Gränsmikrofon

Gränsmikrofon (Audio-Technica ATM87R)

En gränsmikrofon (eller tryckzonsmikrofon) är en eller flera små rundstrålande eller kardioida kondensatormikrofonkapslar placerade nära eller i linje med en gräns (yta) såsom ett golv, bord eller vägg. Kapseln/kapslarna är vanligtvis monterade i en platt platta eller hölje. Arrangemanget tillhandahåller ett riktat halvrumsupptagningsmönster samtidigt som det levererar en relativt faskoherent utsignal.

Gränsmikrofonen kan användas som en pianomikrofon genom att placera den inuti pianolocket, ett tillvägagångssätt som kan få bättre uppfattning av pianots blandning av skarpa perkussiva transienter och milda undertoner än andra mikrofonalternativ. Gränsmikrofoner används på hockeybrädor för kroppskontrollljudeffekter . De används också ofta för att spela in ljud i hela rummet, till exempel i ett konferensrum, genom att monteras på en vägg eller ett bord. När den används för att spela in en solist eller liten musikensemble tillsammans med rumsakustiken (t.ex. efterklang ), förhindrar en gränsmikrofon fasinterferens mellan direkt och reflekterat ljud, vilket resulterar i ett naturligt ljud med en plattare frekvensrespons än vad som kan erhållas med ett stativ. monterad mikrofon på samma avstånd (förklaring nedan).

Gränsmikrofoner är vanligtvis billigare än andra mikrofoner, även om det ändå finns ett antal prispunkter som varierar, beroende på antalet kapslar och frånvaron eller närvaron av ytterligare funktioner, såsom på/av-knappar, trådlösa funktioner och spakar för att placera om kapseln/kapslarna. Eftersom de är kondensatormikrofoner behöver de ström. Boundary-mikrofoner har en relativt platt profil, de har fördelen att de är mindre visuellt påträngande, som när de placeras i ett konferensbord eller på golvet eller en musikteaterscen . Samtidigt kan placeringen av mikrofonen på ett bord eller golv öka sannolikheten för oönskade ljud från kontakt med föremål eller kroppsdelar på de hårda ytorna.

Utveckling och funktion

I början av 1900-talet studerade fysikern Ludwig Prandtl luftrörelser och aerodynamiska krafter mellan luft (eller vätska) och ett föremål. Den 8 augusti 1904 levererade han ett banbrytande dokument, Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung ( Om vätskors rörelse i mycket liten friktion ), vid den tredje internationella matematikkongressen i Heidelberg . I denna artikel beskrev han gränsskiktet och dess betydelse för motstånd och effektivisering . Papperet beskrev också flödesseparation som ett resultat av gränsskiktet. Han upptäckte att vissa luftmolekyler "klibbar" till föremålet. Platsen alldeles intill föremålet kallades "gränsskiktet", eftersom det låg mellan föremålet (ingen rörelse av luft) och den fritt strömmande luftströmmen bortom det.

Två exempel på olika gränsmikrofoner (överst) och ett diagram över elementen i en gränsmikrofon. Diagrammet visar platsen för mikrofonkapseln, plattan, öppningen och tryckzonen.

1978 studerade ljudteknikerna Ed Long och Ron Wickersham effekterna av gränsskiktet vid ljudinspelning. I en studie av infällda mikrofoner insåg de att om mikrofonen bara är några millimeter bort från en stor yta, finns det en ökning av ljudsignalernas koherens, eftersom de fortfarande är i fas efter att ha stoppats vid gränsen. Punkten där vågorna stoppades vid gränsen kallades ett "tryckfält" eller "tryckzon". De noterade också att användning av en mikrofon i denna uppställning leder till en ökning av ljudtrycket med sex dB. Bara två år efter Long och Wickershams forskning utvecklade och marknadsförde Crown Audio 1980 den första gränsmikrofonen.

En konventionell mikrofon placerad på, eller några tum ovanför, en hård gränsyta kommer att fånga upp det önskade direkta ljudet såväl som fördröjt ljud som reflekteras från gränsytan. De direkta och fördröjda reflekterade ljuden kommer att kombineras vid mikrofonen för att skapa kamfiltrering , med konstruktiv och destruktiv störning som orsakar toppar och dalar i frekvenssvaret . Fördröjningstiden för reflektionen för de flesta mikrofoner skulle vara i intervallet 0,1 till 1 millisekunder, motsvarande avbrytningsfrekvenser på några kilohertz och oktavmultiplar. Eftersom dessa frekvenser är hörbara är avstängningseffekterna också hörbara och sägs " färga " de resulterande ljudsignalerna.

Genom att placera mikrofonkapselns membran parallellt med och vänd mot plattgränsen som tillhandahålls av mikrofonpaketet, reduceras den reflekterade ljudfördröjningen, och de resulterande kamfiltrets interferensfrekvenser är tillräckligt höga för att de ligger utanför det hörbara området.

Termerna "gränsmikrofon" och "tryckzonsmikrofon" (eller PZM) hänvisar till samma allmänna design. PZM är ett varumärke som tillhör Crown. Crowns varumärke för detta tillvägagångssätt är "Phase Coherent Cardioid" eller "PCC", men det finns andra tillverkare som också använder denna teknik. Radio Shack och Tandy använder också PZM-termen för sin speciella design av en gränsmikrofon, där kondensorkapseln var placerad något högre än basplattan. En källa från 1986 använder den alternativa termen "barriärmikrofon" för att hänvisa till gränsmikrofonmetoden.

Varierande funktioner

Eftersom en av fördelarna med gränsmikrofoner är att de är mindre visuellt påträngande, kan de finnas i flera färger, för att ljudtekniker ska kunna välja den färg som passar bäst med ytan de ska placeras på eller monteras på. för att ytterligare minska mikrofonens visuella påträngande. Vissa gränsmikrofoner kommer med en målarmask för att underlätta den skräddarsydda målningen av huset. Anpassad målning kan användas för att ge en exakt färgmatchning med en vägg, i de fall byggnadsarkitekterna önskar att det ska vara minimalt med visuell påverkan (t.ex. en historisk kyrka eller en klassisk musikscen).

Huset varierar också beroende på avsedd användning. En modell avsedd att placeras på en bordsskiva behöver inte vara så tung, eftersom den står på en plats där den är relativt säker från stötar. Å andra sidan är en gränsmikrofon avsedd för användning på en musikteaterscen mycket mer benägen att utsättas för stötar (t.ex. att bli trampad på), så den behöver ett robust, tjockt stålhölje. En annan variant på bostäder är storleken. När det är viktigt att dölja mikrofonen, som vid filmproduktion, kan ett mindre hus vara önskvärt. Sankens CUB-01 gränsmikrofon har en diameter på 32 mm och en höjd på 12 mm, vilket gör den lättare att gömma sig vid TV- och filminspelning och lättare att flytta eller tillfälligt montera på platser (t.ex. att tejpa fast den på innertaket i en bil).

Ett Crown Audio varumärke PZM, "Sound Grabber II". Den visas med adaptrar för att den ska kunna anslutas till olika mixrar och ljudenheter. Mikrofonen har ett internt batteri så att den kan användas med konsumentljudenheter som inte levererar fantomström.

Boundary-mikrofoner kan ha XLR- eller 1/4" TRS-uttag. Vissa använder mini-XLR- eller 1/8" TRS-uttag. Vissa gränsmikrofoner har en "bass roll-off"-omkopplare, för att minska uppsving i lågfrekvensområdet, till exempel i fall där mikrofonen kommer att användas för att fånga upp tal. Crown PZM-30D har ett omkopplingsbart filter som låter dig växla mellan ett platt svar eller ett "ljusare" ljud. Gold Lines CBM1 gränsmikrofon och Crowns "Sound Grabber II" har ett internt batteri för att driva kondensorn.

Schoeps BLM 3 gränsmikrofon är ovanlig genom att den har en "tryckomvandlare"-kapsel som ger ett halvsfäriskt upptagningsmönster.

AKG:s PZM11 är en väderbeständig gränsmikrofon. Den kan installeras utomhus på platser som genomkörningsbanor för snabbmatsrestauranger, avgiftsbelagda vägar och porttelefoner. Den har ett plastmembran som håller regnvatten borta från kapseln.

Riktningsbar gränsmikrofon

En riktningsgränsmikrofon är en gränsmikrofon med ett riktat polärt mönster såsom cardioid eller supercardioid. En metod för att skapa en riktad gränsmikrofon är att montera paneler (hårda ytor) bredvid en rundstrålande mikrofonkapsel.

En annan metod för att skapa en riktad gränsmikrofon är att använda en riktad mikrofonkapsel med liten diameter (1 cm eller mindre) monterad på en gränsyta, med mikrofonens axel parallell med ytan. Som framgår av tillverkarnas datablad behåller mikrofonkapseln sin riktning (kardioid eller superkardioid polärt mönster) och förhindrar kamfiltrering genom att hålla fasstörningar över det hörbara området.

Exempel inkluderar:

Crown Audio PCC-160 introducerades i januari 1985.
Shure SM-91, som också ofta används inuti en kicktrumma för ljudförstärkning.
Audio-Technica U843R, som har tre kardioida kondensatorelement i samma höljesplatta, vilket möjliggör flera, användarvalda upptagningsmönster (spakar tillåter omorientering av kapslarna; även individuella kapslar kan slås på eller av).

Föregångaren till den riktade gränsmikrofonen var en riktad mikrofon placerad i en Electrovoice Mic Mouse, ett skumblock som hängde upp en konventionell mikrofon horisontellt precis ovanför en yta. Eftersom konventionella mikrofonmembran är relativt stora (> 1 cm diameter), orsakade fasstörningar från ytljudsreflektioner en rolloff i de höga frekvenserna hos en mikrofon i en Mic Mouse.

Vissa applikationer för riktade gränsmikrofoner plockar upp skådespelarnas röster på scenen i drama eller musikaler; plocka upp danstruppers fotarbete; plocka upp tal vid konferensbord, styrelserum och predikstolen i en kyrka; och spela in små musikensembler eller solister.

Gränsmikrofoner avsedda för användning i styrelserummet kan ha en rad ytterligare funktioner som är användbara i en konferensmiljö, såsom en "på"-indikatorlampa, en på-av-knapp (eller en "tryckknapp för att prata" eller "mute"). och trådlös kapacitet för att möjliggöra enkel ompositionering under evenemanget.

externa länkar