Mikrofonien toimintaperiaatteet. Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist

Samankaltaiset tiedostot
Johdanto tieto- viestintäteknologian käyttöön: Äänitystekniikka. Vfo135 ja Vfp124 Martti Vainio

YLEISIMMÄT MIKROFONITYYPIT

Yleisäänentoistojärjestelmän osat

Lisää ääntä. sitä tarvitseville.

Käyttöohje TUBE CONDENSER MICROPHONE T-47. Vacuum Tube Condenser Microphone

Kaiuttimet. Äänentoisto. Klas Granqvist Akun Tehdas / Oy Aku s Factory Ltd

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Paine- ja painegradienttimikrofoni

Käyttöohje ULTRAVOICE XM1800S. 3 Dynamic Cardioid Vocal and Instrument Microphones (Set of 3)

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

SUURIKALVOINEN KONDENSAATTORIMIKROFONI C-3. Käyttöohje. Versio 1.0 maaliskuu 2006

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

Studiotekniikka ja äänentoisto (Tuomas Forss 2012)

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

&()'#*#+)##'% +'##$,),#%'

STUDIO CONDENSER MICROPHONES C 4

BY-PASS kondensaattorit

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

Palkkivälipohjan äänitekniikka

KARAOKELAULAJAN ALOITUSOPAS

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

Käyttöohje STUDIO CONDENSER MICROPHONE. Dual-Diaphragm Studio Condenser Microphone

a P en.pdf KOKEET;

Käyttöohje DUAL DIAPHRAGM CONDENSER MICROPHONE B-2 PRO. Gold-Sputtered Large Dual-Diaphragm Studio Condenser Microphone

df4sa dipl.-ing cornelius paul liebigstrasse 2-20 d hamburg

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

U-REMIX USB RF 2 RF 1 POWER

Käyttöohje C-1U. USB Studio Condenser Microphone

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Elektroniikka, kierros 3

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Kaikki alkoi siitä kun mä mikrofonin sain...

Dynamiikan hallinta Lähde: Zölzer. Digital audio signal processing. Wiley & Sons, Zölzer (ed.) DAFX Digital Audio Effects. Wiley & Sons, 2002.

Suuntaavuus ja vahvistus Aukkoantennien tapauksessa suuntaavuus saadaan m uotoon (luku ) E a 2 ds

S OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Antennit Radioaaltojen eteneminen

Käyttöohje SINGLE DIAPHRAGM CONDENSER MICROPHONE. Gold-Sputtered Large-Diaphragm Studio Condenser Microphone

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

3 Ääni ja kuulo. Ihmiskorva aistii paineen vaihteluita, joten yleensä äänestä puhuttaessa määritellään ääniaalto paineen vaihteluiden kautta.

HARJOITUS 7 SEISOVAT AALLOT TAVOITE

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

Radioamatöörikurssi 2014

Käyttöohje C-1. Studio Condenser Microphone

KARAOKELAULAJAN ALOITUSOPAS

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

SeekTech SR-20 Paikannin Kevyt mutta silti lujarakenteinen vastaanotin, joka antaa kaikki nopean ja tarkan paikannuksen tarvitsemat tiedot.

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

PVA-CSK PAVIRO -kuulutuskojesarja

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

KÄYTTÖOHJE. Forvoice 7.7

AMPUMAMELUN TUTKIMUKSIA. Timo Markula 1, Tapio Lahti 2. Kornetintie 4A, Helsinki

DXL kpl 24 bittinen, korkeatasoinen DSP, 2 tuloa, 383,- 468,- 6 lähtöä, PC ohjelmoitava, ohjelmisto sisältyy JAKOSUOTIMET

FY6 - Soveltavat tehtävät

80m antenneista kotimaan työskentelyssä

ÄÄNTÄ VAHVISTAVAT OLOSUHDETEKIJÄT. Erkki Björk. Kuopion yliopisto PL 1627, Kuopion 1 JOHDANTO

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

Mono- ja stereoääni Stereoääni

Ch4 NMR Spectrometer

ULA - vastaanotin. + sähkökomponenttien juottaminen. Tiia Hintsa, Viitaniemen koulu. Ula-vastaanotin; Kouluelektroniikka Ky, Rauma.

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

STUDIO CONDENSER MICROPHONE C 1U

Etäkokouksen onnistumisen välttämätön edellytys on kuulla ja tulla kuulluksi. Ympäristö saattaa olla avotoimisto, auto, mikä tahansa muu kuin

Käyttöohje SINGLE DIAPHRAGM CONDENSER MICROPHONE B-5. Gold-Sputtered Diaphragm Studio Condenser Microphone with 2 Interchangeable Capsules

Esimerkki 1a. Stubisovituksen (= siirtokaapelisovitus) laskeminen Smithin kartan avulla

aktiivikaiuttimet Profel Nuovo Gamba aktiivinen High End subwoofer vallankumouksellisella bassoäänen automaattisella huonetilasäädöllä

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004. Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla. Ryhmä C

Tv-äänisuunnittelu. Antti Silvennoinen Tel

DIGITAALINEN ÄÄNITYS DIGI 003- TYÖASEMALLA JA PRO TOOLS- OHJELMALLA

Aaltoliike ajan suhteen:

KRU-1 PLL & UHF TRUE DIVERSITY langaton mikrofonijärjestelmä. Käyttöohje. ä ä ä ö ä ö

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Käyttöohje. 1/DOC-RSH30 Fi A

Onnittelemme sinua Gradient Evidence -kaiuttimien valinnasta. Edessäsi on suomalainen huippukaiutin, pitkällisen kehitystyön ja kokemuksen

KESTOMAGNEETTI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jani Vitikka p87434 Hannu Tiitinen p Dynaaminen kenttäteoria SATE2010

Etunimi. Sukunimi. Oppimistavoite: ymmärtää, kuinka positiiviset ja negatiiviset magneettiset navat tuottavat työntö- ja vetovoimaa.

Käyttöohje STUDIO CONDENSER MICROPHONES C-2. 2 Matched Studio Condenser Microphones

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

LABORATORIOTYÖ (4 h) LIITE 1/1 ANTENNIMITTAUKSIIN TUTUSTUMINEN

521124S Anturit ja mittausmenetelmät (5 op/3 ov) Koe

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Celan GT902 GT602 lattiakaiutin

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Mikä se on? Olle Holmstrand, SM6DJH (Käännös: Thomas Anderssén, OH6NT)

Kommunikaattori. K ä yttöohje. Maahantuoja: KL Support Oy Nuijamiestentie 5 A 4 Puh. (09)

Kuulohavainnon perusteet

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Esa Blomberg - Ari Lepoluoto AUDIOKIRJA. Audiotekniikkaa ammattilaisille ja kehittyneille harrastajille

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

KORKEALUOKKAINEN JA TEHOKAS ERISTE PITKÄAIKAISEEN ENERGIANSÄÄSTÖÖN, LUOTETTAVA JO 40 VUODEN AJAN

tuoteluettelo I Suomi I

Petri Hänninen YLIVIESKATALO AKUSTIIKAN STUDION AKUSTINEN ARVIOINTI

Äänen eteneminen ja heijastuminen

Transkriptio:

Mikrofonien toimintaperiaatteet Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist

Mikrofonien luokittelu Sähköinen toimintaperiaate Akustinen toimintaperiaate Suuntakuvio Herkkyys Taajuusvaste

Sähköinen toimintaperiaate

Luokittelu sähköisen toimintaperiaatteen mukaan Dynaaminen mikrofoni Nauhamikrofoni Kondensaattorimikrofoni Elektreettimikrofoni Kiderakenteinen

Dynaaminen mikrofoni

Dynaaminen mikrofoni Toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon Mikrofonin kapselissa on kalvo, johon on kiinnitetty hyvin kevyt kela Kalvon värähdellessä äänenpaineen johdosta, kela liikkuu kalvon mukana Kela sijaitsee niinikään mikrofonin kapselissa sijaitsevan kestomagneetin kentässä Induktiivisen periaatteen mukaan magneettikentässä liikkuvaan kelaan indusoituu jännite, joka voidaan havaita sähköisenä audiosignaalina Havaittu signaali on suhteessa äänen voimakkuuteen

Dynaamisen mikrofonin rakenne Kalvo Napakappaleet Ääniaalto N S Magneetti Sähköinen äänisignaali Kela

Dynaamisen mikrofonin ominaisuuksia +Melko kestävä ja lujarakenteinen +Voi olla suhteellisen edullinen +Ei ole herkkä kosteudelle +Ei tarvitse ulkoista käyttövoimaa - Usein kalvon ominaisresonanssista korostuma taajuusvasteessa (prescence peak) - Kalvon massaa aiheuttaa vaimenemaa korkeilla taajuuksilla

Dynaamisen mikrofonin taajuusvaste

Nauhamikrofoni

Nauhamikrofoni Toimintaperiaate hyvin samantapainen kuin dynaamisessa mikrofonissa Nauhamikrofonissa ei ole kelaa, vaan pitkänomainen, hyvin ohutta metallia oleva kalvo Kalvo on porrasmaisesti taiteltu Kalvo sijaitsee kestomagneetin kentässä Ääniaallon aiheuttama nauhan värähtely havaitaan sähköisenä aaltona

Nauhamikrofonin rakenne Napakappaleet Ääniaalto Sähköinen äänisignaali N S Nauha Magneetti

Nauhamikrofonin ominaisuuksia +Erittäin tasainen taajuusvaste +Toistaa korkeat taajuudet tasaisesti +Ei tarvitse ulkoista käyttövoimaa Poikkeuksena aktiiviset nauhamikrofonit +Kevyt rakenne, koska kalvo-kela -yhdistelmää ei ole - Erittäin herkkä puhalluksille ja tuulelle - Phantom-jännite saattaa polttaa kalvon - Sähköinen signaali usein hyvin heikko

Nauhamikrofonin taajuusvaste

Kondensaattorimikrofoni

Kondensaattorimikrofoni Sähköinen toiminta perustuu kapasitanssiin Sähköstaattinen ilmiö Kondensaattorimikrofonissakin on liikkuva kalvo, mutta siihen ei ole kiinnitetty kelaa Kalvo itsessään on metallisoitu Kalvo on sijoitettu hyvin lähelle kiinteää takalevyä Takalevy ja kalvo muodostavat yhdessä kondensaattorin Kyky varastoida sähköistä varausta

Kondensaattorimikrofoni Kun kondensaattorimikrofonin kalvo ja takalevy kytketään tasajännitelähteeseen se varautuu Jännitelähteenä toimii yleensä mikrofoniesivahvistimen phantom-jännite Kun ääniaalto saapuu kalvolle, aiheuttaa se kalvon liikkeen suhteessa takalevyyn Kalvon ja levyn etäisyyden muutos aiheuttaa kondensaattorissa varaustilan muutoksia, jotka havaitaan sähköisenä äänisignaalina

Kondensaattorimikrofoni Kondensattorimikrofonin toimiessaan synnyttämä sähköinen ääniaalto on melko heikko, joten sen vahvistamiseen käytetään yleensä putki- tai transistorivahvistusta Myös tämä vahvistus voi saada käyttöjännitteensä phantom-jännitteestä Varsinkin putkivahvistimisissa mikrofoneissa komponentit voivat olla niin suuria, että koko vahvistinkokonaisuus on ulkoisessa virtalähteessä Kun takalevy rei itetään, voidaan mikrofonin suuntakuviota muuttaa

Kondensaattorimikrofonin rakenne Eriste Ääniaalto Sähköinen äänisignaali Kalvo Takalevy

Kondensaattorimikrofonin ominaisuuksia +Erittäin hyvä korkeiden taajuuksien sekä yläääneksien toistokyky +Erinomainen matalien taajuuksien toisto - Suhteellisen kallis - Ulkoisen käyttövoiman tarve - Edullisissa malleissa voi olla suurta vaihtelua taajuusvasteessa - Kosteus ja lämpötila voivat vaikuttaa toimintaan

Kondensaattorimikrofonin taajuusvaste

Elektreettimikrofoni

Elektreettimikrofoni Sähköinen toiminta perustuu niinikään kapasitanssiin Levyjen välille on polarisaatiolla saatu aikaan pysyvä sähkövaraus, jolloin ulkoista käyttövoimaa ei tarvita Usein esivahvistin kuitenkin tarvitsee jännitteen, joka tosin voi olla pienempi kuin phantom-jännitteen 48V Voivat olla hyvin pieniä kooltaan ja suhteellisen edullisia

Elektreettimikrofonin ominaisuuksia +Ei tarvitse polarisaatiojännitettä +Pienikokoinen +Suhteellisen edullinen - Voi tarvita ulkoisen käyttövoiman sovitusvahvistimelle (tyypillisesti 1,5 tai 9 V) - Pysyvä polarisaatio hiipuu ajan myötä

Pietsomikrofoni

Pietsomikrofoni Sähköisesti kiderakenteeseen perustuva toimintaperiaate Keraaminen kide muuttaa muotoaan, kun sitä puristetaan kasaan, ja synnyttää sähköisen signaalin Käytetään usein tilanteissa, jolloin etenkin fyysinen kestävyys on tärkeää Kielisoittimien tallamikrofonit, triggerit, kokeelliset tilanteet, hydrofonit

Pietsomikrofonin ominaisuuksia +Pienikokoinen +Usein helppo kiinnittää suoraan äänilähteeseen +Äärimmäisen kestävä +Perusrakenteeltaan edullinen - Taajuusvaste voi olla hyvinkin vaihteleva

Akustinen toimintaperiaate

Luokittelu akustisen toimintaperiaatteen mukaan Painemikrofoni Paine-eromikrofoni Yhdistelmät

Painemikrofoni Painemikrofonin kapselin rakenne on suljettu, ja ainoa ilman kanssa tekemisissä osa on mikrofonin kalvo Painemikrofonin keskeinen ominaisuus on, että se poimii lähes yhtä hyvin ääniä mistä tahansa suunnasta Kaikista suunnista tulevat aallot liikuttavat kalvoa samaan suuntaan Painemikrofonin ominaissuuntakuvio on pallo Kapseli ei kuitenkaan ole täysin tiivis, vaan siinä on pieni paineentasausaukko pitkäaikaisia olosuhteita varten

Painemikrofonin rakennekuva Kalvo Kammio

Paine-eromikrofoni Paine-ero-, eli painegradienttimikrofonissa kalvo ei ole kammiossa, vaan edestä ja takaa avoin Kalvo ei liiku suoranaisesti ilmanpaineen, vaan kalvon eri puolien välisen ilmanpaine-eron vaikutuksesta Eri suunnista kalvolle saapuvat äänet poikkeuttavat kalvoa eri suuntiin Etu- ja takasuunnasta tulevat äänet ovat eri vaiheessa keskenään Etusuunnasta tulevaa ääntä kutsutaan yleensä positiiviseksi ja takaa tulevaa negatiiviseksi

Paine-eromikrofoni Sivusuunnasta mikrofoniin saapuva ääniaalto ei aiheuta kalvon liikettä, koska sen aiheuttama paineero on sama kalvon molemmilla puolilla Paine-eromikrofonin ominaissuuntakuvio on kahdeksikko

Paine-eromikrofonin rakennekuva Kalvo

Yhdistelmät Painemikrofonin perusmuodon suuntakuvio on pallo ja paine-eromikrofonin kahdeksikko Yhdistelemällä akustisten rakenteiden ominaisuuksia saadaan aikaan muitakin suuntakuvioita Esimerkiksi herttakuvioisessa mikrofonissa molemmat rakenteet ovat käytössä Mikrofoni poimii ääniä kaikista suunnista, mutta edestä päin ääni tallentuu voimakkaampana, koska takaa tulevat kumoutuvat vastakkaisvaiheisina pois

Yhdistelmämikrofonin rakennekuva Kalvo Kammio

Vaihdettava suuntakuvio Mikrofoniin voi olla kiinnitettävissä erilaisia lisäosia ja -rakenteita, jotka muuttavat suuntakuviota Joissain mikrofoneissa suuntakuvio on kytkimellä vaihdettavissa Kytkimellä vaihdettavissa mikrofoneissa toiminta perustuu yleensä kahteen kalvoon Tyypillisesti kaksi kondensaattorirakennetta, jossa kahdella kalvolla on yhteinen takalevy Nämä kalvot ovat usein ominaissuuntakuvioltaan herttoja, ja eri suuntakuvioita saadaan aikaan kalvojen suhdetta ja vaihetta muuttamalla

Vaihdettavasuuntakuvioisen mikrofonin rakenne Eriste Kalvo B Kalvo A Takalevy

Kolme yleistä suuntakuviota (Pallo, kahdeksikko, hertta)

Suuntakuviot: ympärisäteilevä Omnidirectional (undirectional) Pallo Poimii ääntä yhtä herkästi joka suunnasta Tyypillinen painemikrofonin suutnakuvio

Suuntakuviot: ympärisäteilevä

Suuntakuviot: kaksisuuntainen Bidirectional, figure-of-eight Kahdeksikko Herkkä suoraan edestä ja suoraan takaa tuleville äänille, suoraan sivulta päin tuleville äänille epäherkkä Painegradienttimikrofonille tyypillinen suuntakuvio

Suuntakuviot: kaksisuuntainen

Suuntakuviot: kardioidi Unidirectional, cardioid Hertta Herkkä suoraan edestä tuleville äänille, epäherkkä takaa tuleville Herkkyys pienenee siirryttäessä 0-akselilta poispäin

Suuntakuviot: kardioidi

Suuntakuvioista Yhdistelemällä kolmen pääsuuntakuvion suhteita keskenään saadaan aikaan muitakin suuntakuvioita Superkardioidi Hyperkadrdioidi Leveä kardioidi

Suuntakuvioiden yleinen vertailu Suunta- kuvio Ympärisäteilevä, pallo Kardioidi, hertta Superkardioidi Hyperkardioidi Kaksisuuntainen, kahdeksikko Suuntaavuus (3 db) - 131 115 105 90 Suuntaavuus (6 db) - 180 156 141 120 Vaimentuma (90 ) 0-6 db -8,5 db -12 db - db Vaimentuma (180 ) 0 - db -12 db -6 db 0 Suurin vaimentuma - 180 127 110 90

Mikrofonin teknisiä ominaisuuksia

Mikrofonin teknisiä ominaisuuksia Mikrofoniin liittyy monia teknisiä ominaisuuksia Taajuusvaste Herkkyys Impedanssi

Taajuusvaste Vaste = jonkin asian muuttuminen suhteessa vertailutasoon tai -signaaliin Taajuusvaste ilmaisee sen, kuinka paljon tietyt taajuudet korostuvat tai vaimentuvat mikrofonin muuntaessa äänen sähköiseen muotoon Kuvaajaa katsottaessa aina kiinnitettävä huomiota Y-akselin tiheyteen Samassa kuvaajassa voi olla käyriä varsinaisen akselin lisäksi myös muista kulmista

Taajuusvaste

Taajuusvaste

Herkkyys Herkkyys ilmaisee sen, kuinka suuren sähköisen signaalin mikrofoni tuottaa tietyllä äänenpaineella Herkkä mikrofoni tuottaa suuremman signaalin ja tarvitsee vähemmän vahvistusta Epäherkkä mikrofoni tuottaa pienemmän signaalin, mutta kykenee sietämään suurempia äänenpaineita Tyypillisesti herkkyyden vertailu tasoksi on valitty mikrofoni, joka 94 db:n äänenpaineessa tuottaa 1,0 V jännitteen ulostulojohtimiin Herkkyys ilmoitetaan joko suhteessa vertailujännitteeseen (dbv) tai vertailuäänenpaineen tuottamana jännitteenä (mv/pa)

Herkkyys Herkkyys ilmaisee sen, kuinka suuren sähköisen signaalin mikrofoni tuottaa tietyllä äänenpaineella Herkkä mikrofoni tuottaa suuremman signaalin ja tarvitsee vähemmän vahvistusta Epäherkkä mikrofoni tuottaa pienemmän signaalin, mutta kykenee sietämään suurempia äänenpaineita Tyypillisesti herkkyyden vertailu tasoksi on valitty mikrofoni, joka 94 db:n äänenpaineessa tuottaa 1,0 V jännitteen ulostulojohtimiin Herkkyys ilmoitetaan joko suhteessa vertailujännitteeseen (dbv) tai vertailuäänenpaineen tuottamana jännitteenä (mv/pa)

Herkkyys Shure SM58 -mikrofonin ilmoitettu herkkyys on -54,5 dbv Kuinka suuri jännite mikrofonin johtimista voidaan mitata 94 db äänenpaineessa? U dbv =20 lg(u 1 /U 0 )

Impedanssi Impedanssi kuvaa kaikkien mikrofonin komponenttien aiheuttamaa vastusta, joka pyrkii estämään mikrofonin synnyttämän signaalin kulkua Impedanssi on olemassa sekä signaalin ulostulossa (lähde) ja sisäänmenossa (kuorma)