Ero sivun ”Mikrofoni” versioiden välillä

[[KuvaTiedosto:Philips SBC MD 110.jpg|250pxpienoiskuva|thumb|rightoikea|Johdollinen 3,5 mm [[jakkiliitin|plugi-liitännällä]] varustettu mikrofoni.]]

Mikrofoni on nykyaikaisen [[Äänen tallennus|äänentallennus]] ja -[[äänentoisto|toistotarpeiston]] vanhin väline, mikäli itse [[sähköjohdinsähköjohto|johtoja]] ei lasketa mukaan. Ensimmäisiä mikrofonikokeiluja tehtiin jo 1800-luvun alkupuoliskolla; ensimmäisen varsinaisen mikrofonin kehitti kuitenkin [[Emil Berliner]] -niminen fysiikan opiskelija vuonna 1877. Hän myi sen patentin [[Bell Telephone Company]]lle. Tätä mikrofonia käytettiin varhaisissa [[puhelin|puhelimissa]], mutta sitä kehitettiin paremmaksi juuri keksityn [[radio]]n tarpeisiin. [[#Hiilimikrofoni|Hiilimikrofoni]]n keksi [[David Edward Hughes]] 1878, mutta sen teollinen valmistus alkoi vasta 1920-luvulla. Mikrofoneja käytettiin siis radiossa ja puhelimissa, joihin ne olivat tarpeeksi laadukkaita, mutta äänitetallennukseen mikrofonien tuottama äänenlaatu oli liian heikko ja niiden [[taajuusvaste]] oli epätasainen.

1930-luvulla kehitettiin ensimmäiset [[Dynaaminen mikrofoni|dynaamiset]] ja [[kondensaattorimikrofoni]]t. Dynaamisen mikrofonin periaatteen patentoi Ernst Siemens 1874. Tällainen liikkuvakelainenDynaaminen mikrofoni perustuu samaan ideaan kuin dynaaminen [[kaiutin]], eli magneettikentässä liikkuvaan kuparilankakelaan, joka tuottaa liikkeestä sähkövirtaa. Dynaaminen mikrofoni toi selkeän parannuksen verrattuna aiemmin käytössä olleen hiilimikrofonin äänenlaatuun.

Kondensaattorimikrofonin valmistus tuli mahdolliseksi [[elektroniputki|elektroniputken]] keksimisen jälkeen 1910-luvulla: kondensaattorikapselin jännitemuutosten mittaamiseen tarvittiin [[impedanssi|suuri-impedanssinen]] vahvistin, joka ei kuormita kapselia eikä siten pura sen sähkövarausta. Dynaamiset ja kondensaattorimikrofonit otettiin suurimmissa radioyhtiöissä teknisten sovellusten osaksi, sillä niiden äänenlaatu oli ratkaisevasti parempi kuin aiempien mikrofonien. 1970-luvulla [[FET]]-transistori syrjäytti pääosin elektroniputken kondensaattorimikrofonin vahvistinosassa.

[[Pietsosähkö]]inen mikrofoni eli kidemikrofoni oli yleisesti käytössä myös 1930–1950-luvuilla. Tämä pietsosähköiseen ilmiöön perustuva mikrofoni pystyi tuottamaan huomattavasti dynaamista mikrofonia korkeamman jännitteen, joten se soveltui hyvin esimerkiksi kotiäänittäjän käyttöön. Alun perin pietsomikrofonien materiaalina käytettiin rochellesuolakiteitä, nykyisin käytössä ovat erilaiset muovit ja keraamiset materiaalit. Nykyisin pietsomikrofonin tärkeimmät sovellukset ovat akustisten soittimien tallamikrofoneissa sekäja [[ultraääni]]antureissa.

[[Kuva:MicrophoneInspira São Paulo (16476997894).JPG|250pxjpg|thumb|right|Mikrofoni mikrofonitelineessä.]]

=== Dynaaminen mikrofoni ===

Dynaamisen mikrofonin toimintaperiaate on vastakkainen dynaamiselle [[kaiutin|kaiuttimelle]]. Yksinkertaisimmillaan dynaaminen mikrofoni sisältää neljä osaa: kalvon, sähköä johtavan [[kela (komponentti)|kelan]]n, [[magneetti|magneetin]] napakappaleineen, sekäja johtimet. Kela on kiinnitetty kalvoon, joka kytkeytyy runkoon joustavilla ripustuksilla, samaan tapaan kuin kaiuttimen elementti. Ilman liike saa kalvon [[värähtely|värähtelemään]]. Tällöin myös kalvoon kiinnitetty kela liikkuu magneettikentässä, ja siihen [[sähkömagneettinen induktio|indusoituu]] vaihtojännite. Johtimet kuljettavat tämän heikon sähköisen signaalin [[vahvistin|vahvistimeen]], joka vahvistaa signaalin esitys- tai tallennuskelpoiseksi. Dynaaminen mikrofoni on kaikkein yleisin mikrofoni, ja se toistaa sekä instrumentteja että laulua vaativissakin olosuhteissa melko laadukkaasti. Dynaamiset mikrofonit ovat erityisen suosittuja [[konsertti]]käytössä niiden kestävyyden, laadukkuuden ja silti hyvän toiston takia.

Dynaamisen mikrofonin erikoistapaus, magneettinen mikrofoni, perustuu kiinteään kestomagneettiin ja kiinteään kelaan. Magneettivuon suuntaa kelassa ohjaa ohut teräskieli, jota mikrofonin kalvo liikuttelee. Tunnetuin esimerkkitapaus magneettisesta mikrofonista lienee Shure "green bullet", joka on alun perin suunniteltu kuulutusmikrofoniksi, mutta on yleistynyt huuliharppumikrofonina.

Dynaamiset mikrofonit ovat aina herkkiä ulkoisille magneettisille häiriöille. Näiden eliminointiin käytetään laadukkaimmissa mikrofoneissa n.s. humbucking-kelaa. Tämä kela sisältää saman verran kierroksia kuin itse mikrofonin puhekela, mutta se kytketään puhekelan kanssa sarjaan, vastakkaisvaiheisesti, jolloin näiden kahden kelan poimima magneettikenttä kumoutuu. Kitaroiden humbucker-mikrofonissa puhekelan puolikkaat kytketään vastaavalla tavalla.

=== Kondensaattorimikrofoni ===

Kondensaattorimikrofonin toimintaperiaate on monimutkaisempi kuin dynaamisen mikrofonin. Kondensaattorimikrofonissa on dynaamisen mikrofonin kalvon ja kelan sijasta niin sanottu [[kondensaattori]], joka koostuu ohuen ohuesta metallisesta kalvosta, joka vastaanottaa ääniaallot, sekä rei'itetystä elektrodista. Kondensaattoriin synnytetään tasajännite joko ulkopuolisella jännitelähteellä omaa johdinta pitkin tai käytetään hyväksi phantom-jännitettä ({{k-en|phantom power}} ), josta jännitemuuntimen avulla tehdään tarvittava polarointijännite. Mittauskäyttöön tarkoitetuissa mikrofoneissa 200 V jännite on yleinen. Kun äänenpaine saa metallikalvon liikkumaan kauemmas ja lähemmäs elektrodista, kondensaattorin [[kapasitanssi]] ja sitä kautta sähkövaraus muuttuu. Tämä muutos tuottaa heikon signaalin, joka on liian pieni, jotta se voitaisiin sellaisenaan käyttää. Sen takia mikrofonissa itsessään − tai sitä hyvin lähellä signaalitiellä – täytyy olla [[esivahvistin]], joka vahvistaa signaalia. Kondensaattorimikrofoni on mikrofoneista herkin ja poimii suurimmat ja pienimmät taajuudet melko vaivattomasti. Äänimittauksissa kondensaattorimikrofoni on suosittu, koska sillä on hyvin tasainen taajuusvaste. Suurikalvoiset kondensaattorimikrofonit ovat kaikkein herkimpiä, mutta toisaalta ne eivät kestä yhtä suuria äänenpaineita kuin pienemmät ilman pysyviä herkkyyden muutoksia. Mittausmikrofoneilla tyypillinen herkkyys on suurilla yhden tuuman mikrofoneilla 50 mV/Pa, kun taas pienillä neljännestuuman mikrofoneilla herkkyys on tyypillisesti 5  mV/Pa. Pienikalvoiset kestävät suurempaa painetta ja jonkin verran iskujakin. Pienten mikrofonien taajuusvaste on mahdollista ulottaa pitkälle [[ultraääni]]alueelle, yli 100 kilohertsiin, mutta suurempien mikrofonien taajuusvaste kattaa yleensä vain audioalueen eli enintään 20 kilohertsiä.

Kondensaattorimikrofonin erikoisversioista tärkein lienee RF-periaatteella toimiva mikrofoni. Siinä kapselin kapasitanssin muutoksia mitataan radiotaajuudella. Kiinteätaajuinen oskillaattori syöttää signaalia virityspiiriin, jonka kapasitanssina toimiva mikrofonikapseli virittää piirin hetkellisesti ylä- tai alavireeseen. Virityspiirin ulostulojännite vahvistetaan ja syötetään mikrofonin lähtöön. RF-mikrofonin etuina on pieni pohjakohina sekä kosteuden sieto vaikeissa äänitysolosuhteissa. Tällä tekniikalla toteutetut SENNHEISERSennheiser MKH-sarjan mikrofonit ovatkin suosittuja esimerkiksi elokuva- ja televisioäänittäjien työkalupakissa huolimatta niiden kohtuullisen korkeasta hinnasta.

=== Nauhamikrofoni ===

=== Hiilimikrofoni ===

Hiilimikrofoni, jota käytettiin puhelimen ja radion alkuaikoina, sisälsi kahden metallilevyn väliin puristettuja hiilirakeita. Äänen aiheuttamat painevaihtelut välittyivät hiilirakeisiin, joiden välinen [[resistanssi]] vaihteli paineen mukana. Jos metallilevyihin kytkettiin ulkoinen tasajännite, mikrofonin läpi kulki sähkövirta, jonka voimakkuus seurasi resistanssin muutoksia [[Ohmin laki|Ohmin lain]] mukaisesti. Tämä virta voitiin yksinkertaisimmillaan syöttää suoraan [[kaiutin|kovaääniseen]], joka toisti värähtelyt äänenä.

Koska langaton mikrofoni toimii ilman johtoja, ainoa virtalähde [[signaali]]nsignaalin lähettämiseen on [[akku]]- tai [[paristo]]virta. Langaton mikrofoni käyttää yleensä 1,5 V tai 9 V [[jännite]]ttä. Langattomat mikrofonit toimivat yhdellä paristolla yleensä vajaat kymmenen tuntia. Akuilla toiminta-aika on lyhyempi.

EräsYksi langattomien mikrofonien käyttämä 800 megahertsin taajuusalue siirtyi mobiililaajakaistan käyttöön vuoden 2014 alusta alkaen. Tämä uudistus estää kyseistä taajuusaluetta käyttävien mikrofonien käytön. Suurin osa tällä hetkellä käytössä olevista langattomista mikrofoneista toimii 800 megahertsin poistuvalla taajuusalueella.<ref name="mikitromuksi">[http://yle.fi/alueet/lahti/2010/01/langattomat_mikrofonit_romukoppaan_-_taajuudet_laajakaistalle_1394152.html Ylen artikkeli langattomien mikrofonien taajuuskaistan uusimisesta.] {{Wayback|1=http://yle.fi/alueet/lahti/2010/01/langattomat_mikrofonit_romukoppaan_-_taajuudet_laajakaistalle_1394152.html |päiväys=20100128053228 }}</ref><ref>[http://yle.fi/uutiset/sakot_uhkaavat_karaokelaulajia_-_mikrofoneista_laittomia/6979827 Sakot uhkaavat karaokelaulajia – mikrofoneista laittomia], Yle, 12.12.2013</ref> Osa mikrofoneista on viritettävissä mobiilitaajuuksien ulkopuolelle. 800- MHz:n taajuusalue sisältää taajuudet 790–862&nbsp;MHz, 700- MHz:n taajuusalueella (694–790&nbsp;MHz) radiomikrofonikäyttöä voisiradiomikrofonikäyttö ollasallitaan 31. joulukuuta 2020 asti. Radiomikrofonien taajuuksiksi ehdotetaan ensisijaisesti televisiotoimintaan osoitettuja alueita 174–230&nbsp;MHz ja 470–694&nbsp;MHz.<ref>http://www.lvm.fi/web/fi/tiedote/-/view/1184284{{Vanhentunut linkki|bot=InternetArchiveBot }} Liikenne- ja viestintäministeriö, tiedote 07.09.2010, Langattomille radiomikrofoneille käyttöaikaa vuoden 2020 loppuun 700-taajuusalueella</ref>

[[KuvaTiedosto:MicrophoneNeumannU89iA clean.jpg|250px|thumb|right|Laadukas studiomikrofoni.]]

Mikrofonia valittaessa tarkoitukseen kuin tarkoitukseen tärkeimpiä asioita [[taajuusvaste]]en lisäksi on mikrofonin suuntakuvio. Suuntakuvioita on erilaisia, mutta [[fysiikan lait|fysiikan laeista]] johtuen ne ovat kaikki pyöreitä. Suuntakuvio riippuu mikrofonin [[Akustiikka|akustisesta]] toimintaperiaatteesta, joita on periaatteessa vain 2kaksi: paineherkkä ja nopeusherkkä. Näiden toimintaperiaatteiden yhdistelmillä saadaan toteutettua kaikki seuraavassa esitettävät suuntakuviot, haulikkoa lukuun ottamatta. Suuntakuviota muokataan pääasiassa jättämällä kalvon takakammio osittain tai kokonaan avoimeksi. Mitä suuntaavampi mikrofonin suuntakuvio (herttakuvioisilla ja sen muunnoksilla) on, sensitä erikoisominaisuutenaenemmän ns.korostuu lähiäänivaikutus-,läheisyysilmiönä elitunnettu erikoisominaisuus (''engl. proximity-efekti korostuueffect''). Tämä tarkoittaa sitä, että mikälikun mikrofoni on todella lähellä äänilähdettä, kuten esimerkiksi [[rummut|rumpusetissä]], [[bassotaajuudet]] korostuvat luonnottomasti. Proximity-efektiLäheisyysilmiö puuttuu painemikrofonilta täysin (pallokuvio). Pallomikrofoni on myös vähemmän herkkä käsittelyäänelle ja tuulelle.

''NormaliäänilähdeNormaaliäänilähde'' ({{k-en|sound calibrator}}) on eräänlainen kaiutin, jota voi käyttää mikrofonien herkkyyden tasaukseen. Se on erityisen täsmällinen taajuusgeneraattori, joka ei muuta signaalin tasoa lämpötilan vaihteluista huolimatta. Mikrofonikapselin voi asettaa siten, että ympärillä olevat hälyäänet eivät paljon voi vaikuttaa mittaustulokseen.{{lähde}}

== Mikrofonivalmistajia ==

*[http://inventors.about.com/library/inventors/blmicrophones.htm http://inventors.about.com/library/inventors/blmicrophones.htm]{{Vanhentunut linkki|bot=InternetArchiveBot }}

*[http://home1.pacific.net.sg/%7Efirehzrd/audio/mics.html http://home1.pacific.net.sg/%7Efirehzrd/audio/mics.html] {{Wayback|1=http://home1.pacific.net.sg/%7Efirehzrd/audio/mics.html |päiväys=20050206010353 }}

=== Viitteet ===

== Kirjallisuutta ==

== Aiheesta muualla ==

* [http://www.music.helsinki.fi/tmt/opetus/studiotyo/mikrofonien-historiaa.html Mikrofonien historiaa] {{Wayback|1=http://www.music.helsinki.fi/tmt/opetus/studiotyo/mikrofonien-historiaa.html |päiväys=20130130160752 }}

[[Luokka:Mikrofonit|*]]