Αξιολόγηση Μικροφώνων

Γράφει ο Σκιαθίτης Στέφανος (stefanos604)
128 άρθρα στο MusicHeaven

Στα μικρόφωνα μας απασχολεί περισσότερο το θέμα ευαισθησίας.

Σε γενικές γραμμές, τα πυκνωτικά μικρόφωνα παρουσιάζουν μεγαλύτερη ευαισθησία απ' ότι τα δυναμικά μικρόφωνα και τα ταινίας (ribbons) και είναι πιο ευαίσθητα από τους άλλους 2 τύπους. Όπως όμως θα αποδείξουμε η ευαισθησία δεν είναι πανάκεια. Το θέμα είναι ποια θα είναι η χρήση του και κατά πόσο ο προενισχυτής στον οποίο συνδέεται το μικρόφωνο, μπορεί να χειριστεί σωστά το σήμα που βγαίνει από το μικρόφωνο.

Η ευαισθησία του μικροφώνου είναι μια σημαντική ιδιότητα που πρέπει να λαμβάνεται υπόψην κατά την επιλογή του για μια συγκεκριμένη εργασία. Μην υποθέτετε ότι ένα μικρόφωνο είναι πιο ευαίσθητο από κάποιο άλλο μόνο και μόνο από τον τύπου του.

Η γενική επικρατούσα αντίληψη ότι τα δυναμικά μικρόφωνα μπορούν να χειριστούν υψηλότερα ηχητικά επίπεδα από ότι τα πυκνωτικά δεν είναι αληθής. Το θέμα αντιθέτως είναι κατά πόσον ο προενισχυτής στον οποίο συνδέεται το μικρόφωνο μπορεί να χειριστεί σωστά το σήμα που βγαίνει από το μικρόφωνο.

Είτε έτσι είτε αλλιώς όμως, η ευαισθησία θα πρέπει να επιλέγεται σε σχέση με τις απαιτήσεις της εργασίας για την οποία προορίζεται. Με απλά λόγια, αν το μικρόφωνο πρόκειται να χειριστεί πολύ υψηλά ηχητικά επίπεδα, το λογικό θα ήταν να επιλέξετε μικρόφωνο με χαμηλή ευαισθησία - είτε αυτό θα είναι πυκνωτικό είτε δυναμικό (σε τέτοιες περιπτώσεις διαλέγεται συνήθως το δυναμικό).

Δείτε ένα σχετικό τεχνικό άρθρο μου: Max SPL για μικρόφωνα & ηχεία

Βέβαια αν τα υπόλοιπα μηχανήματα του συστήματος (κάρτα ήχου, κονσόλα, PA κλπ) είναι πρώτης κατηγορίας, γιατί και τα μικρόφωνα σου να μην είναι πρώτης κατηγορίας;

Άσχετα αν θα επιλέξετε πυκνωτικό ή δυναμικό, θα πρέπει να εξετάσετε πρώτα τις προδιαγραφές του και μετά την εφαρμογή του.

Σε εφαρμογές με χαμηλά επίπεδα SPL, απαιτείται ένα μικρόφωνο με υψηλή ευαισθησία προκειμένου να κρατήσει την ενίσχυση θορύβου χαμηλά.

Τα μικρόφωνα αξιολογούνται από την ευαισθησία τους. Αυτή αναφέρεται στην τάση εξόδου που παράγει ένα μικρόφωνο σε ένα standard επίπεδο ηχητικής πίεσης-sound pressure level (SPL).

Ως standard SPL αναφοράς θεωρείται ένας τόνος 1.000 Hz σε 94 dB SPL στην κάψα του μικροφώνου.

Όλα τα μικρόφωνα (τουλάχιστον τα επαγγελματικά), δείχνουν στο προσπέκτους τους την τάση που θα δημιουργήσει το μικρόφωνο για μια γνωστή αναφορά dB - SPL (στάθμη ηχητικής πίεσης).

Δυστυχώς και εδώ οι κοινοί όροι που μπορεί να συναντήσετε είναι περισσότεροι του ενός. Πχ:

Η standard SPL αναφοράς είναι ένας τόνος 1,000 Hz σε 94 dB  SPL στη κάψα του μικροφώνου.

Τα 94 dB - SPL = 1 Pascal (Pa) = 10 μbar.

Η ευαισθησία εκφράζεται και ως τάση στην έξοδο του μικροφώνου σε dBV (Το dBV αναφέρεται στο 1 Volt) ή σε millivolts (mV), στο 1 Pascal (Pa) ή στα 94 dB SPL. Δείτε το άρθρο εδώ

Το ποιος θα είναι τελικά ο συμβολισμός που θα χρησιμοποιηθεί δυστυχώς ποικίλλει ανάλογα με τη χώρα προέλευσης του μικροφώνου. Συχνά μπορεί να είναι διαφορετικός και σε διαφορετικά μοντέλα της ίδιας εταιρείας.

Η μεγαλύτερη ευαισθησία είναι πάντα καλύτερη;

Ένα μικρόφωνο με μεγαλύτερη ευαισθησία σίγουρα θα συλλαμβάνει πιο σιγανούς ήχους από ένα μικρόφωνο με χαμηλότερη ευαισθησία. Αυτό συνήθως οφείλεται κατασκευαστικά στο ελαφρύτερο και πιο ευαίσθητο διάφραγμα, το οποίο μπορεί να αντιδρά σε μικρότερες διακυμάνσεις στην πίεση του αέρα.

Είναι η υψηλότερη ευαισθησία καλύτερη;

Όλα εξαρτώνται από το που χρησιμοποιείται. Για να κάνετε μια ηχογράφηση πουλιών στο δάσος σίγουρα απαιτείται ένα εξαιρετικά ευαίσθητο μικρόφωνο με πολύ χαμηλό "self-noise", όμως το ίδιο μικρόφωνο θα ήταν υπερβολή για ένα συνεδριακό χώρο.

Για μια διάσκεψη, θα επιλέγαμε ένα που να έχει επαρκή ευαισθησία, χαμηλό "self-noise", το κατάλληλο πολικό διάγραμμα για την εφαρμογή και φυσικά μια λογική τιμή.

Φυσικά είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι τα μικρόφωνα συλλαμβάνουν όλους τους ήχους - όχι μόνο τις φωνές, όργανα, αλλά και το γαύγισμα, νιαούρισμα, το θόρυβο του δρόμου.

Για να συλλάβετε σωστά τον ήχο που θέλετε (πχ φωνή) απαιτείται προσεκτική τοποθέτηση του μικροφώνου όσο το δυνατόν πλησιέστερα στο άτομο που μιλάει.

Ας δούμε λοιπόν μερικά παραδείγματα από προσπέκτους για γνωστά μικρόφωνα. Έχουν διαφορετική σημειογραφία, αλλά μας λένε τα ίδια πράγματα.

Αυτό όμως θα μας βοηθήσει να μάθουμε να αναγνωρίζουμε τις κοινές ιδιότητες των συμβολισμών.

Αυτοί οι αριθμοί σας επιτρέπουν να κάνετε συγκρίσεις πριν από την αγορά μικροφώνου και δεν αντικατοπτρίζουν την ποιότητα του ήχου του μικροφώνου.

Όπως θα διαπιστώσετε, παρά το γεγονός ότι οι προδιαγραφές μπορεί να μην είναι πλήρως συγκρίσιμες μεταξύ των κατασκευαστών, όταν μπορέσετε να τις αξιολογήσετε σωστά όπως στα παραδείγματα, μπορούν να παρέχουν αντικειμενικότητα και να βοηθήσουν στην αναζήτηση για τη βέλτιστη αγορά.

 Πχ αυτό το μικρόφωνο παράγει -50 dBV (50 dB κάτω του 1 volt) όταν εκτίθεται σε SPL ισοδυναμεί με 1 Pascal (ίσο με 94 dB - SPL). Μάλιστα επαναλαμβάνει ότι η στάθμη εξόδου του θα είναι  3.15 mV όταν εκτεθεί σε 94 dB  SPL.

Αυτό το μικρόφωνο αξιολογείται σε 37 mV. H έξοδος του αυτή μπορεί εύκολα και αμέσως να μετατραπεί από mV/Pa σε dBV/Pa ---> 37 mV/Pa = -28.64 dBV/Pa. Χρησιμοποιήστε το calculator ΕΔΩ για άμεση μετατροπή.

Σ αυτό το μικρόφωνο η ευαισθησία δίνεται ως 114 mV / Pa. Χωρίς αναφορά του τόνου. Αν υποθέσουμε ότι η αναφορά είναι σε 1 KHz (θα έπρεπε να δηλώνεται ρητά, η μη δήλωση μπορεί να σημαίνει ότι κάτι φοβάται το μάρκετινγκ).

Αυτό μπορεί να μετατραπεί από mV / Pa σε dBV / Pa --- > 114 mV / Pa = -18,85 dBV / Pa. Χρησιμοποιήστε το calculator ΕΔΩ για άμεση μετατροπή.

Μερικά προσπέκτους μικροφώνων μετρούν σε σχέση με το 1 microbar (μbar). Αυτό είναι ένα παλαιότερο στυλ σημειογραφίας. Microbar είναι μονάδα της πίεσης, παρόμοια με το Pascal. Προσθέτοντας + 20 dB θα πάρετε την ευαισθησία σε σχέση με το 1 Pascal. Έτσι για το παράδειγμα μας, προσθέτοντας + 20 dB έχουμε: -68+20 = -48 dB +/- 3 dB σε 1000 Hz (0 dB = 1 Pascal)

Στη συνέχεια μπορείτε να μετατρέψετε από -48 dB (υποτίθεται ότι είναι dBV) και θα βρείτε 3.9811 mV  στα 94 dB SPL. Χρησιμοποιήστε το calculator ΕΔΩ για άμεση μετατροπή.

Αυτό το μικρόφωνο προσφέρει διαφορετική τάση εξόδου (μάλιστα και σε dbV και σε mV) ανάλογα με τον τύπο κάψουλας που θα επιλέξετε.

Για να γίνει πλήρως κατανοητό το σημαντικό αυτό χαρακτηριστικό της ευαισθησίας του μικροφώνου ας χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα:

 Ας πούμε ότι διαθέτουμε το γνωστό Shure SM58 το οποίο με 94 dB SPL θα δημιουργήσει 1.85mV.

Sensitivity (at 1,000 Hz Open Circuit Voltage)

–54.5 dBV/Pa (1.85 mV)

1 Pa = 94 dB SPL

Έτσι για να συγκρίνουμε την ευαισθησία των μικροφώνων, χρειαζόμαστε μόνο να συγκρίνουμε τα στοιχεία αυτά. Όσο υψηλότερη είναι η τάση που παράγεται στο δεδομένο επίπεδο SPL (94dB), τόσο πιο ευαίσθητο είναι το μικρόφωνο. Για παράδειγμα, αν ένα άλλο μικρόφωνο παράγει 15 mV στο ίδιο SPL, τότε είναι προφανώς πιο ευαίσθητο από το Shure SM58 αφού αυτό παράγει μόνο 1.85 mV.

Άρα αυτό το πιο ευαίσθητο θα χρειαστεί προενισχυτή με μικρότερη απολαβή (gain).

Ευαισθησία μικροφώνου σε ντεσιμπέλ (db)

Τα πράγματα περιπλέκονται λίγο αν αυτά τα απλά στοιχεία τα κάνουμε μετατροπή σε ντεσιμπέλ. Να θυμάστε ότι το ντεσιμπέλ είναι ένας λόγος, σε αυτή την περίπτωση ο λόγος μεταξύ της παραγόμενης τάσης (1.85 mV) και της τάσης αναφοράς του 1 volt.

Ο υπολογισμός αυτός μας δίνει τον αριθμό -54,5 dBV. Χρησιμοποιήστε το calculator ΕΔΩ για άμεση μετατροπή.

Δηλαδή, με 94 dB SPL (1 Pascal), το μικρόφωνο SM58 (δυναμικό) παράγει ένα σήμα 54,5 ντεσιμπέλ κάτω από το 1 volt. Αυτές οι μετρήσεις είναι πάντα με αρνητικό πρόσημο.

Έτσι το -54,5 dbV μας λέει ότι το μικρόφωνο παράγει ένα σήμα 54.5 dB κάτω από την τάση αναφοράς του 1 volt.

Ομοίως για το SM86 (πυκνωτικό): -50 dBV/Pa (3.15 mV)

Βλέπουμε 3.15 mV > 1.85 mV δηλαδή το -50 > -54 άρα το SM86 πιο ευαίσθητο από το SM58.

Η ευαισθησία λοιπόν μας δίνει μια τάση στο σημείο αναφοράς των 94 db SPL? Τώρα το μόνο που χρειαζόμαστε είναι το μέγιστο SPL του μικροφώνου για να  υπολογίσουμε τη μέγιστη τάση εξόδου.

Πχ ένα Mic A που έχει Max SPL = 125 dB @ 0.5% σε σχέση με ένα Mic B που έχει Max SPL = 127 dB @ 1.0% δεν έχουν την ίδια αναφορά ως προς την παραμόρφωση. Τότε το mic A θα μπορούσε να έχει καλύτερο Max SPL από το mic B.

Η φωτογραφία δείχνει πώς μπορεί να επηρεάσει το SPL η απόσταση του μικροφώνου από την πηγή του ήχου. Το ακουστικό σήμα μειώνεται κατά 6 dB (μισό ) κάθε φορά που η απόσταση από την πηγή διπλασιάζεται.

Να γιατί μεγαλύτερη ευαισθησία είναι επιθυμητή σε εφαρμογές όπως κάμερες ασφαλείας, όπου ο ήχος εξασθενεί καθώς η απόσταση από την πηγή προς το μικρόφωνο αυξάνεται.

Η φωτογραφία δείχνει την τυπική SPL διαφόρων πηγών ήχου, από την πλέον ήσυχη των στούντιο ηχογραφήσεων (κάτω από 10 dB SPL) έως το όριο του πόνου (άνω των 130 dB SPL). Τα διάφορα μικρόφωνα σπάνια μπορούν να καλύψουν όλα ή έστω τα περισσότερα - από αυτό το εύρος. Έτσι η επιλογή του σωστού μικροφώνου για την απαιτούμενη SPL περιοχή είναι μια σημαντική απόφαση για το που θέλουμε να το χρησιμοποιήσουμε.