Mikrofon

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

Principy mikrofonů

Kondenzátorový mikrofon

• 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 měníkapacita kondenzátoru a tím i napětí mezi deskami. Kondenzátorovémikrofony vyžadují napájení. Jsou pokládány za nejkvalitnější apoužívají 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 inapětí mezi deskami. Změny napětí musejí být co nejdříve zpracováványpředzesilovačem (zpr. s tranzistory FET),který je proto součástí mikrofonu. Elektretové mikrofony vyžadujínapájení pro vestavěný předzesilovač. Jsou kvalitní a levné. Jsoupoužívány především v nenáročných aplikacích - u počítačů, v telefonech.

• Dynamický mikrofon: membrána pohybuje cívkou v magnetickémpoli, vytvořeném permanentním magnetem, čímž je vytvářen elektrickýproud (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 protimechanickému poškození. Nevyžadují napájení.

• Zvláštním případem dynamického mikrofonu je mikrofon páskový.Membránou je kovový pásek umístěný v magnetickém poli. Vzhledem k jehomechanické konstrukci je náchylný k mechanickému poškození a je protopoužíván 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 uhlíkovázrnka, čímž mění jejich odpor. Mikrofon umožňuje přímo modulovatprocházející signál, čehož se využívalo na počátku 20. století, kdyještě nebyly k dispozici zesilovací prvky. V začátcích rozhlasovéhovysílání uhlíkovými mikrofony přímo procházel signál vysílače s vysokýmvýkonem, mikrofony proto vyžadovaly chlazení. Uhlíkové mikrofony jsouvelmi nekvalitní, při nežádoucím pohybu vydávají intenzivní chrastivézvuky a proto byly umísťovány do těžkých pouzder upevněných do soustavypružin.

Uhlíkový mikrofon

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

Charakteristiky mikrofonů

Směrové charakteristiky

V závislosti na velikosti a konstrukci pouzdra mikrofonu může tentopřijímat zvuk z různých směrů v různé intenzitě. Konstruktéři mikrofonyzáměrně navrhují s různými charakteristikami v závislosti napředpokládaném použití. Směrová charakteristika je frekvenčně závislá -projevuje se zpravidla u vysokých tónů, zatímco hluboké zůstávajínepoznamenány.

• Všesměrová neboli omnidirekcionální neboli kulovácharakteristika je taková, při které mikrofon přijímá zvuk stejněkvalitně ze všech stran. Je dosahována nejjednodušeji a je typická prolevné 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 jetaková, při které mikrofon přijímá zvuk pouze zepředu a zezadu, nikolivvšak ze stran. Používá se především při některých metodách snímánístereofonního zvuku. Mikrofony s touto charakteristikou jsou zpravidlavelmi drahé.

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

Kulová	Kardioidní	Hyperkardioidní	Osmičková	Úzce směrová

Frekvenční charakteristiky

Fyzikálním ideálem by byl mikrofon, který by akustický podnětpřeměnil vždy na odpovídající elektrický signál bez ohledu na jehofrekvenci. Tak tomu však není a nejen proto, že by takový mikrofon bylmj. současně i barometrem. Dosažení vyrovnané charakteristiky alespoňve slyšitelné oblasti vyžaduje nákladná opatření, velmi malé rozměrymikrofonu. Z nedostatku se však časem stala ctnost a frekvenčnínevyrovnanosti jednotlivých výrobků začaly být využívány tak, abypomohly vyzdvihnout či potlačit některé charakteristické zvukovéodstíny snímaných objektů. Např. všechny mikrofony kromě kulovýchpracují jako převodníky gradientu tlaku, s přibližováním ke zdrojisignálu zesilují hluboké kmitočty - tzv. proximity efekt. Toho využívají někteří zpěváci k dosažení teplé barvy hlasu v některých pasážích zpěvu přibližováním a oddalováním mikrofonu.

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 jakýpřístroj se jedná. Například evropští státníci minulí i současnínejčastěji 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 řečnickýchpultů Parlamentu ČR pouze dva. Jde o dynamický mikrofon s ledvinovoucharakteristikou a se zdvihem vysokých frekvencí, což zlepšujesrozumitelnost. Spíše nečekaně jej použila i skupina Sugababes ve videoklipu Round Round. Německý Neumann U47 s tlustým válcovitým tělem a rakouský AKG C12jsou pokládány za vrchol pro studiový záznam hlasu. Technickým vrcholemjsou však mikrofony s vyrovnanou frekvenční charakteristikou v celémslyšitelném pásmu od dánské firmy na laboratorní přístrojeBrüel & Kjær, které začaly být prodávány zvukařům divizí této firmy DPA.Soukromá rádia používají pro moderátory, kteří zároveň obsluhujíodbavovací zařízení, s oblibou americký dynamický kardioidní mikrofon Electrovoice RE20,do kterého lze mluvit zblízka, čímž se pro posluchače relativně zeslabíhluky ovládání zařízení a akustika vysílacího studia, aniž by sezdůrazňovaly basy a retnice.

• 'Klopák' je běžné české označení pro mikrofonvelikosti cca 1 cm spojený se sponkou nebo magnetem, který sepřipevňuje na klopu saka. Jde ovšem o nesprávné umisťování, výrobcizpravidla udávají, že mikrofon má být níže a uprostřed (například nakravatě). Bez diskuse se vyrábějí z kondenzátorových (levnější zelektretových) mikrofonů. Standardní mezinárodní označení takovéhomikrofonu je lavalier. Nejznámějším klopákem využívaným bezrozdílu všemi českými a mnoha evropskými televizními stanicemi vezpravodajských pořadech je německý Sennheiser MKE 40 sledvinovou směrovou charakteristikou. Bývá používán zpravidla s černýmnebo bílým protivětrným krytem, který mu dodává charakteristickýválcový tvar. Pokud má být klopák použit neviditelným způsobem kzamikrofonování herců ve filmu nebo v televizi, je zpravidla používánjaponský mikrofon Sanken Cos nebo americký TRAM (pro svérozměry s kulovou směrovou charakteristikou). K takovým mikrofonům jsoupřidávány různé kryty, obaly, držátka, tmely, lepicí pásky, oboustrannělepící štítky a jiné dobroty, kterými lze mikrofon pevně přilepit koděvu 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 vdestičce, která se položí na stůl nebo na podlahu. Původně vynalezenopro snímání violoncella, někdy nevhodně využíváno pro snímánítelevizních diskusí.

• Laserový mikrofon - speciální využití laserového paaprsku jako mikrofonu - pužívá se výhradně pro špionážní účely

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

Příslušenství

Ochrana proti větru

Naráží-li na membránu mikrofonu proud vzduchu (například vítr, je-limikrofon používán venku, ale stačí i proud vzduchu při vyslovováníexploziv (písmena „p“, „t“, „b“, …) vznikají nepříjemné silné hluboké artefakty,které zpravidla zcela znehodnotí sejmutý záznam. Mikrofon lze protočasto umístit do dodatečného obalu, který za cenu zhoršení přenosuvysokých frekvencí soustředěný proud vzduchu láme. Existuje více druhůochran, 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 umělýchhmot nebo z pravé kožešiny sibiřské lišky. Nejznámějším (nejdražším)výrobcem profesionálních krytů je firma Rycote. Velcí výrobci mikrofonů rovněž vyrábějí protivětrné kryty.

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 sněkolik desítek centimetrů dlouhou tenkou pružnou trubkou, kterou lzezkroutit do téměř libovolné polohy. Druhý konec trubky je je zpravidlazapuštěn do stolu. Využívá se v některých rádiích, v konferenčníchmístnostech, 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 „asistentzvuku“) tak, aby snímala zvuk z úst herců, aniž by byla vidět v záběrukamery.
• šibenice je tyčka upevněná na teleskopickém stojanu, obojímlze libovolně pohybovat zpravidla soustavou klik. Tato soustava můžebýt spolu s židličkou na vozíčku. Používala se zejména v začátcíchfilmu a do poloviny 90. let 20. století v televizi při snímání delšíchscén (např. diskusních pořadů). Vzhledem k rozměrům a cenám jevytlačována 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

Připojení mikrofonů

Elektrické zapojení

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

Konektory

Pro připojení nesymetricky zapojených mikrofonů se používajínejčastěji konektory Jack 1/4"(6,3mm) nebo 1/8"(3,5mm). Pro připojenísymetricky zapojených mikrofonů bývají obvykle použíty třípólovékonektory XLR, zvané Cannon.

Napájení

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

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

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

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

- Převzato z Wikipedia.org