میکروفون

بندانگشتی|چپ|یک میکروفون داینامیک سنهایزر
میکروفن یا صدابَر  دستگاه یا حسگری است که صدا را به جریان الکتریسیته تبدیل می‌کند. میکروفن (به شکل محاوره‌ای مایک نامیده می‌شود(/ maɪk /) وسیله‌ای است که صوت را به الکتریسیته و نیز حسگری است که صوت را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. در سال ۱۸۷۶، امیل برلاینر نخستین میکروفن را اختراع کرد که به عنوان فرستنده‌ی صدا در تلفن‌ها به کار برده شد. میکروفن‌ها کاربردهای زیادی در تلفن، ضبط صوت، سیستم‌های کارائوکه، سمعک، ساخت فیلم و انیمیشن، مهندسی صوت، تلفن‌های رادیویی خصوصی (همانند واکی تاکی اما در مسافت‌های بیشتر)، بلندگوهای دستی، ساخت برنامه‌های رادیویی و تلویزیونی، ضبط صدا در رایانه‌ها، سیستم‌های تشخیص گفتار، صدا روی پروتکل اینترنت و نیز کاربردهای غیر صوتی (خارج از محدوده شنوایی انسان (از ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ کیلو هرتز) مانند بررسی فراصوت و سیستم‌های عیب‌یابی دارند.
امروزه بیشتر میکروفن‌ها از سیستم‌های القای الکترو مغناطیسی (میکروفن‌های پویا، تغییر گنجایش خازنی (میکروفن‌های خازنی)، تنش پیزوالکتریسیته و سوارسازی (مدولاسیون) نوری برای تولید سیگنال الکتریکی از امواج مکانیکی بهره می‌برند. هر میکروفون دارای چهار خصوصیت اصلی است:
 حساسیت
 امپدانس
 پاسخ فرکانس
 جهت دار بودن
 مغناطیس
امروزه انواع مختلفی از میکروفون‌ها مورد استفاده قرار می گیرند که هر یک روش متفاوتی برای تبدیل تغییرات فشار هوا در موج صوتی به سیگنال الکتریکی به کار میبرند.
از جمله رایج‌ترین آن‌ها:

میکروفون داینامیک (Dynamic Microphone): که از یک سیم پیچ معلق در میدان مغناطیسی استفاده می‌کند.

میکروفون خازنی یا کاندنسر (Condenser Microphone): که دیافراگم ارتعاشی آن به‌عنوان صفحه خازنی عمل می‌کند.

میکروفون تماسی (Contact Microphone): که از کریستال پیزوالکتریکی بهره میبرد.

معمولاً میکروفون ها باید به یک پیش‌تقویت‌کننده (پری آمپلی فایر) یا به اختصار «پری امپ» (Preamp) متصل شوند که برای تقویت سیگنال های کوچک و ضعیف یا برای ایجاد رنگ و گرمای صدا ضبط و بازتولید صدااز آن بهره میگیرند.

تاریخچه
برای اینکه بتوان با گروه های بزرگتری از مردم صحبت کرد، نیاز به افزایش حجم صدای انسان ایجاد شد. ابتدایی ترین دستگاه هایی که برای این منظور استفاده میشدند، مگافون های آکوستیکی بودند. برخی از نخستین نمونه ها، مربوط به یونان قرن پنجم پیش از میلاد، ماسک های تئاتری با دهانه های شبیه شیپور بودند که صدای بازیگران را در آمفی‌تئاتر ها به‌صورت آکوستیکی تقویت می‌کردند.

در سال ۱۶۶۵ میلادی، فیزیکدان انگلیسی رابرت هوک اولین کسی بود که با استفاده از یک محیط غیر از هوا آزمایشی انجام داد و دستگاهی به نام «تلفن عاشقان» اختراع کرد که شامل یک سیم کشیده شده با یک فنجان در هر انتها بود.
در سال ۱۸۵۶ میلادی، مخترع ایتالیایی آنتونیو میوچی یک میکروفون داینامیک اختراع کرد که بر اساس تولید جریان الکتریکی با حرکت یک سیم پیچ در عمق های مختلف در میدان مغناطیسی کار می‌کرد. این روش مدولاسیون صدا بعدها به پایدارترین و ماندگارترین روش در فناوری تلفن تبدیل شد.
در سال ۱۸۵۷، میوچی در توصیف دستگاه خود چنین نوشت:
«این دستگاه شامل یک دیافراگم ارتعاشی و یک آهنربای باردار است که سیم مارپیچی به دور آن پیچیده شده است. ارتعاشات دیافراگم باعث تغییر جریان در آهنربا می‌شود. این تغییرات جریان، هنگامی که به سوی دیگر سیم منتقل می‌گردند، موجب ایجاد ارتعاشات مشابه در دیافراگم گیرنده شده و کلمات را بازتولید می‌کنند.» 

upright=1.3|thumb|تلفن یوهان فیلیپ رایس

در سال ۱۸۶۱، مخترع آلمانی یوهان فیلیپ رایس یک فرستندهٔ صوتی اولیه، معروف به «تلفن رایس»، ساخت که از یک نوار فلزی متصل به یک غشاء ارتعاشی استفاده می‌کرد و جریان متناوب تولید می‌کرد.
نتایج بهتر در سال ۱۸۷۶ با طراحی «فرستندهٔ مایع» در تلفن‌های اولیه الکساندر گراهام بل و الیشا گری حاصل شد – در این طراحی، دیافراگم به یک میلهٔ رسانا در محلول اسیدی متصل بود.
با این حال، کیفیت صدای این سیستم‌ها بسیار پایین بود.

اولین میکروفونی که امکان انتقال صوت به‌ صورت مؤثر در تلفن را فراهم کرد، میکروفن زغالی (با تماس سست) بود. این میکروفون به‌طور مستقل توسط دیوید ادوارد هیوز در انگلستان و امیل برلینر و توماس ادیسون در ایالات متحده توسعه یافت. اگرچه ادیسون در اواسط سال ۱۸۷۷ نخستین حق ثبت اختراع را دریافت کرد (پس از یک دعوای طولانی حقوقی)، هیوز چند سال پیش از آن دستگاه عملی خود را در حضور شاهدان متعدد به نمایش گذاشته بود و اکثر مورخان اختراع این میکروفون را به او نسبت می‌دهند. 

میکروفون برلینر با استفادهٔ الکساندر گراهام بل در تلفن او به موفقیت تجاری رسید و برلینر نیز به استخدام بل درآمد. ویل، فردریک ویلیام، ۱۹۲۶، امیل برلینر: سازنده میکروفون، انتشارات بابز-مریل، ایندیاناپولیس
میکروفون کربنی در توسعهٔ تلفن، پخش رادیویی و صنعت ضبط صدا نقش حیاتی داشت. توماس ادیسون میکروفون ذغالی را به فرستندهٔ دکمه‌ای ذغالی خود در سال ۱۸۸۶ بهبود داد.
این میکروفون در نخستین پخش رادیویی تاریخ، یک اجرای زنده در تالار اپرای متروپولیتن نیویورک در سال ۱۹۱۰، به کار رفت.


در سال ۱۹۱۶، ای. سی. ونت از شرکت وسترن الکتریک با توسعهٔ نخستین میکروفون خازنی، گامی مهم در پیشرفت میکروفون برداشت.فِیگِن، ام. دی. تاریخ مهندسی و علم در سیستم بل: سال‌های اولیه (۱۸۷۵–۱۹۲۵)، نیویورک: آزمایشگاه‌های تلفن بل، ۱۹۷۵ در سال ۱۹۲۳، نخستین میکروفون سیم پیچ متحرک عملی ساخته شد. مگنتوفون مارکونی-سایکس، توسعه یافته توسط کاپیتان اچ. جِی. راند، به استاندارد استودیوهای بی‌بی‌سی در لندن تبدیل شد. این میکروفون در سال ۱۹۳۰ توسط آلن بلوملین و هربرت هولمن بهبود یافت و مدل HB1A ارائه شد که بهترین استاندارد آن زمان بود.

همچنین در سال ۱۹۲۳، میکروفون نواری معرفی شد که نوع دیگری از میکروفون های الکترومغناطیسی بود و باور بر این است که توسط هری اف. اولسن توسعه یافت. او ایدهٔ به کا رفته در میکروفون نواری را برای ساخت میکروفون به کار برد.
در طول سال‌ها، این میکروفون ها توسط چندین شرکت توسعه یافتند؛ به‌ویژه شرکت RCA که پیشرفت های چشمگیری در زمینهٔ کنترل الگو ایجاد کرد تا به میکروفون خاصیت کنترل الگوی ضبط بدهد. با رونق گرفتن فناوری تلویزیون و سینما، تقاضا برای میکروفون های کیفیت بالا و تغییر الگوی ضبط بیشتر افزایش یافت.

در نیمهٔ دوم سدهٔ بیستم، توسعهٔ میکروفون ها به سرعت پیش رفت و شرکت شور برادرز مدل‌های اس ام۵۸ و اس ام۵۷ را عرضه کرد.

 گونه‌ها 
میکروفون‌ها بر اساس اصل مبدل آن‌ها (مانند کاندنسر، داینامیک و غیره) و همچنین بر پایهٔ ویژگی های الگویی (مانند همه‌سویه، کاردیویید و غیره) دسته‌بندی می‌شوند. گاهی ویژگی های دیگری همچون اندازهٔ دیافراگم، کاربرد مورد نظر یا جهت قرارگیری ورودی اصلی صدا نسبت به محور اصلی میکروفون (ورودی از انتها یا از کنار) دارای لامپ خلع یا فاقد لامپ نیز برای توصیف میکروفون به کار می‌رود. از دید کاربرد، میکروفون‌ها دارای گونه‌هایی مانند یقه‌ای، گلویی (لارنگوفون)، سخنرانی، استودیو و… هستند. میکروفون‌های یقه‌ای کاربردهای زیادی دارند. به جای استفاده از میکروفون‌های بزرگ که هم سنگین هستند و هم دست و پاگیر مطمئناً وجود یک میکروفون یقه‌ای بسیار کارآمد است. برای اینکه میکروفون یقه‌ای را انتخاب کنید باید مدل و انواع آن را بشناسید.

 میکروفن‌های دینامیکی 
در میکروفن‌های دینامیک، سیگنال صدا با حرکت کردن یک رسانا در میان یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. در بیشتر میکروفون‌های دینامیک یک دیافراگم بسیار باریک و سبک در پاسخ به فشار هوا حرکت می‌کند. حرکت دیافراگم باعث حرکت یک سیم‌پیچ صدای معلق در میان یک میدان مغناطیسی می‌شود، و منجر به ایجاد جریان الکتریکی کوچکی می‌شود. میکروفون‌های دینامیک حساسیت کمتری (در مقابل فشار هوا و فرکانس‌های بالا) نسبت به میکروفون‌های خازنی دارند و معمولاً می‌توانند در شرایط سخت‌تری کار کنند. همچنین این میکروفون‌ها ارزان‌تر هستند و برای ضبط صدای درامز و گیتار الکتریک مناسب‌تر می‌باشند. مناسب‌ترین میکروفون برای snare میکروفون Shure SM۵۷ (که برای آمپلی‌فایر گیتار نیز عالی هستند). بسیاری از مهندسان از میکروفون Sennheiser MD۴۲۱ برای toms و AKG D۱۱۲ برای باس درام استفاده می‌کنند. به‌طور کلی این میکروفون برای اجراهای زنده و خوانندگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این میکروفون نویز، دم و بازدم و خش خش و صداهای اضافه اطراف را حذف می‌کند.

 میکروفن‌های خازنی 
اگر به دنبال وفاداری کامل به منبع صدا هستید، باید از میکروفون خازنی استفاده کنید. میکروفون‌های خازنی در مقابل میکروفون‌های دینامیک، واکنش بهتری نسبت به «سرعت» و تحرک امواج صوتی نشان می‌دهند. این سیستم مکانیکی ساده شامل یک دیافراگم نازک و کشیده شده است که در نزدیکی یک صفحه فلزی قرار گرفته است (backplate). این آرایش یک خازن ایجاد می‌کند که بار الکتریکی خود را از یک منبع خارجی دریافت می‌کند – باتری یا منبع برق اختصاصی، یا فانتوم پاور از میکسر. دیافراگم در پاسخ به تغییر فشار هوا به آرامی می‌لرزد و باعث تغییر ظرفیت خازن و ایجاد سیگنال خروجی میکروفون می‌شود. میکروفون‌های خازنی در دو نوع ترانزیستوری و لامپی و در اشکال و ابعاد مختلف تولید می‌شوند – اما همه آن‌ها بر اساس این اصول کار می‌کنند. برخلاف سایر میکروفن‌ها، میکروفن خازنی به مولد برق DC و یک پیش‌تقویت‌کننده احتیاج دارد.

میکروفن خازنی دارای معایبی است که بزرگی و حساسیت بیش از حد از آن جمله هستند. ضمناً در مقابل منابع صوتی بلند مجاور دچار واپیچیدگی خواهد شد. این میکروفن کیفیت بسیار خوبی از صدا تولید می‌کند (معمولاً ۲۰ تا ۱۸۰۰۰ هرتز) و نسبت به صداهای گذرا واکنش بسیار بالائی دارد. از میکروفن خازنی برای صدابرداری بسیار حساس استفاده می‌شود (صدابرداری در صحنه‌های متحرک و ایستا) به‌ویژه هنگامی که منبع صوتی در فاصلهٔ دور قرار دارد (به‌صورت میکروفن آویز در ارکسترهای بزرگ). از طرف دیگر می‌توان این میکروفن را به‌عنوان بوم صدا، بوم دستی، پایه‌ای و آویز نیز به‌کار گرفت. عموم میکروفون‌های کنفرانس از این گونه میکروفون‌ها به صورت کلی استفاده می‌نمایند. ناگفته نماند که میکروفون خازنی که در سیستم کنفرانس استفاده می‌گردد از الگوهای قطبی cardioid و supercardioid پیروی می‌نمایند. مشهورترین میکروفون کنفرانس که از این الگو پیروی می‌نماید مدل TS1502 صامع می‌باشد.

 میکروفن اِلِکترِت 
این نوع میکروفن نیز، نوع خاصی از میکروفن خازنی است که کاربرد وسیعی به عنوان میکروفن شخصی یا میکروفن مخفی دارد و دارای کیفیت خوبی در صدابرداری است. این نوع نسبتاً ارزان و کوچک میکروفن دارای دیافراگم پلاستیکی است که بار الکترواستاتیک 'دایم' دارد؛ از این‌رو به ولتاژ قطبی نیاز نخواهد داشت. تقویت‌کنندهٔ کوچکی که با باتری کار می‌کند در محفظهٔ میکروفن کار گذاشته شده است. در اثر کهنه شدن و کار کردن زیاد، اشکالاتی در عملکرد این میکروفن پدید می‌آید؛ از جمله، از بین رفتن فرکانس‌های بالا، کاهش حساسیت و افزایش نوفهٔ زمینه. اختلالات در این میکروفن بر اثر رطوبت زیاد، بخار، حرارت و گرد و خاک سرعت بیشتری می‌گیرد.

 میکروفن‌های ریبون 
میکروفون‌های ریبون اولین میکروفون‌های هدایتی بودند که از لحاظ تجاری به موفقیت رسیدند و در دوره طلایی رادیو کاربرد وسیعی داشتند. امروزه میکروفون‌های ریبون، با تلاش شرکت‌هایی مانند Royer، در حال بازگشتن به عرصه صدا هستند. میکروفون‌های ریبون به جای سطح فشار صدا به سرعت مولکول‌های هوا واکنش نشان می‌دهند و در آن‌ها المان معلق و بسیار کوچکی در یک میدان مغناطیسی قوی حرکت می‌کنند. در کاربردهای استودیویی این تفاوت عملکردی مهم نیست، هرچند می‌تواند در حین ضبط در فضای باز و در روزهایی که باد می‌وزد حیاتی باشد! میکروفون‌های ریبون قدیمی مانند RCA ۴۴ و ۷۷DX بیش از اندازه ظریف و حساس بودند؛ میکروفون‌های ریبون امروزی – مانند Royer R۱۲۱ و R۱۲۲ – طوری طراحی شده‌اند که تحمل استفاده سنگین استودیویی را داشته باشند.

 میکروفن‌های یواس‌بی 
میکروفون‌های یواس‌بی یکی از پیشرفت‌های جدید در فناوری میکروفون هستند و دارای تمام اجزای میکروفون‌های سنتی می‌باشند: کپسول، دیافراگم و غیره. تفاوت این میکروفون در داشتن دو مدار اضافی است: یک پری‌آمپلی‌فایر داخلی و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D). پری‌آمپلی‌فایر اتصال میکروفون به میکسر یا پری‌آمپلی‌فایر میکروفون خارجی را غیرضروری می‌سازد. مبدل A/D خروجی میکروفون را از آنالوگ (ولتاژ) به دیجیتال (داده) تبدیل می‌کند، تا بتواند به‌طور مستقیم وارد رایانه شود و توسط نرم‌افزار ضبط خوانده شود. این میکروفون ضبط دیجیتال پرتابل را بسیار آسان می‌کند. تنها کافی است میکروفون را به رایانه متصل کنید، نرم‌افزار DAW را اجرا نمایید و کلید ضبط را بزنید!

 میکروفن‌های بی‌سیم یواچ‌اف یا وی‌اچ‌اف 
طی سال‌های اخیر، روند رشد ارتباطات بدون سیم با ظهور تلفن‌های سلولی جهش بزرگی نمود. این درحالیست که در سال ۲۰۰۳ ارتباطات بی‌سیم یکصدمین سالگرد تولد خود را جشن گرفت. صد سال پیش و در تاریخ ۱۹ ژوئن ۱۹۰۳ نخستین پیام تلگراف بدون سیم برفراز آتلانتیک تا انگلستان توسط رئیس‌جمهور روزولت مخابره شد و این نقطه آغاز ارتباطات بی‌سیم و تولد آن به‌شمار می‌رود، بطوریکه امروزه ارتباطات بی‌سیم به گونه‌ای در ابعاد زندگی ما نفوذ کرده است. میکروفن‌های بی‌سیم نیز از این موضوع مستثنی نیستند و هم‌اکنون بیش از ۲۰۰ نوع مختلف از این میکروفن‌ها توسط سازندگان در سرتاسر دنیا تولید و عرضه می‌شوند.

یک سیستم میکروفن بی‌سیم، معمولاً متشکل از سه بخش اصلی شامل: میکروفون، فرستنده و گیرنده است. اما آنچه که قابلیت حذف سیم را نسبت به سیستم‌های میکروفن معمولی به این تجهیزات می‌بخشد، قطعاً اجزاء فرستنده و گیرنده آن می‌باشند. بخش فرستنده این تجهیزات معمولاً در قالب یک مجموعه و به همراه بخش میکروفن و فاقد سیم، ادغام و عرضه می‌شوند.

در سیستم‌های جدید میکروفن بدون سیم، دو آنتن مختلف، یکی بر روی بخش فرستنده و دیگری بر روی قسمت گیرنده وجود دارد. هنگامی‌که فاصله فرستنده از آنتن گیرنده بیش از حد مجاز افزایش می‌یابد، در این حالت صدا و سیگنال‌های رادیویی دچار تحریف و نویز می‌شوند. به علاوه استفاده از امواج یواچ‌اف که دارای طول موج کوتاه‌تری نسبت به وی‌اچ‌اف می‌باشند، باعث کاهش بازتابش سیگنال‌ها در محیط مورد استفاده می‌شود.

 الگوی قطبی 

 جستارهای وابسته 
 میکروفون لیزری
 میکروفون سهمی‌وار
 میکروفن بی‌سیم
 اختراع‌ها در ایالات متحده (۱۸۹۰–۱۹۴۵)

 منابع 



 پیوند به بیرون 

رده:اختراع‌های آمریکایی
رده:اختراع‌های سده ۱۹ (میلادی)
رده:تاریخ تلویزیون
رده:دستگاه‌های ورودی رایانش
رده:صوت
رده:ضبط صدا
رده:فناوری تلویزیون
رده:میکروفون‌ها