دیافراگم میکروفون؛ قلب تپنده صدا!

در دنیای میکروفون‌ها، انتخاب درست دیافراگم می‌تواند تفاوت زیادی در کیفیت صدای ضبط‌شده ایجاد کند. دیافراگم‌ها با پاسخ به تغییرات فشار صوتی، صدای ورودی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند؛ اما چه چیزی باعث می‌شود که یک دیافراگم میکروفون بهتر از دیگری عمل کند؟ آیا جنس، اندازه یا تنش آن‌ها در ضبط صدای دقیق‌تر و شفاف‌تر تأثیر دارد؟ در ادامه این مطلب همراه ما باشید تا به تمام این سوالات پاسخ داده و نگاه کامل‌تری به انواع دیافراگم داشته باشیم.

دیافراگم میکروفون چیست؟

دیافراگم میکروفون یکی از بخش‌های کلیدی هر میکروفونی‌ست که انرژی صوتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند؛ این قطعه مانند یک غشای نازک است و در واکنش به تغییرات امواج صوتی حرکت می‌کند.

The coinciding motion of the diaphragm with sound pressure is the first step in changing acoustic energy into electrical energy.

حرکت دیافراگم همزمان با تغییرات فشار صدا، اولین مرحله در تبدیل انرژی صوتی به انرژی الکتریکی است.

منبع:

mynewmicrophone.com

از آنجایی که دیافراگم بسیار نازک است، می‌توان این قطعه را به‌عنوان یک سطح دوطرفه در نظر گرفت که حرکت آن به تفاوت فشار صوت بین دو طرف بستگی دارد؛ جالب است بدانید که خود دیافراگم بخشی از یک واحد بزرگ‌تر به نام کپسول است؛ طراحی کپسول در عملکرد درست میکروفون اهمیت زیادی دارد و در نهایت ترکیب کپسول و دیافراگم، بخش بزرگی از صدای میکروفون را تشکیل می‌دهند. حساسیت میکروفون، پاسخ فرکانسی و الگوی قطبی تعدادی از ویژگی‌هایی هستند که به‌شدت تحت‌تاثیر طراحی کپسول و دیافراگم قرار دارند.

دیافراگم میکروفون در کجای میکروفون قرار می‌گیرد؟

یکی‌دیگر از نکات مهم مربوط به دیافراگم‌های میکروفون، جهت قرارگیری آن‌هاست. به‌طورکلی دو نوع جهت رایج برای قرارگرفتن میکروفون‌ها وجود دارد.

1- دیافراگم در بالا

دیافراگم‌هایی که در بالای میکروفون قرار گرفته‌اند معمولا به الگوهای قطبی کاردیوئید و الگوهای قطبی همه‌جهته (Omnidirectional) محدود هستند؛ از نمونه‌های رایج این مدل میکروفون‌ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Shure SM57
• SM58
• Neumann KM 184

2- دیافراگم در کنار

میکروفون‌هایی که دیافراگم آن‌ها در کناره‌ها قرار گرفته است، معمولا بیشترین حساسیت را به صداهایی که از طرفین می‌آید، دارند؛ با این نوع طراحی، دستیبابی به همه الگوهای قطبی نسبتا آسان است؛ همچنین می‌توان برای داشتن میکروفونی با الگوهای چندگانه و قابل‌تنظیم، از دو دیافراگم پشت‌به‌پشت هم استفاده کرد.

از نمونه‌های رایج این مدل میکروفون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Neumann U87
• AKG C 414
• Rode NT1-A

انواع دیافراگم میکروفون کدامند؟

انواع دیافراگم میکروفون شامل موارد زیر هستند:

1- دیافراگم کویل متحرک (دینامیک)

دیافراگم کویل متحرک از دو بخش تشکیل شده است: خود دیافراگم و کویل متحرک؛ این دو قطعه به هم متصل هستند و می‌توان آن‌ها را به‌عنوان یک قطعه واحد نیز در نظر گرفت؛ این قطعه به ارتعاشات ناشی از امواج صوتی خارجی واکنش نشان می‌دهد.

در این قطعه دیافراگم باید به اندازه کافی حساس باشد تا بتواند تغییرات فشار هوا را تشخیص دهد؛ همچنین کویل وظیفه دارد که این ارتعاشات را به یک سیگنال صوتی تبدیل کند.

کویل متحرک معمولا از سیم مسی نازکی ساخته شده که به‌شکل استوانه‌ای توخالی پیچیده شده‌ است. جالب است بدانید که برای به حداکثررساندن القای الکترومغناطیسی، در دو طرف سیم‌پیچ، مغناطیس قرار داده شده است.

خود دیافراگم میکروفون نیز نیازی به رسانایی الکتریکی ندارد و جنس آن یک ورق پلاستیکی نازک اما محکم است.

از جمله ویژگی‌های دیافراگم کویل متحرک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• ایجاد یک فرکانس رزونانس در محدوده شنوایی انسان
• کاهش حساسیت در محدوده فرکانس‌های بالا
• داشتن پاسخ گذرای کندتر نسبت به دیافراگم‌های خازنی و ریبونی

چنانچه درباره انواع دیافراگم میکروفون به اطلاعات بیشتری نیاز دارید، می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان، از طریق شماره‌ زیر با کارشناسان ما در تیم اکوسید در تماس باشید.

02537724425

09123535733

2- دیافراگم ریبون (دینامیک)

دیافراگم ریبون به شکل نوارهای نازک، بلند و مستطیلی‌شکل از دو سمت به کپسول متصل می‌شوند. این دیافراگم‌ها معمولا به‌صورت موج‌دار طراحی شده و نسبت به دیافراگم‌های کویل متحرک و کندانسور، تنش کمتری را تجربه می‌کنند.

میکروفون‌های ریبون هم مانند میکروفون‌های کویل متحرک، براساس اصل الکترومغناطیس عمل می‌کنند. تنها تفاوتی که دارند این است که این نوع میکروفون، به‌جای داشتن یک دیافراگم و قطعه رسانا به‌صورت جداگانه، خود ریبون به‌عنوان هر دو عنصر عمل می‌کند.

دیافراگم‌های ریبون باید بسیار نازک و رسانا باشند (معمولا کمتر از 5 میکرون)، بنابراین آلومینیوم می‌تواند به‌خوبی به‌عنوان دیافراگم ریبون استفاده شود؛ به‌طورکلی میکروفون‌های ریبون موجود در بازار، یکی از سه جنس زیر را دارند.

• فویل آلومینیومی موج‌دار
• پلیمر پلاستیکی مقاوم+ لایه‌ای از آلومینیوم رسانا
• فویل آلومینیوم+ یک لایه نازک طلا

از جمله ویژگی‌های دیافراگم ریبون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دیافراگم‌های ریبون بسیار حساس هستند و جریان شدید هوا، اتصالات معیوب و آسیب‌های فیزیکی می‌تواند باعث سوخته‌شدن یا کشیده‌شدن دیافراگم بشود.
• نازکی این دیافراگم، پاسخگویی دقیق به ترنزینت‌ها را امکان‌پذیر می‌کند.
• تنش کم دیافراگم، فرکانس رزونانس را به محدوده‌ای کمتر از بازه شنوایی انسان می‌برد.
• شکل کلی و اصل مبدل، افت ملایم و طبیعی فرکانس‌های بالا را ایجاد می‌کند.

3- دیافراگم کندانسور (خازنی)

کپسول‌های کندانسور مانند دو صفحه موازی‌اند که کمی از هم فاصله دارند، دقیقا شبیه یک خازن! در میکروفون‌های کندانسور این دو صفحه موازی عبارتند از:

• یک صفحه جلویی متحرک (دیافراگم)
• یک صفحه پشتی ثابت

صفحه پشتی یک کندانسور معمولا از آلیاژهای فلزی جامد مانند برنج ساخته شده است؛ اما در صفحه دیافراگم معمولا مایلرهای پوشش‌دار با طلا یا فویل آلومینیومی به کار رفته شده است.

میکروفون‌هایی که از کندانسور بهره می‌برند، معمولا به دو دسته دیافراگم کوچک (SDC) و دیافراگم بزرگ (LDC) تقسیم می‌شوند.

میکروفون‌های SDC معمولا برای پاسخ‌دهی دقیق‌تر به ترنزینت‌ها و فرکانس‌های بالا طراحی شده‌اند؛ اما از حساسیت کمتری برخوردارند و نسبت سیگنال به نویز ضعیف‌تری دارند؛ این میکروفون‌ها به نام میکروفون مدادی شناخته شده و همان‌طور که گفته شد فرکانس‌های بالا را با دقت زیادی تولید می‌کنند.

میکروفون‌های LDC دیافراگم بزرگ‌تری دارند و از حساسیت بیشتری برخوردارند؛ این میکروفون‌ها می‌توانند فرکانس‌های پایین‌تر را به‌شکل بهتر و دقیق‌تری تولید کنند؛ دیافراگم این میکروفون‌ها معمولا در کنار آن‌ها قرار گرفته و فرصت طراحی الگوهای قطبی مختلف را در اختیار شما قرار می‌دهد؛ از آنجایی که دیافراگم این میکروفون‌ها بزرگ‌تر است در پاسخ‌دهی به فرکانس‌های بالا عملکرد ضعیف‌تری دارند.

به‌طورخلاصه تفاوت بین میکروفون‌های SDC و LDC به شرح زیر است.

• SDCها حساسیت کمتری از LDCها دارند.
• SDCها پاسخ ضعیف‌تری در فرکانس‌های پایین دارند.
• SDCها پاسخ ترنزینت دقیق‌تری نسبت به LDCها دارند.
• SDCها الگوهای قطبی یکنواخت‌تری نسبت به LDCها دارند.
• SDCها نسبت سیگنال به نویز ضعیف‌تری نسبت به LDCها دارند.
• SDCها پاسخ به فرکانس‌های بالا قوی‌تری نسبت به LDCها دارند.

عملکرد دیافراگم میکروفون به چه عواملی بستگی دارد؟

عملکرد دیافراگم میکروفون معمولا به موارد زیر بستگی دارد.

1- جرم دیافراگم

جرم دیافراگم تأثیر زیادی روی واکنش آن به فرکانس‌ها و تغییرات سریع صدا دارد. وقتی دیافراگم سنگین‌تر باشد، فرکانس رزونانس آن کاهش پیدا کرده و این فرکانس‌ها به تقویت پاسخ فرکانسی کمک می‌کنند؛ اما این افزایش وزن باعث می‌شود که دیافراگم در پاسخ به فرکانس‌های بالا دچار مشکل شود، زیرا این فرکانس‌ها باید بتوانند بر این اینرسی غلبه کنند. در نتیجه، دیافراگم نمی‌تواند به سرعت تغییرات صدا را دنبال کرده و دقت آن در انتقال صدا کاهش پیدا می‌کند.

2- شکل و اندازه دیافراگم

شکل و اندازه دیافراگم میکروفون‌ها تأثیر زیادی روی پاسخ فرکانسی و حساسیت آن‌ها دارد. معمولاً دیافراگم‌ها به شکل دایره‌ای ساخته می‌شوند، مخصوصاً در میکروفون‌های کویل متحرک و کندانسور، درحالی‌که دیافراگم‌های ریبون به‌صورت نوارهای بلند طراحی می‌شوند. در دیافراگم‌های دایره‌ای، قطر آن با فرکانس‌های رزونانس خاصی در ارتباط است. هرچه اندازه دیافراگم بزرگ‌تر باشد، توانایی جابه‌جایی آن بیشتر شده و این باعث افزایش حساسیت میکروفون می‌شود.

3- تنش دیافراگم

تنش دیافراگم نیز تأثیر زیادی روی پاسخ فرکانسی و حساسیت میکروفون دارد. هرچه تنش دیافراگم بیشتر باشد، فرکانس‌های رزونانس آن بالاتر می‌روند. در دیافراگم‌های دایره‌ای، افزایش تنش معمولاً فرکانس‌های رزونانس را به محدوده فرکانس‌های بیس یا زیر بیس می‌برد؛ درحالی‌که دیافراگم‌های ریبونی معمولاً تحت تنش کمتری قرار دارند، به طوری که حتی فرکانس رزونانس اصلی آن‌ها معمولاً در محدوده شنوایی انسان قرار نمی‌گیرد.

4- جنس دیافراگم

جنس دیافراگم نیز تأثیر زیادی بر واکنش آن به صدا دارد. دیافراگم‌ها باید منعطف، نازک و در بسیاری از موارد رسانا باشند. مواد مورداستفاده برای ساخت دیافراگم‌ها باید دارای استحکام کششی بالا باشند تا بتوانند به‌طور دقیق به تغییرات فشار صدا واکنش نشان دهند. یکی از مواد مناسب برای ساخت دیافراگم، فیلم پلی‌استر (مثل Mylar) است. در میکروفون‌های کندانسور، معمولاً از فیلم پلی‌استر با پوشش طلا استفاده می‌شود؛ این پوشش رسانایی لازم برای عملکرد بهینه را فراهم می‌کند.

5- رسانایی دیافراگم

یکی‌دیگر از مواردی که روی عملکرد دیافراگم میکروفون نقش دارد، رسانایی آن است. رسانایی دیافراگم ارتباط مستقیمی با کارایی آن به‌عنوان مبدل صوتی دارد. آلومینیوم، طلا و مس سه ماده رایج و رسانا در ساخت دیافراگم‌های میکروفون هستند. در میکروفون‌های کندانسور، معمولاً از فیلم پلی‌استر با پوشش طلا یا مواد الکترت برای فراهم‌کردن ویژگی رسانایی استفاده می‌شود.

جمع‌بندی

در مجموع، دیافراگم میکروفون یکی از اجزای اساسی‌ست که تاثیر مستقیمی روی کیفیت و دقت صدای ضبط‌شده دارد. انتخاب نوع دیافراگم، جنس آن، میزان تنش و اندازه آن می‌تواند تفاوت بزرگی در تجربه شنیداری شما ایجاد کند. با درک نحوه عملکرد دیافراگم‌ها و عواملی که بر آن‌ها تأثیر می‌گذارند، می‌توانیم میکروفونی متناسب با نیاز خود انتخاب کرده و بهترین نتیجه را از آن بگیریم.

از همراهی شما تا اینجا ممنونیم؛ چنانچه در این زمینه به اطلاعات بیشتری نیاز دارید، می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان از طریق شماره‌ زیر با کارشناسان ما در تیم اکوسید در تماس باشید.

02537724425

سوالات متداول

1- آیا میکروفون‌های USB دیافراگم مشابه میکروفون‌های XLR دارند؟

بله، هیچ دیافراگم خاصی برای میکروفون‌های USB وجود ندارد و کپسول‌ها و دیافراگم‌های میکروفون‌های USB مشابه با میکروفون‌های XLR ساخته می‌شوند.

2- آیا یک میکروفون به دیافراگم نیاز دارد؟

بله؛ تمام میکروفون‌های عملیاتی برای عملکرد موثرشان به دیافراگم نیاز دارند تا بتوانند به‌عنوان ترانسدیوسر عمل کنند؛ بااین‌حال میکروفون‌های تجربی بدون میکروفون طراحی شده‌اند.

برای مطالعه بیشتر شما

What Is A Microphone Diaphragm? (An In-Depth Guide)

What Are Microphone Diaphragms Made Of? (All Diaphragm Types)