Microfoon


Een microfoon, afgeleid van de Oudgriekse woorden μικρός, mikrós, klein en φωνή, phōnḗ, geluid of stem, is een elektromechanisch instrument dat geluid omzet in een elektrisch signaal. Dit kan vervolgens worden versterkt voor weergave tijdens optredens of voor radio-uitzendingen of om geluidsopnames te maken.

Inhoud

Inleiding


Geluid bestaat uit luchtdrukvariaties die zich in een golvende beweging door de lucht voortbewegen. In plaats van een geluidsgolf of van geluidstrilling spreekt men ook wel van een akoestisch signaal. Een microfoon zet een akoestisch signaal om naar een elektrisch signaal in twee stappen: Eerst wordt het akoestische signaal opgenomen door een membraan dat met de geluidsgolf meetrilt. De trilling van het membraan wordt vervolgens omgezet in variaties in de elektrische spanning, die met de trilling van het membraan overeenkomen. Hoe dat gebeurt is afhankelijk van het type microfoon. Hoe beter de overeenkomst is tussen het oorspronkelijke akoestische signaal en het resulterende elektrische signaal, des te beter de microfoon is.

De signaalgrootte van een dynamische microfoon is vaak kleiner dan een millivolt. Het signaal wordt daarom meestal eerst aan een voorversterker doorgegeven, voordat het verder wordt verwerkt.

Bij te harde geluiden kan een microfoon de geluidsdruk niet aan, en geeft deze dan een vervormd signaal af. Bij de meeste microfoons wordt daarvoor een getal in decibel gegeven waarbij de microfoon het geluid nog niet vervormt. Deze geluidsdruk wordt met het Engelse Sound Pressure Level SPL aangegeven, bijvoorbeeld 'max SPL = 135 dB' of 'max 135 dB SPL'. De gevoeligheid van een microfoon wordt opgegeven in elektrische spanning per geluidsdruk, met als eenheid mV/Pa, 1 Pa komt overeen met een geluidsniveau van 94 dB SPL.

Wanneer iemand in een microfoon spreekt, dan komt er onbedoeld bij plofklanken ook uitgeblazen lucht mee. Dat geeft een hard klapperend windgeluid op de microfoon. Vooral elektretmicrofoons zijn daar erg gevoelig voor. Door gebruik te maken van een plopkapje wordt dat voorkomen. Een plopkapje is meestal een omhulsel van open schuim, bijvoorbeeld van polyetherschuim. Het kan ook buiten worden gebruikt, bij wind. Men gebruikt in een studio ook wel een schermpje tussen de microfoon en de spreker.

Als het geluid van een microfoon uit een luidspreker klinkt dat vervolgens weer door de microfoon wordt opgepikt, dan spreekt men van rondzingen. Dat kan een hoge fluittoon zijn als er nauwelijks vertraging is, maar het kan ook een hinderlijke echo zijn, als bijvoorbeeld via een telefoon- of radioverbinding het geluid met een vertraging de microfoon bereikt.

Bij communicatieverbindingen wordt soms de microfoon uitgezet op het moment dat de ander iets zegt. De verbinding is dan een half-duplexverbinding geworden.

Elementaire microfoonsoorten


Een drukmicrofoon[1] registreert de geluidsdruk en is daarmee gevoelig voor geluid uit alle richtingen. De microfoon is alleen aan de voorkant open. Een drukgradiëntmicrofoon[2] registreert het verschil in druk tussen voor- en achterkant en is daarmee richtingsgevoelig. Een zuivere drukgradiëntmicrofoon is ongevoelig voor geluid van opzij. De meest gebruikte soort is de druk-drukgradiëntmicrofoon, waarbij de verhouding zo gekozen is dat hij ongevoelig is aan de achterkant. De richtingskarakteristieken worden gebruikelijk aangeduid met de namen:

En de tussenvormen

Voorts zijn er nog de richtmicrofoons

Omnidirectionele microfoon

De respons van een omnidirectionele microfoon, drukgevoelige of richtingsongevoelige microfoon behoort een perfecte bol in drie dimensies te zijn. Dit is in werkelijkheid niet het geval. Zoals met de directionele microfoons, is de gevoeligheid voor een omnidirectionele microfoon een functie van de frequentie. De microfoon is niet oneindig klein en daardoor zit deze zichzelf in de weg voor geluiden die vanaf de achterzijde komen. Dientengevolge ontstaat een geringe afplatting van het richtingspatroon of polaire respons. Deze afplatting is groter naarmate de diameter van de microfoon de golflengte van de geluidsfrequentie benadert. Daarom heeft de microfoon met een kleinere diameter een beter omnidirectioneel effect bij hoge frequenties.

Omnidirectionele microfoons hebben, in tegenstelling tot unidirectionele of niermicrofoons, geen resonerende holtes en kunnen dus worden beschouwd als de zuiverste microfoons in termen van minimale kleuring van het geluid. Omdat ze alleen drukgevoelig zijn kunnen ze ook een vlakke laagfrequente respons vertonen. Drukgevoelige microfoons reageren ook veel minder op windlawaai en ploffen dan richtingsgevoelige microfoons.

Bidirectionele microfoon

Een bidirectionele microfoon, figuur-8 microfoon of drukgradiëntmicrofoon ontvangt geluid gelijkelijk van alleen de voor- en achterkant van het opneemelement. Bandmicrofoons hebben dit patroon. In principe reageren zij niet op de geluidsdruk, maar op het geluidsdrukverschil tussen de voor- en achterkant; dit heeft ook tot gevolg dat de polariteit van het afgegeven signaal omkeert als geluid vanaf de achterkant de microfoon bereikt. Omdat geluid afkomstig van de zijkant de voor- en achterkant van de microfoon gelijkelijk benaderen is er geen geluidsdrukverschil en dus geen gevoeligheid voor geluid vanuit die richting. Een bidirectionele microfoon is dus een richtingmicrofoon.

Meer in wiskundige termen, terwijl omnidirectionele microfoons scalaire geluidsomzetters zijn die gelijkelijk reageren op druk vanuit elke richting, zijn bidirectionele microfoons vector geluidsomzetters die reageren op de drukgradiënt van het geluid langs een as, loodrecht op het vlak van het membraan.

Unidirectionele microfoon

Een unidirectionele microfoon is gevoeliger voor geluiden uit één richting.

Nier, supernier en hypernier

De algemene unidirectionele microfoon is een microfoon met een nier- of cardioidekarakteristiek, zo genoemd omdat het gevoeligheidspatroon nier- of hartvormig is. De cardioide familie van microfoons wordt vaak gebruikt als zang- of spraakmicrofoons, omdat de microfoons ongevoeliger zijn voor geluiden uit andere richtingen dan de spraakrichting. In drie dimensies is de niervorm eerder een appelvorm rond de microfoon die dan zelf de steel van de appel is.

Een niermicrofoon is in feite een 1:1 superpositie van een omnidirectionele en een figuur-8 microfoon. Voor geluidsgolven vanaf de achterkant neutraliseert het negatieve signaal van de figuur-8 het positieve signaal van het omnidirectionele element, terwijl voor geluidsgolven van voren, de twee signalen elkaar versterken.

Een hypernierkarakteristiek is vergelijkbaar met een nierkarakteristiek, maar met een sterkere bijdrage van de figuur-8 eigenschap wat tot een smaller gebied van frontale gevoeligheid leidt met een kleine lob gevoeligheid aan de achterkant. Een super-nier is vergelijkbaar met een hypernier, behalve dan dat de gevoeligheid vooruit iets groter en de achtergevoeligheid iets minder is. Dit wordt bereikt door een iets kleinere bijdrage van figuur-8 microfoon. Hoewel elk willekeurig patroon tussen omni en figuur-8 mogelijk is door aanpassing van de mix, zeggen gangbare definities dat een hypernier eigenschap gerealiseerd wordt door de twee signalen omni en figuur-8 te combineren in een 3:1 verhouding, met een ongevoelig gebied op 109,5°, terwijl een supernier gerealiseerd wordt met een 5:3 verhouding, met een ongevoelig gebied op 126,9°.

Soorten microfoons naar omzettingsprincipe


De meeste microfoons hebben een membraan dat meetrilt met de geluidsgolven die zich door de lucht voortplanten. De beweging van het membraan wordt vervolgens in een elektrische spanning omgezet.

Een membraanloze microfoon zou in principe beter kunnen zijn, omdat er geen membraan nodig is dat vervorming kan geven. In werkelijkheid bestaan er maar weinig natuurkundige methoden om geluidstrillingen zonder membraan in een elektrische spanning om te zetten.

Op dit moment bestaat er een membraanloze microfoon die vooral voor metingen wordt gebruikt. Het bestaat uit een element dat de luchtverplaatsing meet door de temperatuurdaling te meten van twee verwarmde minuscule draadjes.

Met condensatormicrofoons is zo'n goede kwaliteit te bereiken, dat de lucht zelf meer beperkend is dan het membraan.

Indeling naar gebruiksdoel


Microfoons kunnen draadloos zijn. Er zit dan een kleine radiozender in de microfoon die het signaal via de ether uitzendt naar een ontvanger.

Mono en stereo


In een geluidsstudio wordt over het algemeen meer dan één monomicrofoon gebruikt. Tijdens het mixen van die verschillende bronnen wordt dat verwerkt tot een stereo, of een surround, geluid. Geluidsopnames zijn dan dus meestal bron-georienteerd. Het stereobeeld is daardoor enigszins kunstmatig.

Een andere techniek is de opname van het stereogeluidsveld. In principe zijn er twee stereo-opnametechnieken te onderscheiden.

  1. X-Y-opstelling - De eerste is met twee samenvallende richtingsgevoelige microfoons die onder een bepaalde hoek met elkaar zijn geplaatst. Samenvallend betekent hier dat de microfooncapsules zo dicht mogelijk bij elkaar geplaatst worden, de hoek die de microfoons met elkaar maken wordt voor een deel bepaald door de breedte van het op te nemen geluidsbeeld. Omdat er geen afstand tussen de microfoons zit vertoont het opgenomen stereosignaal ook geen looptijdsverschil. De stereo-informatie wordt alleen meegegeven in de amplitudeverschillen tussen het linker en het rechterkanaal. Enkele fabrikanten leveren geluidsveldmicrofoons. Deze bestaan uit drie drukgradient-gevoelige microfoons in drie haaks op elkaar staande richtingen en een drukgevoelige microfoon, waarbij de microfooncapsules zo dicht mogelijk op elkaar zijn geplaatst.
  2. A-B-opstelling - Bij de tweede methode zijn de microfoons uit elkaar geplaatst. De afstand zorgt ervoor dat er looptijdsverschillen ontstaan tussen het linker- en het rechterkanaal wat leidt tot de stereo-informatie voor de luisteraar. Als rondom gevoelige microfoons worden gebruikt is dat ook de belangrijkste informatie, maar de opstelling kan ook worden uitgevoerd met richtingsgevoelige microfoons zodat ook het amplitudeverschil bijdraagt aan de geluidslokalisatie bij weergave.

Een minder gebruikte methode is de kunsthoofdstereotechniek. Deze methode is alleen effectief als de luisteraar een hoofdtelefoon gebruikt. Microfoons worden in of direct op het hoorkanaal van een kunstmatig hoofd geplaatst. Het idee is dat bij weergave het geluidssignaal op het oor van de luisteraar identiek is aan het geluid van de opname. De kwaliteit van de weergave is afhankelijk van de overeenkomst van het hoofd van de luisteraar met het kunsthoofd in vorm en afmeting. De Jecklin disc is van deze techniek afgeleid.

Connector


Voor professionele microfoons wordt de XLR-connector gebruikt, met drie contactpennen die een symmetrische aansluiting mogelijk maken. Semiprofessionele microfoons worden met 6,3mm-klinkstekers of Jacksteker aangesloten, dit is gewoonlijk een asymmetrische verbinding en daardoor storingsgevoeliger. Microfoons met een 3,5mm-klinksteker worden vanwege de beperkte duurzaamheid meestal alleen voor consumentenproducten gebruikt.

Professionele microfoons werden tot in de jaren 1960 meestal met Klein Tuchel DIN-pluggen aangesloten.

Eigenschappen


Elektrische en akoestische eigenschappen van microfoons zijn:

Zie de categorie Microphones van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.
Zoek microfoon op in het WikiWoordenboek.









Categorieën: Akoestiek | Opnameapparatuur




Staat van informatie: 25.09.2021 05:34:15 CEST

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.