ไมโครโฟน

ความรู้พื้นฐานเกั่ยวกับไมโครโฟน (Basic Microphone knowledge)

ชนิดของไมโครโฟน (Microphone)
- ไมโครโฟนแบบไดนามิกมูฟวิ่งคอล์ย (Dynamic Movie Coil Microphone) หรือที่เรียกสั้นๆว่าไดนามิกไมโครโฟน เป็นไมโครโฟนที่ใช้หลักการของการเคลื่อนที่ของขดลวดตามเสียงที่มากระทบ และเมื่อขดลวดตัดผ่านสนามแม่เหล็กถาวร ก็จะเกิดเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าตามคลื่นเสียงนั้น ไมโครโฟนชนิดนี้เป็นที่นิยมแพร่หลาย ครอบคลุมการใช้งานเกือบทุกประเภท เพราะสามารถรับเสียงในย่านกว้างทั้งความถี่ต่ำและความถี่สูงได้

ไมโครโฟนแบบคอนเดนเซอร์ (Condenser Microphone) เป็นไมโครโฟนที่ออกแบบโดยใช้หลักการเปลี่ยนแปลงค่าความจุ ตามเสียงที่มากระทบแผ่นฉนวนที่อยู่ระหว่างแผ่นเพลทสองแผ่น โดยส่วนใหญ่ไมโครโฟนประเภทนี้จะต้องมีแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง และ สามารถตอบสนองความถี่สูงได้ดีมาก

-ไมโครโฟนแบบไร้สาย (Wireless Microphone) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า “ไมค์ลอย “ ซึ่งความจริงก็คือไมโครโฟน 2 แบบแรก เพียงแต่เพิ่มวงจรเครื่องส่งให้สามารถส่งสัญญาณออกมาเป็นคลื่นวิทยุได้นั่นเอง 
หลักการทำงาน
  • หลักการทำงานของ ไดนามิกไมโครโฟน (Dynamic Microphone)
 
รูปภาพแสดงการทำงานของ ไดน๐ามิกไมโครโฟน (Dynamic Microphone)
       ไมโครโฟนแบบไดนามิก จะประกอบด้วยขดลวดพันอยู่บนฟอร์มพลาสติกทรงกระบอกที่ยึดติดกับแผ่นไดอะแฟรมบางๆ  แล้วสวมลงในช่องว่างระหว่างแม่เหล็กถาวร  เมื่อมีคลื่นเสียงมากระทบแผ่นไดอะแฟรม  แผ่นไดอะแฟรมที่เป็นพลาสติกหรือแผ่นอลูมิเนียมบาง ๆ ก็จะมีการอัดและคลายตัวตามคลื่นเสียง ทำให้ขดลวดเคลื่อนที่เข้าออกตามไปด้วย  ซึ่งขดลวดก็จะตัดกับสนามแม่เหล็กถาวร ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าออกมาที่ขดลวด ตามคลื่นเสียงที่เข้ามากระทบ 
- สามารถทำงานได้ด้วยตัวเองไม่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าช่วย
- มีความไวเสียงต่ำ รับช่วงความถี่เสียงได้แคบ
  
  • หลักการทำงานของ คอนเดนเซอร์ไมโครโฟน (Condenser Microphone)

รูปภาพแสดงการทำงานของ คอนเดนเซอร์ไมโครโฟน (Condenser Microphone)
        คอนเดนเซอร์ไมโครโฟนนี้ต้องมีไฟฟ้า DC เลี้ยงจึงจะทำงาน แรงดันตั้งแต่ 1.5 ถึง 48 โวลท์ ไมค์คอนเดนเซอร์ใช้หลักการค่าความจุของคาปาซิเตอร์เปลี่ยนแปลงโดยเมื่อมีเสียงปะทะที่ไดอะแฟรม จึงจะทำให้เกิดการสั่นไหว ทำให้มีการขยับตัวของระยะห่างชองแผ่นเพลทที่เป็นไดอะแฟรมกับแผ่นเพลทแผ่นหลัง  ทำให้ค่าความจุมีการเปลี่ยนแปลงตามแรงปะทะจากคลื่นเสียง ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าของเสียงนั้นส่งมาที Amplifier ทำการขยายสัญญาณเสียงเป็นกระแสไฟฟ้าที่แรงส่งออกไปตามสายนำสัญญาณ ดังนั้น ไมโครโฟนชนิดนี้จึงมีความไวมาก มีอิมพิแดนซ์ต่ำมาก เมื่อยังไม่มีการออกแบบพิเศษ ความถี่ตอบสนองได้ดีที่ความถี่ปานกลางขึ้นไป และทิศทางการรับ รอบทิศทาง
- มีความไวเสียงสูง สามารถรับช่วงความถี่เสียงได้กว้างกว่า
- ข้อดี คือ เสียงที่ได้รับจะมีความชัดเจน แต่ก็ส่งผลให้มีเสียงรบกวน (noise) มากตามไปด้วย
- ส่วนมากใช้กับงานแสดงดนตรี การบรรเลงเพลงต่างๆ

  • หลักการทำงานของ ไมโครโฟนแบบไร้สาย (Wireless Microphone)
รูปภาพแสดงการทำงานของ ไมโครโฟนแบบไร้สาย (Wireless Microphone)  
ไมโครโฟนแบบไร้สายจะเป็นการรวมหัวไมโครโฟน วงจรขยายสัญญาณจากไมโครโฟน หรือปรีไมโครโฟน และวงจรส่งสัญญาณคลื่นวิทยุไว้ภายในตัวไมโครโฟน  เพื่อส่งสัญญาณไปยังภาครับที่ต่อไปยังเครื่องขยายเสียงได้โดยไม่ต้องใช้สาย

การเลือกใช้งาน
       ปกติไมโครโฟนจะมีหลายราคาตามคุณภาพ มีราคาถูกๆ จนถึงหลักหมื่นบาท  โดยแตกต่างกันที่ คุณภาพการตอบสนองความถี่เสียง และความไวในการรับ นอกจากนั้นการเลือกใช้ก็ยังพิจารณากันที่ขนาดความเหมาะสมและวัสดุที่ใช้ทำด้วย เช่นในงานบรรยาย ที่ต้องการความคล่องตัว อาจใช้ไมโครโฟนแบบไร้สาย หรือไมโครโฟนที่มีน้ำหนักเบา งานแสดงสดบนเวทีและงานบันทึกเสียง อาจต้องการไมโครโฟนที่มีคุณภาพเสียงที่ดี  แต่หากใช้ในงานสนามที่ไม่ต้องการคุณภาพเสียงมากเท่าไร เราก็สามารถเลือกใช้ไมโครโฟนราคาถูกได้ นอกจากนี้ในกรณีของไมโครโฟนแบบไดนามิก ยังพิจารณาถึงขนาดอิมพีแดนซ์ของไมโครโฟนด้วย ถ้าใช้สายต่อยาวมาก ๆ ควรใช้ไมโครโฟนที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ เพราะสามารถลดสัญญานรบกวนได้ดีกว่าไมโครโฟนอิมพีแดนซ์สูง  และถ้าเป็นไมโครโฟนที่มีคุณภาพเรายังพิจารณาถึง รูปแบบการรับคลื่นเสียงจากข้อมูลรายละเอียดคุณสมบัติต่างๆ ส่วนใหญ่มี ด้วยกัน 2 รูปแบบคือ
  1. แบบรับเสียงรอบทิศทาง (Omni Direction)
omni pickup pattern


รูปภาพแสดงการรับคลื่นเสียงของไมโครโฟนแบบรอบทิศทาง (Omni Direction)
         ไมโครโฟนแบบรอบทิศทาง (Omni Direction) มักจะเป็นรูปแบบของไมโครโฟนที่ใช้กันทั่วไป โดยเฉพาะไมโครโฟนคอนเดนเซอร์   โดยแบบนี้จะเหมาะสำหรับการบันทึกเสียง เพราะมีการตอบสนองความถี่กว้าง แต่มีโอกาสที่จะเกิดเสียงหอนได้ง่าย  การติดตั้งจึงควรพิจารณาเป็นพิเศษ และการใช้งานไม่ควรพูดห่างไมโครโฟนมากนัก

  2แบบรับเสียงเฉพาะด้านหน้าไมโครโฟน (Cardioid Direction)
Cardioid Pattern.jpg
รูปภาพแสดงการรับคลื่นเสียงของไมโครโฟนแบบรับเสียงด้านหน้า (Cardioid Direction)
        ไมโครโฟนที่มีรูปแบบการรับเสียงแบบ Cardioid สามารถรับเสียงจากทางด้านหน้า (0o) ได้ดีที่สุด แต่รับเสียงที่มาจากทางด้านหลัง (180o) ได้น้อยมากๆ หรือ ไม่ได้เลย เป็นไมโครโฟนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ สามารถรับเสียงที่ห่างไมโครโฟน โดยไม่มีปัญหาเสียงรบกวน
 
  3. บบรับเสียงทั้งด้านหน้าไมโครโฟนและด้านหลังไมโครโฟน แต่รับเสียงด้านหน้าได้มากกว่า (Super Cardioid Pattern   &   Hyper Cardioid )
                                       Super Cardioid                                     Hyper Cardioid
          ทั้งสองแบบนี้ถูกออกแบบมาให้มี มุม หรือ องศา ของการรับเสียงที่แคบกว่าแบบ cardioid  แต่สิ่งที่เพิ่มเข้ามา คือ  การรับเสียงจากด้านหลัง  และหากจะเปรียบเทียบกันระหว่าง  super cardioid และ hyper cardioid แล้ว     super cardioid จะมีมุมรับเสียงทางด้านหน้าที่กว้างกว่า แต่การรับเสียงจากด้านหลังจะไม่มากนัก  ส่วน hyper cardioid  ถึงแม้มุรับเสียงด้านหน้าจะแคบกว่า  แต่การับเสียงจากทางด้านหลังกลับมากกว่า  ซึ่งกลายเป็นข้อดีข้อเสียกันคนละอย่าง
รูปแบบการรับเสียงทั้งสองรูปแบบนี้  ได้มาจากการรวมกันของ cardioid ขั้วบวก (+)  กับ cardioid ขั้วลบ (-) ที่ถูกลดระดับสัญญาณลง
Adjust Level and Polarity Hyper Super.jpg

ในแง่ของการใช้งานแล้ว  หากเป็นการใช้เพื่อบันทึกเสียงใน studio สิ่งที่ต้องตระหนักอยู่เสมอ คือ วัตถุประสงค์ในการใช้งาน  กล่าวคือ ไมโครโฟนทั้งสองแบบนี้สามารถรับเสียงจากทางด้านหลังได้ด้วย  ดังนั้น นั่นหมายถึง สามารถรับเสียงที่สะท้อนมาจากทางด้านหลังได้มากกว่า ทำให้อัตราส่วนของความแตกต่างระหว่าง direct sound กับ reflected sound  นั้นน้อยกว่าแบบ cardioid   (จึงอาจทำให้เสียงที่บันทึกออกมามฟังดูมีความก้องมากกว่าแบบ cardioid)  ดังนั้นการใช้ไมโครโฟนทั้งสองแบบนี้  จึงต้องพิจารณาควบคู่กันไปกับปัจจัยอื่นๆ อาทิ เช่น  ค่าความก้องของห้อง , ระยะห่างระหว่างแหล่งเสียงกับไมค์ , ระยะห่างและทิศทางของผนังห้องกับไมค์ , ระยะห่างและทิศทางของแหล่งเสียงอื่นๆ  เป็นต้น
  4บบรับเสียงทั้งด้านหน้าไมโครโฟนและด้านหลังไมโครโฟน โดยที่ความสามารถในการรับเสียงเท่ากัน (Bidirectional Pattern)
Bidirectional Pattern
       มีมุมการรับเสียงทางด้านหน้าที่แคบกว่าแบบ  hyper cardioid แต่ก็มีมุมการรับเสียงจากทางด้านหลังที่กว้างกว่าตามไปด้วย  ซึ่งหากพิจารอย่างละเอียดจะเห็นว่ามุมการรับเสียงด้านหน้าและด้านหลังจะมีขนาดที่เท่ากันคือ  กว้าง 90o เหมือนกัน  ส่วนมุมที่ไม่รับเสียงหรือรับได้น้อย (ทั้งทางด้านซ้ายและทางด้านขวา) ก็จะมีขนาดความกว้าง 90o  เช่นเดียวกัน  (อย่าสับสนระหว่างความกว้างของมุม กับ ตำแหน่งของมุม)
Condenser microphone ในหลายๆ รุ่น ก็มีรูปแบบการรับเสียงแบบ Bidirection ให้เลือกเหมือนกัน  แต่เกิดขึ้นจากการรวมกันของ cardioid ที่มีขั้วเป็นบวก (+) กับ  cardioid ที่มีขั้วเป็นลบ (-)   ตามรูป
Adjust Level and Polarity figue8.jpg