تفاوت دیافراگم بزرگ و کوچک در میکروفون های کاندنسر

اندازۀ دیافراگرام، نکتۀ مهمی در خرید میکروفون های کاندنسر است که به دو دستۀ بزرگ و کوچک تقسیم می شود. البته اگر بخواهیم میکروفون های لاوالیر را هم در نظر بگیریم، شاید دسته بندی دیگری تحت عنوان مینیاتوری هم اضافه شود، ولی معمولاً لاوالیر ها را هم جزو همان دستۀ کوچک محسوب می کنند. تفاوت این ها چیست؟ کاندنسرهای دیافراگم بزرگ (LDCs: Larg-diaphragm condencer) غالباً دیافراگمی با قطری بیشتر از 1 اینچ و کاندنسرهای دیافراگم کوچک (SDCs: small-diaphragm condensers) دیافراگمی کوچکتر از 1.2 اینچ دارند. در این مقاله به صورت دقیق به بررسی تفاوت آن ها خواهیم پرداخت.

مقایسۀ کلی

نقاط اشتراک دیافراگم بزرگ و کوچک

میکروفون های کاندنسر فارغ از اندازۀ دیافراگم، نوعی مبدل هستند که بر پایۀ اصول مشترک الکترواستاتیک ساخته شده اند. میکروفون های کاندنسر، علاوه بر دیافراگم که در هر دو مدل LDC و SDC ضروری است، برای طراحی کپسول از خازن هایی با صفحات موازی استفاده می کنند. در هر دو مدل یک دیافراگرام متحرک (صفحۀ جلویی) و یک صفحۀ ثابت پشتی وجود دارد. در هر دو مدل کپسول حاوی یک شارژ ثابت است که برگرفته از مواد الکتریکی یا پولاریزاسیون با ولتاژ خارجی است. به محض حرکت دیافراگم، ظرفیت خازن ها تغییر می کند و به دنبال آن ولتاژ AC (سیگنال میکروفون) تولید می شود. SDC و LDC جزو میکروفون های اکتیو هستند و در دو نوع Tube یا FET عرضه می شوند.

اندازۀ دیافراگم

واضح ترین تفاوت LDC و SDC در اندازۀ دیافراگم آن ها است. میکروفون های کاندنسر با دیافراگم کوچک معمولاً در دسته بندی ½ اینچ (12.7 میلی متر) یا کمتر قرار می گیرند؛ در حالی که کاندنسرهای دیافراگم بزرگ، قطری در حدود 1 اینچ (25.4 میلی متر) یا بالاتر دارند. البته این اندازه حدودی است و ممکن است مابین این دو مقدار نیز شاهد میکروفون های دیگری باشیم. به هر حال دسته بندی کاملی نیست و فقط حدود اندازۀ دیافراگم را می دهد. تمام میکروفون های مابین ½ و 1 اینچ در محدودۀ خاکستری قرار دارند. حال هر چه به ½ اینچ نزدیک تر شوند به SDC شبیه تر می شوند و هر چه به 1 اینچ نزدیک تر شوند به LDC شبیه تر می شوند؛ ولی باز هم نمی توان این موضوع را یک قاعدۀ کلی دانست.

پاسخ گذرا

توانایی میکروفون در پاسخ گویی سریع به تغییرات دامنۀ امواج صوتی را پاسخ گذرا (Transient Response) می گویند که واحد آن زمان است. مسلماً مقدار این پارامتر هر چه کمتر باشد بهتر است. منظور از گذرا، اصواتی در بازۀ زمانی کوتاه است که به وفور در سازهای کوبه ای و با شدت کمتر در سازهای زهی مثل ویولن و گیتار شاهد آن هستیم. راه مناسب برای بررسی کیفی صدای میکروفون های خازنی و دینامیکی توجه به اختلاف پاسخ گذاری آن ها است.

میکروفون برای تبدیل انرژی صوتی به الکتریکی نیازمند حرکت فیزیکی دیافراگم توسط امواج صوتی است. سرعت حرکت دیافراگم بستگی به جرم و وزن آن دارد. در یک میکروفون دینامیکی، مجموع وزن دیافراگم و سیم پیچ متحرک آن می تواند تا هزار برابرِ بیشتر از جرمِ دیافراگرام یک میکروفون خازنی باشد؛ بنابراین وزن سبک دیافراگم میکروفون خازنی این امکان را می دهد تا سریع تر از دیافراگم میکروفون های دینامیکی حرکت کند و سریع تر از آن متوقف شود. این موضوع باعث می شود تا میکروفون های خازنی سرعت عمل بیشتری در انتقال افت و خیزهای امواج صوتیِ ناشی از ادوات موسیقی و تبدیل آن به امواج الکتریکی داشته باشند.

میکروفون های کاندنسر با دیافراگم بزرگ، معمولاً پاسخ فرکانسی دقیق تری دارند. از طرفی دیافراگم کوچک میکروفون های LDC به خاطر وزن کمتر و کوچکی دقت بیشتری دارند. این موضوع برای تمام LDC ها صادق نیست؛ ممکن است بعضی از آن ها، واکنش کندی نسبت به امواج گذرا داشته باشند ولی باز هم مقدارش آنقدر کم است که می توان با اطمینان از آن گذشت. در واقع با احتساب این کندی باز هم SDC پاسخ گذرای بسیار سریع تری از LDC دارد.

در بیشتر اوقات، سرعت گذرای بیشتر به معنی دقت بیشتر است. با این حال واکنش گذرای برخی از SDC ها آنقدر زیاد است که موجب غیرطبیعی شدن صدا در برخی از نقاط طیف می شود. البته این موضوع به صدایی که ضبط می کنیم هم ارتباط دارد و بر همین اساس آن را می توان عیب یا شاید هم حسن دانست.

پاسخ فرکانسی

پاسخ فرکانسی (Frequency Response) به محدوده ای از فرکانس ها، از کمترین تا بیشترین مقدار گفته می شود که یک میکروفون قادر به برداشت آنها است و واحد آن هرتز است. فرکانس های محدودۀ شنوایی انسان بر حسب عوامل مختلفی چون سن بین 20 تا 20 هزار هرتز متغیر است؛ بنابراین محدودۀ پاسخ فرکانسی میکروفون ها هر چقدر به این طیف نزدیک تر باشد، صدای طبیعی تری خواهیم داشت. خوشبختانه اغلب میکروفون های حرفه ای محدودۀ فرکانسی وسیعی دارند؛ خصوصاً میکروفون های کاندنسر که سرآمد این مقوله هستند.

میکروفون های کاندنسر با دیافراگم بزرگ، معمولاً پاسخ فرکانسی مسطحی (flat) دارند و غالباً نمودار طیف فرکانسی شان در قسمت بالای فرکانس (در محدودۀ بین 4 کیلوهرتز تا 15 کیلوهرتز) کمی تقویت شده و به دنبال آن حالت نزولی به خود می گیرد. این میکروفون ها معمولاً پاسخ فرکانسی بسیار دقیقی دارند. اگرچه دیافراگم، خودش تا حدی رنگ آمیزی ذاتی دارد، ولی به هر حال، کپسول LDC برای تسطیح هر چه بیشتر پاسخ فرکانسی، بهینه سازی شده است. نتیجۀ کار، صدایی شفاف و خالص است.

از طرفی میکروفون های کاندنسر با دیافراگم کوچک، فرکانسی به مراتب مسطح تر از میکروفون های دیافراگم بزرگ دارند و حتی قادر به دریافت فرکانس ها در محدوده ای خارج از دایرۀ شنوایی انسان هستند. کپسول این میکروفون ها بهینه سازی شده است؛ با این حال SDC ها، لغوِ رزونانس کمتری در فرکانس های بالا (طول موج کوتاه تر) دارند که این موضوع باعث تسطیح پاسخ فرکانسی و نتیجتاً شفافیت و خلوص صدا و ارائۀ یک پاسخ فرکانسی غیر رنگ آمیزی شده در محدودۀ کامل شنوایی انسان (20 هرتز تا 20 کیلوهرتز) و حتی بالاتر از آن است.

نوع آدرس دهی

نوع آدرس دهی (Address Type) شاخص بسیار مهمی در انتخاب میکروفون است که متاسفانه اغلب نادیده گرفته می شود. این شاخص بیانگر زاویۀ محوری میکروفون است؛ یعنی صدا در چه جهتی به بهترین شکل دریافت می شود. دو نوع آدرس دهی وجود دارد: Side-address: که بیانگر دریافت صدا از طرفین است:

و Top-address یا end-address: که بیانگر نشانه روی از بالاست:

میکروفون های دیافراگم کوچک معمولاً ساختار استوانه ای (لوله ای) دارند و غالباً آدرس دهی آن ها ازبالا است. میکروفون های دیافراگم بزرگ، معمولاً ساختاری غیر استوانه ای دارند و side-address هستند. به ندرت می توانید میکروفون LDCای را یافت که از ساختار آدرس دهی top-address پیروی کند. بنابراین با اطمینان زیادی می توان گفت تقریباً تمام LDCها side-address هستند؛ مگر خلافش ثابت شود. میکروفون های SDC با نشانه روی Top-address معمولاً تحت عنوان میکروفون های قلمی نیز شناخته می شوند و بخش عمده ای از میکروفون های کاندنسر استودیویی را در بر می گیرند.

اما همانطور که گفتیم قاعدۀ بالا همیشه صدق نمی کند و گاهی شاهد SDC هایی مثل Neumann M50 هستیم که با وجود دیافراگم کوچک، از ساختار آدرس دهی side-address استفاده می کند؛ نمونه اش Neumann M 50:

میکروفون های لاوالیر با بدنۀ مینیاتوری و کوچک، به لحاظ فنی جزو میکروفون های دیافراگم کوچک هستند ولی معمولاً به صورت جدا طبقه بندی می شوند. میکروفون های مینیاتوری غالباً top-address هستند؛ چون در این حالت، فضای کمتری اشغال می کنند و به سازندگان اجازه می دهد اندازۀ میکروفون را کوچک تر کنند.

الگوی قطبی

الگوی قطبی (Polar Pattern) یا راستای دریافت، نحوۀ پاسخ دهی میکروفون به اصوات دریافت شده از جهات و زوایای گوناگون گفته می شود. راستای دریافتِ هر میکروفون به وسیلۀ منحنی های ویژه ای در برگۀ مشخصات فنی آن رسم می شود. هیچ یکی از الگوهای قطبی را نمی توان برتر از دیگری دانست؛ هر یک کاربردی دارد. به خاطر محبوبیت بالای میکروفون های کاندنسر، مهم است که تفاوت عمومی الگوهای قطبی را بدانید.

میزان یکنواختی و پایداری الگوی قطبی در میکروفون های دیافراگم بزرگ بیشتر است. برخی از میکروفون های استودیویی LDC چندین الگوی قطبی دارند که با سوئیچی روی میکروفون می توان تغییر داد. این میکروفون ها به میکروفون های multi-pattern مشهور هستند. LDCها اغلب الگوی قطبی متغیری دارند. در فرکانس های پایین، الگو بیشتر omnidirectional (همه سویه) است و هر چه به سمت فرکانس های بالاتر می رویم، الگو به unidirectional (تک جهته) نزدیک می شود. این موضوع برای تمام میکروفون ها صادق است ولی در میکروفون های LDC مشهودتر است.

امواج صوتی با دامنه و فرکانس های مختلف، سطح نسبتاً وسیعی دارند و زوایای مختلفی را تحت تأثیر قرار می دهند. این موضوع باعث می شود تا فرکانس ها، الگوی قطبی را نازک و وسیع کنند. بسیاری از مهندسان صدا، میکروفون های دیافراگم کوچک را به خاطر آزادی عمل بیشتر برای ضبط وکال توصیه می کنند. الگوی قطبی این میکروفون ها، بسیار پایدار و یکنواخت است. دیافراگم کوچک برای محیط های شلوغ که نیازمند ضبط ایزولۀ صدا است، گزینه مناسب تری است.

میکروفون های قلمی می توانند هر نوع الگوی قطبی، به جز bidirectional (دو جهته) داشته باشند. الگوی دو جهته امکان پذیر نیست چون ضبط دو طرفه در یک طراحی استوانه ای با آدرس دهی بالا امکان پذیر نیست. SDCها، میکروفون های خوبی برای استفاده به عنوان میکروفون شات گان هستند؛ چون هم وزن کمی دارند، هم کوچک هستند و هم الگوی قطبی پایداری دارند و نسبت به شلوغی محیط حساسیت زیادی ندارند. با استفاده از یک interference tube می توان هر میکروفون SDC یک جهته را به یک میکروفون با کیفیت شات گان تبدیل کرد.

نویز داخلی

نویز داخلی (Self-Noise) مشخصۀ مهمی است که تمام میکروفون های فعال (شامل LDC و SDC) دارند و بیانگر نویز تولید شده توسط اجزای داخلی میکروفون است. طبیعتاً هر چه مقدارِ این نویز کمتر باشد، سیگنال صدا خالص تر و شفاف تر است و امکان تبدیل امواج صوتی ضعیف تر به سیگنال های الکتریکی بدون تداخل با نویز فراهم می شود.

میزان نویز داخلی در مقایسه با نویزِ مدارات الکترونیکی پری آمپ که میکروفون به آن وصل می شود کم است؛ ولی به خاطر عبور سیگنال خروجی از مدارات گوناگون الکتریکی و تقویت آن، نویز، تقویت و در نتیجه شفافیت صدا کم می شود. به عنوان یک قاعدۀ کلی هر چه سطح دیافراگم میکروفون بزرگ تر باشد، میزان نویز داخلی آن کمتر است؛ بنابراین SDCها به خاطر دیافراگم کوچک تر، نویز داخلی بیشتری خواهند داشت. میزان نویز داخلی هر میکروفون، حد پایین گسترۀ پویایی (Dynamic Range) آن را تعیین می کند؛ بنابراین اگر هدف شما، دریافت و ضبط صداهای بسیار ضعیف باشد، انتخاب میکروفونی با نویز داخلی کم ضروری است.

نویز LDC به این خاطر کم است که دیافراگم بزرگ آن باعث انتقال قوی تر صدا و در نتیجه افزایش نرخ سیگنال به نویز می شود؛ در واقع این نویز نیست که کم است، بلکه سیگنال قوی تر است که باعث ناچیز شمرده شدن نویز می شود؛ مثل فریادی که اجازۀ شنیدن نجواها را نمی دهد! SDC در تمام مشخصه ها از جمله: الگوی قطبی، پاسخ فرکانسی، پاسخ گذرا جلوتر از LDC است؛ ولی وقتی ملاک نویز داخلی باشد، LDC برنده است.

قیمت

به لحاظ قیمت، میکروفون های دیافراگم بزرگ (مخصوصاً مدل های تیوبی) بسیار گران تر از SDCها هستند. حتی در میکروفون های استودیویی FET باز هم LDC قیمت بالاتری از SDC دارد.

چند سوال

فرق بین میکروفون های Tube و FET چیست؟

دو مولفۀ رایج در تبدیل امپدانس و تقویت سیگنال در میکروفون های اکتیو، وکیوم تیوب و ترانزیستورهای اثر میدان است. میکروفون های تیوبی از وکیوم تیوب و میکروفون های FET از ترانزیستورهای اثر میدان (FET) استفاده می کنند. به طور کلی، تکنولوژی تیوب، صدا را بیشتر از میکروفون های FET رنگ آمیزی می کند.

فرق بین میکروفون های داینامیک و کاندنسر چیست؟

در میکروفون های داینامیک، صدا از طریق القای الکترومغناطیسی و در میکروفون های کاندنسر از طریق اصول الکترواستاتیک به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود. این موضوع، تغییراتی را در طراحی و کیفیت کلی صدا پدید می آورد. میکروفون های کاندنسر در دستۀ اکتیو و میکروفون های داینامیک در دستۀ پسیو قرار می گیرند.