradycyjne mikrofony pojemnościowe i dynamiczne, co czyni je doskonałym wyborem do nagrywania w ciasnych przestrzeniach.
- Brzmienie vintage: mikrofony wstęgowe mają reputację wytwarzających ciepły, vintage dźwięk, który wielu ludzi uważa za atrakcyjny.
- Izolowany dźwięk: Mikrofony wstęgowe są przeznaczone do zbierania dźwięku z boków, a nie z przodu iz tyłu, co pozwala na bardziej izolowane przechwytywanie dźwięku.
- Konstrukcja pasywna: ponieważ mikrofony wstęgowe są pasywne, nie wymagają do działania zasilania fantomowego ani innych zewnętrznych źródeł zasilania.
Jakie są główne typy mikrofonów z membraną wstęgową?
Istnieją dwa główne typy mikrofonów z membraną wstęgową:
- Pasywne mikrofony wstęgowe: te mikrofony nie wymagają żadnego zewnętrznego zasilania do działania i są zazwyczaj bardziej delikatne i czułe niż aktywne mikrofony wstęgowe.
- Aktywne mikrofony wstęgowe: Te mikrofony mają wbudowany obwód przedwzmacniacza, który wzmacnia sygnał z wstęgi, co skutkuje silniejszym poziomem wyjściowym. Aktywne mikrofony wstęgowe zazwyczaj wymagają zasilania phantom.
Membrana kondensatora (kondensatora) w mikrofonach
Membrana skraplacza jest niezwykle wrażliwa i wychwytuje nawet najmniejsze dźwięki. Ta czułość wynika z faktu, że membrana jest zwykle wykonana z bardzo cienkiego materiału, co pozwala jej łatwiej wibrować. Ponadto mikrofon pojemnościowy wymaga źródła zasilania, zwykle zasilanego przez źródło zasilania fantomowego, co pozwala na wytworzenie silniejszego sygnału elektrycznego.
Dlaczego jest uważany za kondensator?
Membrana kondensatora jest uważana za kondensator, ponieważ wykorzystuje zasady pojemności do tworzenia sygnału elektrycznego. Pojemność to zdolność systemu do przechowywania ładunku elektrycznego, aw przypadku membrany kondensatora zmiana odległości między dwiema metalowymi płytami powoduje zmianę pojemności, która jest następnie przekształcana w sygnał elektryczny.
Jakie jest znaczenie DC i AC w odniesieniu do membrany skraplacza?
DC oznacza prąd stały, który jest rodzajem prądu elektrycznego, który płynie w jednym kierunku. AC oznacza prąd przemienny, który jest rodzajem prądu elektrycznego, który okresowo zmienia kierunek. W przypadku membrany kondensatora źródłem zasilania systemu może być prąd stały lub zmienny, w zależności od konstrukcji mikrofonu.
Jaka jest rola membrany kondensatora w nagrywaniu?
Membrana kondensatora odgrywa kluczową rolę w nagrywaniu, przekształcając fale dźwiękowe w sygnał elektryczny, który można przechowywać i przetwarzać. Jego czułość i zdolność do przechwytywania szerokiego zakresu częstotliwości sprawiają, że jest to popularny wybór do nagrywania wokali i instrumentów akustycznych, a także do rejestrowania dźwięków otoczenia w pomieszczeniu lub otoczeniu. Spójny i naturalny charakter dźwięku sprawia, że jest to również doskonały wybór do uchwycenia prawdziwej istoty występu.
Wnioski
A więc, czym jest membrana i jak działa w mikrofonie. To delikatny kawałek materiału, który przekształca energię akustyczną w energię elektryczną. To najważniejsza część mikrofonu, więc musisz wiedzieć, co to jest teraz, gdy wiesz, jak to działa. Więc nie bój się zadawać pytań, jeśli nie jesteś pewien i zawsze pamiętaj, aby się poruszać! Dziękuję za przeczytanie i mam nadzieję, że dowiedziałeś się czegoś nowego!
Jestem Joost Nusselder, założyciel Neaera i content marketer, tata i uwielbiam wypróbowywać nowy sprzęt z gitarą w sercu mojej pasji, a wraz z moim zespołem tworzę szczegółowe artykuły na blogu od 2020 roku aby pomóc lojalnym czytelnikom z poradami dotyczącymi nagrań i gitar.
