Mikrofon

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Mikrofon je zařízení pro přeměnu akustického signálu na signál elektrický. První mikrofon vynalezl tvůrce gramofonu Emil Berliner 4. března 1877.

Obsah 1 Principy mikrofonů 2 Charakteristiky mikrofonů 2.1 Směrové charakteristiky 2.2 Frekvenční charakteristiky 3 Typy a modely mikrofonů 4 Příslušenství 4.1 Ochrana proti větru 4.2 Upevnění 5 Připojení mikrofonů 5.1 Elektrické zapojení 5.2 Konektory 5.3 Napájení 6 Externí odkazy

[editovat] Principy mikrofonů

• Kondenzátorový mikrofon pracuje tak, že akustické kmity rozechvívají membránu, která je jednou z desek kondenzátoru, připojeného do elektrického obvodu. V rytmu změny polohy desky se mění kapacita kondenzátoru a tím i napětí mezi deskami. Kondenzátorové mikrofony vyžadují napájení. Jsou pokládány za nejkvalitnější a používají se zpravidla pro profesionální záznam.

• Elektretový mikrofon je typem kondenzátorového mikrofonu, u něhož je elektrické pole, nezbytné pro funkci, vytvářeno elektretem, tedy nevodivou hmotou, která je permanentně elektricky nabitá (srovnej s „(permanentní) magnet“). V rytmu pohybu membrány se opět mění kapacita kondenzátoru a tím i napětí mezi deskami. Změny napětí musejí být co nejdříve zpracovávány předzesilovačem (zpr. s tranzistory FET), který je proto součástí mikrofonu. Elektretové mikrofony vyžadují napájení pro vestavěný předzesilovač. Jsou kvalitní a levné. Jsou používány především v nenáročných aplikacích - u počítačů, v telefonech.

• Dynamický mikrofon: membrána pohybuje cívkou v magnetickém poli, vytvořeném permanentním magnetem, čímž je vytvářen elektrický proud (viz Zákon elektromagnetické indukce). Dynamické mikrofony jsou méně citlivé než kondenzátorové mikrofony, lépe proto zpracují například hlasitý zpěv při živých vystoupeních, ozvučení veřejných shromáždění apod. Bývají poměrně odolné proti mechanickému poškození. Nevyžadují napájení.

• Zvláštním případem dynamického mikrofonu je mikrofon páskový. Membránou je kovový pásek umístěný v magnetickém poli. Vzhledem k jeho mechanické konstrukci je náchylný k mechanickému poškození a je proto používán výhradně ve studiových podmínkách.

• Uhlíkový mikrofon byl prvním prakticky použitelným mikrofonem, hojně se využíval do 30. - 40. let 20. století, v telefonech až do 80. let 20. století. Membrána stlačuje uhlíková zrnka, čímž mění jejich odpor. Mikrofon umožňuje přímo modulovat procházející signál, čehož se využívalo na počátku 20. století, kdy ještě nebyly k dispozici zesilovací prvky. V začátcích rozhlasového vysílání uhlíkovými mikrofony přímo procházel signál vysílače s vysokým výkonem, mikrofony proto vyžadovaly chlazení. Uhlíkové mikrofony jsou velmi nekvalitní, při nežádoucím pohybu vydávají intenzivní chrastivé zvuky a proto byly umísťovány do těžkých pouzder upevněných do soustavy pružin.

• Piezoelektrický mikrofon se používal převážně v 50. letech 20. století. Pracuje na principu piezoelektrického jevu: stlačováním některých materiálů (solí některých minerálů) vzniká elektrický proud. Tyto mikrofony však nikdy nebyly příliš kvalitní. Používaly se převážně v systémech veřejného ozvučení a i tam se od jejich užívání záhy upustilo s nástupem dynamického mikrofonu. Piezoelektrického jevu se však dlouhou dobu využívalo v zařízení podobnému mikrofonu - gramofonové přenosce.

[editovat] Charakteristiky mikrofonů

[editovat] Směrové charakteristiky

V závislosti na velikosti a konstrukci pouzdra mikrofonu může tento přijímat zvuk z různých směrů v různé intenzitě. Konstruktéři mikrofony záměrně navrhují s různými charakteristikami v závislosti na předpokládaném použití. Směrová charakteristika je frekvenčně závislá - projevuje se zpravidla u vysokých tónů, zatímco hluboké zůstávají nepoznamenány.

• Všesměrová neboli omnidirekcionální neboli kulová charakteristika je taková, při které mikrofon přijímá zvuk stejně kvalitně ze všech stran. Je dosahována nejjednodušeji a je typická pro levné elektretové mikrofony, velké jen několik milimetrů.

• Kardioidní neboli ledvinová charakteristika potlačuje příjem zvuku „zezadu“ mikrofonu. Diagram připomíná Němcům a Čechům tvar ledviny (německé označení je Niere), Anglosasům srdce. Jde o typickou charakteristiku dynamických mikrofonů pro zpěváky, neboť potlačuje zpětnou vazbu.

• Hyperkardioidní (nikoliv hyperledvinová) charakteristika je více směrová než chrakteristika kardioidní.

• Osmičková neboli bidirekcionální charakteristika je taková, při které mikrofon přijímá zvuk pouze zepředu a zezadu, nikoliv však ze stran. Používá se především při některých metodách snímání stereofonního zvuku. Mikrofony s touto charakteristikou jsou zpravidla velmi drahé.

• Úzce směrová charakteristika má výrazně oslaben příjem zvuku zezadu, čehož bývá z fyzikálních důvodů dosaženo za cenu délky mikrofonu až 1 metr. Používá se pro speciální aplikace (příjem pomocného zvuku při filmování). Úzce směrová charakteristika mikrofonu je dosahována za cenu zřetelného zhoršení frekvenční charakteristiky.

Kulová	Kardioidní	Hyperkardioidní	Osmičková	Úzce směrová

[editovat] Frekvenční charakteristiky

Fyzikálním ideálem by byl mikrofon, který by akustický podnět přeměnil vždy na odpovídající elektrický signál bez ohledu na jeho frekvenci. Tak tomu však není a nejen proto, že by takový mikrofon byl mj. současně i barometrem. Dosažení vyrovnané charakteristiky alespoň ve slyšitelné oblasti vyžaduje nákladná opatření, velmi malé rozměry mikrofonu. Z nedostatku se však časem stala ctnost a frekvenční nevyrovnanosti jednotlivých výrobků začaly být využívány tak, aby pomohly vyzdvihnout či potlačit některé charakteristické zvukové odstíny snímaných objektů. Např. všechny mikrofony kromě kulových pracují jako převodníky gradientu tlaku, s přibližováním ke zdroji signálu zesilují hluboké kmitočty - tzv. proximity efekt. Toho využívají někteří zpěváci k dosažení teplé barvy hlasu v některých pasážích zpěvu přibližováním a oddalováním mikrofonu.

[editovat] Typy a modely mikrofonů

• Handka je obecně mikrofon do ruky. Používají jej zpěváci, řečníci. Nejslavnějším modelem je americký mikrofon Shure SM58, určený pro zpěv. Bývají nejčastěji dynamické.

• Mikrofon určený na stojan, držák nemá obecně žargónovité označení. Obvykle stačí pouze říct jeho název, aby si odborník vybavil, o jaký přístroj se jedná. Například evropští státníci minulí i současní nejčastěji využívají Sennheiser MD441. Gustáv Husák jich na sjezdech KSČ míval na stojáncích současně osm (bez ohledu na to, že byly vyráběny v NSR) a posměšně se jim říkalo „dýchací přístroj“; dnes jsou u řečnických pultů Parlamentu ČR pouze dva. Jde o dynamický mikrofon s ledvinovou charakteristikou a se zdvihem vysokých frekvencí, což zlepšuje srozumitelnost. Spíše nečekaně jej použila i skupina Sugababes ve videoklipu Round Round. Německý Neumann U87 s tlustým válcovitým tělem a podivným placatým vrškem je pokládán za vrchol pro studiový záznam hlasu. Tam by se chtěl dostat i rakouský AKG C414. Technickým vrcholem jsou však mikrofony s vyrovnanou frekvenční charakteristikou v celém slyšitelném pásmu od dánské firmy na laboratorní přístrojeBrüel & Kjær, které začaly být prodávány zvukařům divizí této firmy DPA.

• Klopák je běžné české označení pro mikrofon velikosti cca 1 cm spojený se sponkou nebo magnetem, který se připevňuje na klopu saka. Jde ovšem o nesprávné umisťování, výrobci zpravidla udávají, že mikrofon má být níže a uprostřed (například na kravatě). Bez diskuse se vyrábějí z kondenzátorových (levnější z elektretových) mikrofonů. Standardní mezinárodní označení takového mikrofonu je lavalier. Nejznámějším klopákem využívaným bez rozdílu všemi českými a mnoha evropskými televizními stanicemi ve zpravodajských pořadech je německý Sennheiser MKE 40 s ledvinovou směrovou charakteristikou. Bývá používán zpravidla s černým nebo bílým protivětrným krytem, který mu dodává charakteristický válcový tvar. Pokud má být klopák použit neviditelným způsobem k zamikrofonování herců ve filmu nebo v televizi, je zpravidla používán japonský mikrofon Sanken Cos nebo americký TRAM (pro své rozměry s kulovou směrovou charakteristikou). K takovým mikrofonům jsou přidávány různé kryty, obaly, držátka, tmely, lepicí pásky, oboustranně lepící štítky a jiné dobroty, kterými lze mikrofon pevně přilepit k oděvu nebo tělu, aniž by bylo slyšet šustění textilu.

• Polopuška neboli short shotgun je mikrofon s hyperkardioidní charakteristikou. Tradičně se používá ke snímání zvuku při filmování. Např. Sennheiser MKH 416.

• Dlouhá puška neboli shotgun je mikrofon s úzce směrovou charakteristikou. Např. Sennheiser MKH 816.

• PZM neboli boundry mic - mikrofon je zapuštěn v destičce, která se položí na stůl nebo na podlahu. Původně vynalezeno pro snímání violoncella, někdy nevhodně využíváno pro snímání televizních diskusí.

Nepřekvapí, že stejně jako limonády nebo hodinky jsou i nejslavnější mikrofony imitovány na hranici průmyslového vlastnictví levnými výrobci - už jenom proto, že ceny některých zde citovaných se udávají v tisíci dolarech. A pokud chcete nahrávat odděleně každého hudebníka v orchestru…

[editovat] Příslušenství

[editovat] Ochrana proti větru

Naráží-li na membránu mikrofonu proud vzduchu (například vítr, je-li mikrofon používán venku, ale stačí i proud vzduchu při vyslovování exploziv (písmena „p“, „t“, „b“, …) vznikají nepříjemné silné hluboké artefakty, které zpravidla zcela znehodnotí sejmutý záznam. Mikrofon lze proto často umístit do dodatečného obalu, který za cenu zhoršení přenosu vysokých frekvencí soustředěný proud vzduchu láme. Existuje více druhů ochran, ale nejzákladnější jsou:

• koš (zřídka též pucka), angl. windjammer - několik centimetrů velký ovál nasazený na handku
• cepelín (srov. s tvarem vzducholodi Zeppelin), angl. windshield - několik desítek centimetrů velký kryt pokrývající celý mikrofon.

V závislosti na ceně jsou tyto kryty konstruovány z levných umělých hmot nebo z pravé kožešiny sibiřské lišky. Nejznámějším (nejdražším) výrobcem profesionálních krytů je firma Rycote. Velcí výrobci mikrofonů rovněž vyrábějí protivětrné kryty.

[editovat] Upevnění

Pokud není mikrofon držen v ruce nebo není v provedení PZM, bývá zpravidla upevněn v nějakém držáku. Ten je spojen s některým z těchto zařízení:

• stojánek - malá destička nebo trojnožka s vyčnívajícím šroubkem pro položení na stůl. Na šroubek se posléze přišroubuje držák.
• husí krk (angl. gooseneck) - mikrofon je spojen s několik desítek centimetrů dlouhou tenkou pružnou trubkou, kterou lze zkroutit do téměř libovolné polohy. Druhý konec trubky je je zpravidla zapuštěn do stolu. Využívá se v některých rádiích, v konferenčních místnostech, pro dorozumívací systémy, u řečnických stolů.
• stojan („stativ“ je spíše slovo využívané fotografy) asi netřeba dále představovat ani v této encyklopedii
• tyčka (angl. boom) je několikametrová zpravidla teleskopická tyč vyrobená z lehkého moderního materiálu (např. kevlar]). Při filmování hraných filmů ji drží mikrofonista (také „asistent zvuku“) tak, aby snímala zvuk z úst herců, aniž by byla vidět v záběru kamery.
• šibenice je tyčka upevněná na teleskopickém stojanu, obojím lze libovolně pohybovat zpravidla soustavou klik. Tato soustava může být spolu s židličkou na vozíčku. Používala se zejména v začátcích filmu a do poloviny 90. let 20. století v televizi při snímání delších scén (např. diskusních pořadů). Vzhledem k rozměrům a cenám je vytlačována používáním
• mikrofon může viset i od stropu místnosti na vhodném zařízení (tah, rošt), např. v divadle nad scénou
• různé typy úchytů pro klopáky byly zmíněny již výše

[editovat] Připojení mikrofonů

[editovat] Elektrické zapojení

Levnější mikrofony bývají zapojeny nesymetricky pomocí dvou vodičů z nichž jedním je veden signál a druhý slouží jako zemní vodič a stínění. Kvalitnější mirofony používají symetrického zapojení. Signáj je veden dvěma vodiči v protifázi, třetí vodič slouží jako stínění.

[editovat] Konektory

Pro připojení nesymetricky zapojených mikrofonů se používají nejčastěji konektory Jack 1/4" nebo 3,5 mm. Pro připojení symetricky zapojených mikrofonů bývají obvykle použíty třípólové konektory XLR, zvané Cannon.

[editovat] Napájení

Jak již bylo uvedeno, některé typy mikrofonů vyžadují napájení. Existuje několik standardů, které jsou obecně podporovány výrobci zařízení, do kterých se mikrofony připojují (mixážní pult, videokamera, počítač atd. - dále „spotřebič“), takže při správné kombinaci mikrofonu a zařízení není potřeba k mikrofonu připojovat zvláštní napáječ, neboť zařízení samo funguje jako zdroj elektřiny.

• Tonaderspeisung (v češtině se nejčastěji používá německý název; označení jako AB napájení, T-power nebo paralelní napájení se příliš neuchytila) pokryto normou DIN 45595 - napájení 12 V je vedeno přímo (přes shodné odpory na obou pólech) symetrickým vedením. Mikrofon vytvoří střídavé napětí a to se vrací do spotřebiče, kde je stejnosměrné napájecí napětí filtrováno.

• Fantomové napájení (angl. Phantom Supply/Powering) norma Audio Engineering Society, DIN 45596 - mikrofon je spojen symetrickým vedením se spotřebičem pomocí konektoru XLR-3 (tzv. „Cannon“ podle známého japonského výrobce). Mezi vývody 1,2 resp. mezi vývody 1,3 lze naměřit napětí 9, 12, 24, 48 (nejčastěji), 52 V. Mezi vývody 2,3 nelze naměřit nic. Signál se z mikrofonu vrací do spotřebiče právě po vodičích 2,3. Pokud je připojen mikrofon, který napájení nepotřebuje (např. dynamický), neděje se nic.

• Podle standardu PC99 je mikrofon připojený nesymetricky k počítači stereofonním 3,5mm (1/8") konektorem „jack“, přičemž na spodní části konektoru (sleeve) je zem, na kroužku (ring) je napájení +5 V pro mikrofonní předzesilovač, na špičce (tip) je signál z mikrofonu.

[editovat] Externí odkazy

Historie mikrofonu - technet.idnes.cz