อะไรทำให้ไมโครโฟนตัวหนึ่งดีกว่าตัวอื่นและฉันจะสร้างเองได้อย่างไร


27

ฉันอยากรู้เกี่ยวกับไมโครโฟนและมีคำถามสองสามข้อ

  1. อะไรคือองค์ประกอบที่สำคัญในสิ่งที่ทำให้ดีกว่าอีกอย่างหนึ่ง
  2. การสร้างไมโครโฟนคุณภาพสูงต้องใช้อะไรบ้าง ฉันกำลังมองหาซื้อไมโครโฟนที่ดีและกำลังดูBlue Yetiเป็นตัวอย่างเพื่อให้ฉันเพิ่งสงสัย ฉันรู้ว่ามันดีกว่าไมโครโฟนเก็บเงินของฉัน แต่อยากรู้ว่าทำไม
  3. สำหรับการเตะฉันซื้อไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ el-cheapo (2.2K โอห์ม 1.5V)เพื่อเล่นกับ แต่ฉันมีความคิดเล็กน้อยเกี่ยวกับขีด จำกัด ของมัน ไมโครโฟนแบบนี้จะมีประโยชน์สำหรับอะไร?

ฉันขอแนะนำให้เข้าร่วมสมาคมวิศวกรรมเสียงและทำความรู้จักกับผู้ผลิตทรานสดิวเซอร์บางส่วนที่นั่น
เบิร์ตบริสโตจอห์นสัน

คำตอบ:


37

การถามสิ่งที่ทำให้ไมโครโฟนตัวหนึ่งดีกว่าตัวอื่นก็เหมือนกับการถามว่าสิ่งใดทำให้รถตัวหนึ่งดีกว่าตัวอื่น นี่เป็นวิชาขนาดใหญ่ที่ฉันสามารถให้ภาพรวมได้เท่านั้น แต่นี่จะไป:

กะบังลม

แน่นอนไดอะแฟรมเป็นสิ่งสำคัญที่สุด (แต่เพิ่งจะแทบ) นี่คือส่วนที่เคลื่อนที่ตามการตอบสนองต่อเสียงและแปลงเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า นี่คือส่วนที่กำหนดว่าไมโครโฟนของคุณเป็นแบบไดนามิกคอนเดนเซอร์ริบบอนหรือไมค์ชนิดอื่น

เพื่อให้ได้การตอบสนองความถี่ที่ดีไดอะแฟรมจะต้องเบามาก ยิ่งเบายิ่งดี แต่สิ่งที่เบากว่าก็คือมันจะยิ่งบอบบาง ดังนั้นขั้นตอนจะต้องดำเนินการเพื่อให้แข็งแกร่งและ / หรือเพื่อปกป้องจากความเสียหาย

ไดอะแฟรมที่ดีจะต้านทานความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม ความชื้นส่วนใหญ่ แต่ยังมีควัน, อุณหภูมิสุดขั้ว, ช็อต ฯลฯ

การสร้างไดอะแฟรมนั้นยากมากและต้องใช้วัสดุและเครื่องจักรพิเศษ นี่คือเกินกว่าเกือบทุกงานอดิเรกและแม้แต่ บริษัท ส่วนใหญ่ อัตราต่อรองคือมากกว่า 75% ของแบรนด์ไมค์ที่จำหน่ายในสถานที่เช่น Guitar Centre ไม่ได้ผลิตไดอะแฟรมของตัวเองและอาจสูงถึง 90%

เป็นไปได้ที่จะสร้างไดอะแฟรมในบ้านของคุณ แต่มันจะฟังดูไม่ดีเลย คุณจะโชคดีที่ได้อุปกรณ์ที่มี "คุณภาพโทรศัพท์"

บางครั้งไดอะแฟรมเรียกว่า "ไมค์แคปซูล" แต่บางครั้งอาจทำให้เข้าใจผิด

เชิงกล

ไม่ควรประเมินคุณสมบัติเชิงกลของไมค์ โดยสิ่งเชิงกลฉันหมายถึงทุกสิ่งที่ไม่ใช่ไดอะแฟรมหรือไฟฟ้า ร่างกายของไมค์, ย่าง, ตำแหน่งของไดอะแฟรมภายในของไมค์และแม้กระทั่งคลิปไมค์

มันคือการออกแบบเชิงกลที่กำหนดว่าไมโครโฟนเป็น cardioid, omnidirectional หรือ hyper-cardioid อาจเป็นไปได้มากกว่านั้นคือการออกแบบเชิงกลไกที่กำหนดว่าจะปฏิเสธเสียงที่ไม่ได้ตั้งใจมากแค่ไหน นี้จะกระทำผ่านการวางไดอะแฟรมและการออกแบบของย่าง

งานสำคัญอีกอย่างหนึ่งของการออกแบบเชิงกลคือการลดเสียงรบกวน - เสียงที่เกิดจากผู้ที่ถือย้ายหรือปรับไมโครโฟน ในไมโครโฟนที่ไม่ดีจริงๆเพียงแค่งอมือของคุณในขณะที่ถือไมโครโฟนจะได้ยินอย่างชัดเจน

การออกแบบเชิงกลยังช่วยปกป้องไมค์จากลมหายใจลมหายใจควันควันเบียร์ ฯลฯ

ไฟฟ้า

ไมโครโฟนส่วนใหญ่โดยเฉพาะไมโครโฟนคอนเดนเซอร์มีอิเล็กทรอนิคส์ในตัวเพื่อเพิ่มสัญญาณจากไดอะแฟรมก่อนที่จะส่งสัญญาณออก ไมโครโฟนบางตัวยังมีฟิลเตอร์กรองความถี่สูงผ่านได้ง่ายซึ่งลดการจัดการและเสียงรบกวนจากลม

แน่นอนว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะต้องมีสัญญาณรบกวนต่ำในขณะที่สามารถรองรับช่วงไดนามิกที่กว้างใหญ่โดยไม่ผิดเพี้ยน แม้ว่าวงจรเหล่านี้มักจะง่ายมากการทำให้มีคุณภาพสูงนั้นพูดง่ายกว่าทำ

สิ่งนี้ยิ่งยากสำหรับ USB-Mics ที่กำลังจะออกมา การสร้างไมโครโฟนสำหรับผู้บริโภคเกรดไมค์นั้นไม่ยากเกินไป แต่ไมโครโฟนสำหรับ USB ในระดับสตูดิโอนั้นยากเนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม

ความมั่นคง

การทำสิ่งต่าง ๆ ข้างต้นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิตไมโครโฟน เมื่อคุณมีอุปกรณ์การผลิตที่มีราคาแพงมันค่อนข้างง่ายที่จะสร้างไมโครโฟนคุณภาพ แต่การสร้างไมโครโฟนคุณภาพสองแบบที่จับคู่กันในระดับเอาท์พุทการตอบสนองความถี่การตอบสนองชั่วคราว ฯลฯ เป็นเรื่องยาก

นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งหากคุณต้องการไมโครโฟนสำหรับบันทึกเสียงสเตอริโอ หากไมค์ด้านซ้ายมีการตอบสนองความถี่ที่แตกต่างกันเล็กน้อยกว่าไมค์ขวาการบันทึกจะฟังดูแปลก ๆ บริษัท ไมโครโฟนเกือบทุก บริษัท จะขาย "คู่จับคู่" ของไมโครโฟนที่พวกเขาผ่านชุดไมโครโฟนและพบสอง บริษัท ที่จับคู่อย่างใกล้ชิดมาก บริษัท อื่น ๆ จะไม่รำคาญเพราะพวกเขามีปัญหาในการทำ 2 ที่เหมือนกัน

สร้างไมโครโฟนคุณภาพสูงที่บ้าน

นี่เป็นเรื่องยากสุด ๆ แต่ขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการทำด้วยตัวเองมากแค่ไหน การทำทีละขั้นเป็นไปไม่ได้เพราะต้องใช้ทักษะและอุปกรณ์ที่ไม่ค่อยพบในคนคนเดียว (การสะสมไอ, อิเล็กทรอนิกส์, การผลิตโลหะ, พลาสติกและ / หรือการฉีดขึ้นรูปยาง ฯลฯ )

คุณสามารถใช้หนึ่งในภารกิจเหล่านั้นและสร้างไมโครโฟนที่มีอยู่กับงานนั้นอีกครั้ง ตัวอย่างเช่นคุณอาจใช้ไมโครโฟนจีนราคาถูกและสร้างใหม่หรือออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในใหม่ หรือรับเครื่องกลึงโลหะและเครื่องกัดและออกแบบร่างของไมโครโฟนที่มีอยู่

แน่นอนว่าเป็นไปได้ด้วยการวิจัยและวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อใช้เงิน 75 ดอลลาร์สหรัฐและทำให้มีประสิทธิภาพเหมือน US $ 500

แต่ไม่ต้องพยายามทำให้ไดอะแฟรมของคุณเองหากคุณภาพเสียงเป็นเป้าหมายของคุณ โดยทั้งหมดให้ทำเพียงเพื่อเรียนรู้สิ่ง แต่อย่าคาดหวังว่ามันจะฟังดูดี

El-Cheapo คอนเดนเซอร์ไมค์แคปซูล

สิ่งเหล่านี้ไม่ได้มีประโยชน์อะไรมากมายเมื่อพูดถึงเสียงระดับมืออาชีพ คุณภาพไม่ได้อยู่ที่นั่นในเรื่องเสียงการตอบสนองความถี่ช่วงไดนามิก ฯลฯ คอนเดนเซอร์ระดับมืออาชีพมีไดอะแฟรมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 ถึง 1.0 นิ้วเพื่อให้มีความละเอียดอ่อนและตอบสนองความถี่ได้ดีขึ้น ราคาถูกมักจะน้อยกว่า 0.25 นิ้วและอาจ 0.10 นิ้ว

ไมค์อะเรย์

การวิจัยไมค์ที่เกิดขึ้นใหม่ในปัจจุบันคือการใช้อาร์เรย์ไมโครโฟน นี่คือที่ไมโครโฟน el-cheapo จำนวนมากถูกนำมาใช้และรวมกันในรูปแบบที่มีประโยชน์ โดยปกติแล้วอาร์เรย์ไมโครโฟนจะใช้ในการสร้างไมโครโฟนแบบ Super-Directional สำหรับการประชุมทางไกลและการใช้งานที่คล้ายกัน นี่เป็นพื้นที่ที่ใครบางคนที่บ้านสามารถเล่นได้ง่ายขึ้นและอาจเกิดขึ้นกับสิ่งที่ทำงานได้ดีกว่าสิ่งที่มีอยู่ในเชิงพาณิชย์


สิ่งหนึ่งที่ฉันสงสัยเกี่ยวกับไมโครโฟน btw คือว่าใครจะปรับปรุงประสิทธิภาพของไดอะแฟรมราคาถูกด้วยการเพิ่มตัวแปลงสัญญาณความถี่สูง (เช่น 100 + Khz) ใกล้กับอคติในแบบที่ค่อนข้างคล้ายกับแนวคิด การใช้อคติกับคาสเซ็ทเสียง จากสิ่งที่ฉันเข้าใจปัญหาทั่วไปของไมโครโฟนราคาถูกคือแรงเสียดทานเชิงกล หากไมค์ได้รับสัญญาณเสียง 1Khz แรงเสียดทานทางกลจะเพิ่มคลื่นสี่เหลี่ยม 1Khz ซึ่งเป็นการต่อต้านเฟสของสัญญาณดั้งเดิม การเพิ่มอคติ 100Khz จะทำให้มันกลายเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม 100Khz ซึ่งสามารถกรองได้
supercat

1
หนึ่งจะต้องให้แน่ใจว่าระดับอคติต่ำพอที่จะไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนของตัวเอง แต่ฉันคาดว่าข้อ จำกัด หลักเกี่ยวกับระดับสัญญาณจะเป็นไดอะแฟรมการกำจัด เนื่องจากการกระจัดที่ระดับความดันเสียงที่กำหนดนั้นแปรผกผันกับความถี่ความลำเอียง 100Khz ไม่ควรต้องมีการกระจัดมาก ความคิดใด ๆ
supercat

1
ไมค์มืออาชีพบางคนมีไดอะแฟรมขนาดเล็กมาก สิ่งเหล่านี้มักไม่ได้ออกแบบมาสำหรับนักร้อง / เครื่องดนตรี แต่สำหรับหัวกลอง, เครื่องเสียงสเตอริโอและอื่น ๆ มักจะเป็นที่ทราบกันดีว่า mikes สำหรับการตอบสนองความถี่ที่ดีกว่า (เปิดหรือปิดแกน) แต่ไม่ใช่สำหรับความไว ไดอะแฟรมขนาดใหญ่มีสีนอกแกนมากมายตามธรรมชาติ
Bjorn Roche

1
ผู้ที่ใช้ระบบเสียงระดับมืออาชีพเคยใช้ไมโครโฟน PZM ตัวเมียราคาถูกและสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่เพื่อให้ได้ไมค์ที่ยอดเยี่ยมด้วยเงินเพียงเล็กน้อย ครั้งสุดท้ายที่ฉันตรวจสอบฉันไม่พบไมค์เดิมอีกต่อไป แต่บางทีถ้าคุณ google คุณจะโชคดี
Bjorn Roche

1
@rdtsc: การแก้ไข: ไม่ใช่คลื่นไซน์ความถี่คงที่ แต่เป็นสัญญาณรบกวนที่ถูกกรองเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้นามแฝงที่ความถี่ย่อยหลาย ๆ แนวคิดพื้นฐานก็คือว่าหากมีการป้อนคลื่นรูปแบบเป็นระยะเข้าไปในไมโครโฟนแรงเสียดทานแบบคงที่จะส่งผลกระทบต่อส่วนเดียวกันของคลื่นในลักษณะเดียวกันทุกรอบ การเพิ่มเสียงรบกวนจะทำให้สิ่งที่จะได้รับการบิดเบือนเป็นระยะจะถูกแปลงเป็นเสียง aperiodic
supercat

9

ไตรมาสที่ 1

บางสิ่งที่อยู่ในใจคือ:

  • ช่วงไดนามิก - ช่วงระหว่างระดับ SPL ต่ำสุดและสูงสุดที่ไมโครโฟนสามารถจัดการได้ ยกตัวอย่างเช่นการทิ้งใบไวกิ้งจะต้องมีประสิทธิภาพในระดับต่ำและการปั่นกลองเบสจะต้องมีประสิทธิภาพในระดับสูง (เช่นไม่มีการบิดเบือน)
  • การตอบสนองความถี่ - ความเรียบของแบนด์วิดท์ (เช่น 20Hz - 20kHz) มักเป็นที่ต้องการ แต่สามารถออกแบบมาเพื่อการตอบสนองเสียงเบสที่ดีขึ้น
  • อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR) และเสียงรบกวนในตัวเอง - อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนเป็นอัตราส่วนของสัญญาณอ้างอิงต่อเสียงที่ไมโครโฟนทำโดยไม่มีเสียง (เสียงตัวเอง) SNR สูงนั้นดีและเสียงตัวเองต่ำก็ดี โดยทั่วไปไมโครโฟนคอนเดนเซอร์จะมีความอ่อนไหวมากง่ายต่อการรับประสิทธิภาพ SNR ที่ดีขึ้นและเหมาะสำหรับเสียงในระดับต่ำ
  • Directivity - มุมของเสียงมีผลต่อการตอบสนองอย่างไร ไมโครโฟนชนิดต่าง ๆ มีรูปแบบที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบทั้งสองชนิด (ไดนามิกคอนเดนเซอร์ริบบิ้น ฯลฯ ) และการออกแบบเคส:

ที่นี่รูปแบบการตอบสนองทิศทาง (รู้จักกันในรูปแบบขั้วโลก ) สำหรับ cardioid ทั่วไป (ซ้าย) และปืนลูกซองไมค์ (ขวา)

cardioid polar ปืนลูกซองขั้วโลก

โดยปกติแล้วพวกเขาจะได้รับในรูปแบบ 2D แต่สำหรับคนใหม่พวกเขาอาจจะเข้าใจได้ง่ายขึ้นถ้าเราเห็นการแสดงแบบ 3 มิติ - นี่คือรูปแบบ cardioid เดียวกันในแบบ 3 มิติ:

cardioid 3D

จากสิ่งเหล่านี้เราจะเห็นได้ว่าเช่นหากคุณต้องการเพียงรับเสียงจากทิศทางที่ระบุปืนลูกซองเป็นไมโครโฟนที่ดีที่จะใช้

  • อิมพีแดนซ์ - ง่ายแค่ไหนที่จะจับคู่ไมโครโฟนกับอุปกรณ์ประเภทต่างๆและความไวของเสียง (เช่น piezo ไมโครโฟนมักใช้กับอุปกรณ์อคูสติกมีความไวต่อการสั่นสะเทือน) เช่นไมค์อิมพีแดนซ์ต่ำจะดีกว่า สำหรับใช้กับสายเคเบิลยาว
  • ความทนทาน - ไมโครโฟนเสียหายได้ง่ายเพียงใด ไมโครโฟนริบบอน IIRC ค่อนข้างบอบบางและต้องจัดการด้วยความระมัดระวัง องค์ประกอบคอนเดนเซอร์ระดับมืออาชีพนั้นค่อนข้างจะสร้างความเสียหายได้ง่ายเช่นกัน ประเภทที่เปราะบางน้อย ได้แก่ แบบไดนามิก (ขดลวดเคลื่อนที่) และคาร์บอน
  • ราคา - เช่นเดียวกับสิ่งอื่น ๆ ในเสียงสิ่งนี้ไม่ได้ถูกกำหนดโดยประสิทธิภาพเสมอไป Electret แคปซูลราคาถูก (~ £ 1) เมื่อเอนเอียงอย่างถูกต้องสามารถตอบสนองความถี่ได้ดีกว่าเช่นไมโครโฟนคอนเดนเซอร์แบบเก่าที่มีหลายร้อย ที่นี่ (จาก Elliott Sound Products) เป็นการสนทนาและตัวอย่างของการใช้แคปซูล electret ราคาถูก (มักเป็นมะเร็ง แต่มักเกิดจากการออกแบบที่ไม่ดีแทนที่จะเป็นแคปซูลเอง) เพื่อทำการทดสอบไมโครโฟนที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับรุ่นมืออาชีพ เปรียบเทียบไมโครโฟนทดสอบที่สร้างขึ้นด้วยแคปซูลอิเล็กเตรต 1 ปอนด์ (ราคารวมประมาณ 15 ปอนด์) กับการตั้งค่าไมโครโฟนระดับมืออาชีพ ~ 500 ปอนด์ ไมโครโฟนราคาถูกมีประสิทธิภาพดีกว่าหรือตรงกับไมโครโฟนมืออาชีพในพื้นที่ส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นนี่คือพื้นเสียงสำหรับไมโครโฟนทั้งสอง:
    สำหรับการอภิปรายที่ละเอียดและยอดเยี่ยมยิ่งขึ้นวิทยานิพนธ์นี้

การเปรียบเทียบเสียงรบกวนของพื้น

ไตรมาสที่ 2

หากคุณต้องการออกแบบแคปซูลเองการสร้างไมโครโฟนที่มีคุณภาพจะค่อนข้างยากเนื่องจากลักษณะที่เปราะบางและเที่ยวยุ่งยิ่งหลายประเภท ฉันอาจจะชอบคอนเดนเซอร์ขนาดใหญ่หรือ electret mic - คุณควรจะได้รับวัสดุฟิล์มที่เหมาะสมหรือคุณจะได้รับ mylar และใช้การชาร์จแบบถาวรโดยใช้แหล่งจ่าย HV (ค้นหาลำโพงไฟฟ้าสถิตสำหรับ ความคิด)
จากนั้นตรวจสอบแผนงานบางอย่างสำหรับวงจรแอมป์ที่จำเป็นในไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ (เนื่องจากความต้านทานสูง)
อย่าคาดหวังว่าผลลัพธ์ของคุณจะยอดเยี่ยม แต่ถ้าคุณวิจัยเพียงพอและใช้เวลาคุณไม่เคยรู้เลย มันจะเป็นโครงการเรียนรู้ที่สนุกสนานอย่างแน่นอน

หากคุณต้องการใช้แคปซูลที่มีอยู่และสร้างไมโครโฟนรอบ ๆ มันจะง่ายกว่ามากที่จะได้ผลลัพธ์ที่ดี แน่นอนว่าเป็นไปได้โดยใช้ส่วนประกอบและเครื่องมือที่มีอยู่ การอ่านวิทยานิพนธ์ข้างต้นอย่างรอบคอบจะเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีเยี่ยม

ไตรมาสที่ 3

สำหรับคำถามที่สามมันยากที่จะพูดโดยไม่เห็นรายละเอียด / แผ่นข้อมูล แต่มันอาจจะมีประโยชน์ในฐานะไมโครโฟนพูด / เพลงทั่วไป (ไม่ใช่ระดับสูงมาก)
คุณภาพควรจะเหมาะสำหรับการใช้งานของผู้บริโภค แต่อาจจะ ขาดมาตรฐาน "เสียงโปร" (แม้ว่าจะดูหมายเหตุด้านบนเกี่ยวกับราคาไม่มีอะไรแน่นอน)

หน้าวิกิพีเดียบนไมโครโฟนเป็นสิ่งที่ดีและเป็นคำนำที่ดีมากสำหรับประเภทต่าง ๆ - คุ้มค่ากับการอ่าน


ฉันคิดถึงอัตราส่วน S / N และช่วงไดนามิก!
stevenvh

@Steven - ช่วงไดนามิกนั้นได้รับการกล่าวถึงด้วยจุดความไวและกลองใบ / เบส ฉันจะคิดเกี่ยวกับวิธีการใส่ S / N ในนั้น (อย่าลังเลที่จะแก้ไขหากคุณต้องการเช่นกัน)
Oli Glaser

ขออภัย Oli ฉันเพิ่งสแกนกระสุนไม่เห็นว่าคุณรวมช่วงไดนามิกภายใต้ความไว
stevenvh

@ สตีเว่น - ไม่มีปัญหาฉันเพิ่มบิตใน SNR
Oli Glaser

จริง ๆ แล้วฉันจะใช้ไมโครโฟนที่กล่าวถึงในไตรมาสที่ 3 เป็นไมโครโฟนการวัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาร์เรย์สำหรับการกำหนดทิศทางเสียง ฉันสงสัยอย่างมากว่าพวกเขามีประสิทธิภาพในระดับต่ำกว่าระดับเสียงไมโครโฟนในเกือบทุกระดับ อย่างไรก็ตามเมื่อใช้ในอาเรย์ตามที่ @ David-Kessner กล่าวถึงพวกเขาสามารถสร้างปืนลูกซองสังเคราะห์ที่ดี (สมมติว่าคุณมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อสำรอง)
MBraedley
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.