ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ ΚΑΙ ΜΟΥΣΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΕΠΙΓΡΑΜΜΑΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΗΧΟΓΡΑΦΗΣΗΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ ΚΑΙ ΜΟΥΣΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΕΠΙΓΡΑΜΜΑΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΗΧΟΓΡΑΦΗΣΗΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: ΜΑΡΑΓΚΟΣ ΘΕΟΦΑΝΗΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2014

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο : Ο Ήχος Οι ήχοι είναι κύματα που παράγονται από τις δονήσεις σωμάτων. Η δόνηση των χορδών της κιθάρας, των χορδών του πιάνου, των φωνητικών χορδών, των δερμάτων των τυμπάνων, του διαφράγματος ενός μεγάφωνου, κλπ μπορεί να προκαλέσει κάποια μορφής ήχου. Ένα δονούμενο σώμα, που ονομάζεται πηγή του ήχου, στέλνει μια διαταραχή στο μέσο που την περιβάλλει (π.χ. στον αέρα), η οποία διαταραχή έχει τη μορφή ενός κύματος και έτσι δημιουργείται ο ήχος. Το ηχητικό κύμα που δημιουργείται μεταδίδεται σφαιρικά προς όλες τις κατευθύνσεις και ο άνθρωπος το αντιλαμβάνεται όταν αυτό χτυπήσει στην μεμβράνη του ακουστικού τυμπάνου και θέσει σε ενέργεια τον μηχανισμό της ακοής, όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα. Εικ. 1: Δημιουργία ηχητικού κύματος Οι ήχοι διακρίνονται στις έξης κατηγορίες: Απλούς ήχους ή απλούς τόνους. Για παράδειγμα ο ήχος που παράγει το διαπασών του οποίο η μορφή του ηχητικού κύματος, η κυματομορφή δηλαδή, είναι περιοδική και ημιτονοειδής. Σύνθετους ήχους ή σύνθετους τόνους. Για παράδειγμα η νότα ενός έγχορδου οργάνου του οποίου οι νότες αποτελούνται από την σύνθεση πολλών απλών ήχων, και η κυματομορφή τους είναι περιοδική αλλά όχι ημιτονοειδής. Θορύβους που αντιστοιχούν σε μη περιοδικά ηχητικά κύματα. Κρότους που είναι απότομοι θόρυβοι μικρής χρονικής διάρκειας.

3 Εικ. 2: Σύνθετος ήχος, θόρυβος και κρότος Είδη κυμάτων Εγκάρσια (transverse waves): Τα σωματίδια του υλικού κινούνται κάθετα στην κατεύθυνση διαδόσεως του κύματος, όπως για παράδειγμα το χτύπημα της χορδής, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, κλπ. Διαμήκη (longitudinal waves): Τα σωματίδια κινούνται παράλληλα δηλαδή προς την ιδία κατεύθυνση με αύτη της διάδοσης του κύματος, όπως για παράδειγμα ο ήχος. Εικ. 3: Εγκάρσιο και διαμήκης κύμα

4 Βασικά Χαρακτηριστικά του Ήχου Τα βασικά αντικειμενικά χαρακτηριστικά του ήχου είναι το πλάτος (amplitude), η συχνότητα (frequency), η περίοδος (period), η ταχύτητα διάδοσης (velocity), το μήκος κύματος (wavelength), η φάση (phase), το αρμονικό περιεχόμενο (harmonic content) και η περιβάλλουσα (envelope). Πλάτος του Ήχου Πλάτος είναι η μεγίστη απόσταση εκτροπής του σώματος το οποίο ταλαντώνεται από τη θέση ισορροπίας. Σχετίζεται άμεσα με την ένταση του ήχου (βλέπε παρακάτω). Συχνότητα του Ήχου Συχνότητα f (frequency) γενικά ονομάζουμε, τον αριθμό των επαναλήψεων ενός γεγονότος στη μονάδα του χρόνου. Όσον αφορά τον ήχο, συχνότητα ονομάζουμε των αριθμό των κύκλων που πραγματοποιεί μια κυματομορφή στην μονάδα του χρόνου, και μετριέται σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο, ή Hertz 1. Για παράδειγμα για f = 1 Hz, σημαίνει ότι παράγεται ένας κύκλος ή μία ταλάντωση το δευτερόλεπτο. Για f = 100 Hz, σημαίνει ότι παράγονται 100 κύκλοι ή 100 ταλαντώσεις το δευτερόλεπτο. Ο άνθρωπος μπορεί να ακούσει συχνότητες από 20 Hz μέχρι περίπου 20 khz. Τις συχνότητες κάτω από τα 20 Hz τις ονομάζουμε υπόηχους και τις αντιλαμβανόμαστε ως δονήσεις στο σώμα μας, ενώ πάνω από τα 20 khz τις ονομάζουμε υπέρηχους και δεν γίνονται καθόλου αντιληπτοί. Στην μουσική αναφερόμαστε στις συχνότητες ως νότες. Κάθε νότα σχετίζεται με μια συχνότητα, για παράδειγμα η νότα ΛΑ που είναι 440 Hz, δηλαδή η ηχητική πηγή που θα παράξει αυτήν την νότα θα πραγματοποιήσει 440 κύκλους μέσα σε ένα δευτερόλεπτο. Αξίζει να αναφερθεί ότι δεν αντιλαμβανόμαστε τις συχνότητες με γραμμικό τρόπο. Δηλαδή για να διακρίνουμε δυο διαφορετικές συχνότητες, πρέπει να διαφέρουν στις χαμηλές συχνότητες μερικά Hz αλλά στις υψηλές μπορεί να είναι και δεκάδες Hz. Εικ. 4: Πέντε κύματα διαφορετικών συχνοτήτων 1 Πήρε την ονομασία της προς τιμήν του Γερμανού Φυσικού Heinrich Hertz (1857 1894) ο οποίος και ασχολήθηκε εκτενώς με την μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

5 Εικ. 5: Ημιτονοειδή κύματα διαφορετικών συχνοτήτων και εντάσεων Περίοδος του Ήχου Περίοδος Τ (period) γενικά είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί - πραγματοποιηθεί ένα φαινόμενο. Όσον αφορά τον ήχο, περίοδος είναι ο χρόνος που απαιτείται για την πραγματοποίηση ενός πλήρους κύκλου δηλαδή μιας πλήρης ταλάντωσης. Μετριέται σε δευτερόλεπτα (sec) και είναι αντιστρόφως ανάλογο της συχνότητας (f = 1/T). Μήκος Κύματος Το μήκος κύματος αντιπροσωπεύει την απόσταση μεταξύ των σημείων αρχής και τέλους ενός πλήρους κύκλου κατά την διάρκεια μιας ταλάντωσης. Δηλαδή είναι η απόσταση μεταξύ δυο πυκνωμάτων ή δυο αραιωμάτων ή καλυτέρα, η απόσταση μεταξύ δυο μέγιστων ή δυο ελαχίστων μιας κυματομορφής. Συμβολίζεται με το γράμμα λ και μετριέται σε μετρά (m). Δίνεται από τον τύπο: λ = V/f οπού f η συχνότητα σε Hertz (Hz) και V η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον αέρα. Ταχύτητα του Ήχου Ταχύτητα του ήχου είναι η ταχύτητα με την οποία ο ήχος διαδίδεται στο μέσο μετάδοσης. Η ταχύτατα είναι ανάλογη της θερμοκρασίας και της πυκνότητας του υλικού στο οποίο διαδίδεται, και είναι ανεξάρτητη από την συχνότητα ταλάντωσης της ηχητικής πηγής. Ο τύπος που δίνει την ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι:, όπου C η θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου. Για τους υπολογισμούς συνήθως θεωρούμε την θερμοκρασία στους 20 ο C, οπότε η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι αντίστοιχα 344 m/sec. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται οι ταχύτητες διάδοσης του ήχου σε διάφορα μέσα.

6 Είναι πολύ σημαντικό να μπορούμε να υπολογίζουμε το μήκος κύματος μιας συγκεκριμένης συχνότητας σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Για παράδειγμα για την συχνότητα των 1000 Hz, το μήκος κύματος με δεδομένη ταχύτητα 344 m/sec είναι ίσο με: λ = V/f οπότε λ = 344/1000 = 0.34 m = 34 cm. Αυτό σημαίνει ότι η απόσταση που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί ένας ολόκληρος κύκλος ή μία ταλάντωση είναι 34 cm. Για μία χαμηλή συχνότητα το μήκος κύματος θα είναι πολύ μεγαλύτερο. Για μία συχνότητα 100 Hz, το μήκος κύματος με δεδομένη ταχύτητα 344 m/sec είναι ίσο με: λ = V/f οπότε λ = 344/100 = 3.4 m. Αυτό σημαίνει ότι η απόσταση που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί ένας κύκλος ή μία ταλάντωση είναι 3.4 m. Αυτό που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι όσο η συχνότητα μεγαλώνει το μήκος κύματος μικραίνει. Ένταση του Ήχου Ο απόλυτος τρόπος μέτρησης και υπολογισμού των μεγεθών της έντασης δεν είναι πολύ πρακτικός ειδικά για ηχοληπτικές και μουσικές εφαρμογές. Αντί αυτού χρησιμοποιούμε ένα σχετικό τρόπο οπού όλες οι εντάσεις μετρούνται έμμεσα συγκρινόμενες με μια κατώτατη ένταση που χρησιμοποιείται ως αναφορά. Στα εργαστήρια της Bell γύρω στα 1900 έγιναν πολλά πειράματα προσδιορισμού για το κατώφλι της ακοής. Τα πειράματα έγιναν σε νεαρά παιδιά χωρίς ακουστικούς τραυματισμούς, για ήχο ημιτονοειδούς κύματος 1 khz, και βρέθηκε ότι είναι 20 μpa (20 micropascals). Αντίστοιχα όπως φαίνεται και στο σχήμα, η μεγαλύτερη ένταση που μπορεί κάποιος να αντέξει πριν χάσει την ακοή του (όριο πόνου) είναι 200 Pa. Η κλίμακα της έντασης της ανθρώπινης ακοής, περά από ότι είναι εντυπωσιακή με τις 1.000.000 διαφορετικές διακυμάνσεις που μπορεί να πάρει, δείχνει ότι είναι αρκετά μεγάλη για να χρησιμοποιηθεί σε υπολογισμούς και μετρήσεις. Για λόγους πρακτικότητας λοιπόν, οι επιστήμονες των εργαστηρίων Bell έβαλαν την ανθρώπινη ακοή σε λογαριθμική κλίμακα. Οι λογάριθμοι χρησιμοποιούνται σε μετρήσεις μεγεθών που λαμβάνουν τιμές από πολύ μικρές μέχρι πολύ μεγάλες και η μέτρηση γίνεται σχετικά μέσω σύγκρισης με κάποια τιμή αναφοράς. Η μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιήθηκε ήταν το Bell, αλλά επειδή ήταν πολύ μεγάλη μονάδα για πρακτικές μετρήσεις εντάσεως ήχου, υιοθετήθηκε το ένα δέκατο του, δηλαδή το decibel. Το decibel (db) (που ονομάστηκε από τον Alexander Graham Bell, εφευρέτη του τηλέφωνου) χρησιμοποιείται στις επιστήμες της ηλεκτρονικής, της ακουστικής και της μηχανολογίας για να εκφράσει ένα λόγο τάσης ή ρεύματος ή ισχύος. Το ουσιώδες που πρέπει να θυμόμαστε για τη χρήση των db είναι, ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο όταν εκφράζουν λόγο. Ο γενικός ορισμός είναι: db =, όπου W η τμη που μετράμε και Wο η τιμή αναφοράς

7 Οι επιστήμονες υιοθέτησαν την κατώτερη τιμή ανθρώπινης ακοής (20 μpa) ως σημείο αναφοράς για τους υπολογισμούς και τις μετρήσεις, δηλαδή 0 SPL (Sound Pressure Level). Έτσι ορίζεται το μέγεθος Ηχητική Στάθμη Πίεσης - Sound Pressure Level που ισούται με όπου P η τιμή της προς μέτρηση ακουστικής πίεσης και Po η τιμή της ακουστικής πίεσης που αντιστοιχεί στο κατώφλι της ακοής και είναι 20 μpa. Έτσι μπορούμε να πούμε π.χ. «ότι ο πυροβολισμός αυτός είναι 110 db SPL», εννοώντας ότι είναι 110 db πιο δυνατός σε σχέση με την χαμηλότερη ένταση που μπορεί να ακούσει το ανθρώπινο αυτί. Εικ. 6: Sound pressure levels και πηγές ήχου Φάση του Ήχου Η χρονική σχέση ενός ηχητικού κύματος με έναν χρόνο αναφοράς ονομάζεται φάση. Η φάση (phase) σχετίζεται με την χρονική στιγμή κατά την οποία ξεκινάει μια κυματομορφή. Περιγράφει ουσιαστικά την στιγμιαία κατάσταση στην οποία βρίσκεται μια περιοδική κυματομορφή. Συνήθως την μετράμε σε μοίρες (0-360 ) όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα. Εικ. 7: Ένας πλήρης κύκλος ενός ημιτονοειδούς κύματος αντιστοιχεί σε 360

8 Όταν δυο κυματομορφές βρίσκονται στην ίδια φάση ονομάζονται συμφασικές και η διαφορά φάσης τους είναι 0, 360, ή ακέραια πολλαπλάσια του 360. Το ηχητικό αποτέλεσμα είναι αύξηση της έντασης (+ 3 db). Μια κυματομορφή δεν μπορεί να είναι «εκτός φάσης» από μόνη της. Πρέπει να την συγκρίνουμε πάντα με μια άλλη κυματομορφή. Όταν δυο κυματομορφές είναι εκτός φάσης έχουν διαφορά φάσης 180 ή ακέραια πολλαπλάσια των 180, όπως φαίνονται στα παρακάτω σχεδιαγράμματα. Εικ. 8: Η δεύτερη κυματομορφή είναι εκτός φάσης 90 σε σχέση με την πρώτη κυματομορφή Εικ. 9: Παραδείγματα πρόσθεσης ημιτονοειδών κυματομορφών. Το πρώτο παράδειγμα είναι σε φάση (συμφασικές οι κυματομορφές), το δεύτερο παράδειγμα είναι έκτος φάσης κατά 180, και το τρίτο εκτός κατά 90.

9 Φάσμα Συχνοτήτων Αρμονικό Περιεχόμενο Η χροιά (timbre) είναι το χαρακτηριστικό του ήχου το οποίο μας κάνει να ξεχωρίζουμε και να αναγνωρίζουμε το μουσικό όργανο που παράγει τον ήχο. Η χροιά είναι η υποκειμενική αντίληψη του αρμονικού περιεχομένου του ήχου. Το ότι μπορούμε να ξεχωρίσουμε τα μουσικά όργανα από την χροιά τους, και ας παράγουν την ίδια νότα, βασίζεται στην παρουσία πολλών διαφορετικών συχνοτήτων που περιέχονται στη νότα περά του βασικού τόνου. Αυτό βασίζεται στο ότι οι νότες των οργάνων, και ας είναι ίδιες, έχουν διαφορετικό συχνοτικό περιεχόμενο, δηλαδή έχουν διαφορετικό φάσμα. O βασικός τόνος, η νότα την οποία εκτελεί ο μουσικός, ονομάζεται θεμέλιος ή θεμελιώδη συχνότητα (fundamental frequency). Για παράδειγμα το μεσαίο La του πιάνου. Η θεμελιώδη συχνότητα έχει συνήθως την μεγαλύτερη ένταση από όλες τις συχνότητες που βρίσκονται παρούσες στην νότα που εκτελείται οι όποιες ονομάζονται μερικές (partials). Οι μερικές που έχουν υψηλότερη συχνότητα από την θεμελιώδη ονομάζονται άνω μερικές (upper partials) ή υπερτονικές (overtones). Για τα περισσότερα μουσικά όργανα οι συχνότητες των υπερτονικών που εμφανίζονται έχουν μια αρμονική σχέση με την θεμελιώδη συχνότητα, δηλαδή είναι ακέραια πολλαπλάσια της θεμελιώδους και ονομάζονται αρμόνικες (harmonics) συχνότητες. Για παράδειγμα η συχνότητα των 440 Hz, που αντιστοιχεί στο μεσαίο La και είναι ο τόνος κουρδίσματος της ορχήστρας, έχει ως 2 η αρμονική τα 2x440 = 880 Hz, ως 3 η αρμονική τα 3x440 = 1320 Hz, ως 4 η αρμονική τα 4x440 = 1760 Hz, κ.ο.κ. Συνήθως η θεμελιώδης συχνότητα ονομάζεται και 1 η αρμονική. Είναι δυνατόν να εμφανιστούν συχνότητες χαμηλότερες της θεμελιώδους ή όποιες ονομάζονται υποαρμονικές. Οι συχνότητες αυτές εξαρτώνται και καθορίζονται από τον τρόπο διέγερσης του οργάνου. Αξίζει να αναφερθεί ότι, η ανάλυση κάθε σύνθετου ήχου προκειμένου να βρεθεί ο αριθμός των συχνοτήτων (αρμονικές και μη) που αποτελείται, καθώς και η εύρεση της επιμέρους έντασης της κάθε μιας συχνότητας, ονομάζεται ανάλυση Fourier 2 ή αρμονική ανάλυση στο πεδίο της συχνότητας. Η ανάλυση Fourier μας δείχνει ότι ανεξάρτητου πολυπλοκότητας κάθε κύματος, αν αυτό είναι περιοδικό -δηλαδή επαναλαμβανόμενο-, μπορεί να αναλυθεί στις ημιτονοειδείς συνιστώσες του, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η ανάλυση Fourier πραγματοποιείται μέσω ενός οργάνου που ονομάζεται αναλυτής φάσματος Spectrum Analyzer. Εικ.10 : Ημιτονοειδής κυματομορφή 1 khz. Δεν περιέχει αρμονικό περιεχόμενο. 2 Πήρε την ονομασία της προς τιμήν του Γάλλου Φυσικού και Μαθηματικού Joseph Fourier (1768 1830).

10 Εικ. 11: Πριονωτή κυματομορφή 1 khz. Περιέχει όλες τις αρμόνικες με ένταση αναλόγως φθίνουσα. Εικ. 12: Τριγωνική κυματομορφή 1 khz. Περιέχει μόνο περιττές (μονές) αρμονικές με ένταση που φθίνει ανάλογα με το τετράγωνο της τάξης των αρμονικών. Δηλαδή η 3 η αρμονική έχει πλάτος 1/9 της θεμελιώδης, η 5 η αρμονική 1/25, κ.οκ. Οκτάβα Το εύρος μιας οκτάβας ορίζεται από το λόγο του 2 μεταξύ της υψηλότερης και της χαμηλότερης συχνότητας. Δηλαδή, για να έχει μια συχνότητα σχέση οκτάβας με μια άλλη θα πρέπει να είναι διπλάσιας συχνότητας. Για παράδειγμα σχέση οκτάβας έχουμε αν από το μεσαίο La (440 Hz) πάμε στο επόμενο La (880 Hz) και από αυτό στο επόμενο La (1760 Hz). Για την δυτική μουσική η κάθε οκτάβα διαιρείται σε 12 διαστήματα, τις 12 νότες που γνωρίζουμε. Περιβάλλουσα Η περιβάλλουσα (envelope) αναφέρεται στην εξέλιξη της έντασης (του πλάτους) της κυματομορφής στο χρόνο. Σε κάθε ήχο και κατά επέκταση σε κάθε νότα διακρίνουμε τα έξης χαρακτηριστικά: Attack: ο χρόνος που χρειάζεται ο ήχος για να φθάσει στην υψηλότερη ένταση του. Το πλούσιο φασματικό περιεχόμενο που παρουσιάζει συνήθως ο ήχος συναντάται και με τον όρο transients.

11 Decay: ο χρόνος που χρειάζεται ώστε η ένταση του ήχου να χαμηλώσει από την υψηλότερη σε μια μέση στάθμη. Sustain: ο χρόνος όπου η ένταση του ήχου παραμένει στη μέση στάθμη. Είναι το σημείο όπου ο μουσικός «κρατάει» την νότα «πατημένη». Εάν πρόκειται για μουσικό όργανο παρατηρείται και το κυρίως ηχόχρωμα του οργάνου και διακρίνονται οι αρμονικοί του. Release: ο χρόνος που χρειάζεται ώστε να σβήσει εντελώς ο ήχος από την στιγμή που αφήσει την νότα ο μουσικός Εικ. 13: ADSR μιας νότας πιάνου Το σχήμα της περιβάλλουσας εξαρτάται από το μουσικό όργανο καθώς και από τον τρόπο που παίζει ο μουσικός. Τα κρούστα έχουν γρήγορο attack ενώ τα πνευστά αργό. Αντίστοιχα τα πνευστά έχουν μεγαλύτερο sustain σε σχέση με τα κρούστα.

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο : Σε όλες τις επιστήμες που ασχολούνται με τον Ήχο και τις ιδιότητες του όπως η Ηχοληψία, η Ακουστική, τα Ηλεκτρονικά, κλπ χρησιμοποιούνται για συγκεκριμένες εφαρμογές και υλοποιήσεις μεγέθη και κλίμακες που μας είναι πιο κατανοητά και βολικά ενώ στην ουσία δεν είναι και τα πιο ορθά. Αυτό γίνεται διότι τα περισσότερα μεγέθη που χρησιμοποιούμε έχουν τεράστιες εκτάσεις, όπως η ένταση και η συχνότητα, και πρακτικά δεν γίνεται να τις απεικονίσουμε και να τις κατανοήσουμε. Επιπλέον, μας ενδιαφέρει πως ένας ήχος γίνεται αντιληπτός από τον άνθρωπο, άρα έχουμε να κάνουμε και με υποκειμενικά μεγέθη (Ψυχοακουστική), και το ζητούμενο δεν είναι τόσο η απολυτή μέτρηση και απεικόνιση τους, αλλά η συμβατότητα και η ταύτιση με αυτό που ακούμε. Για αυτός τους λογούς χρησιμοποιούμε την λογαριθμική κλίμακα για την απεικόνιση της έκτασης των συχνοτήτων. Έτσι μπορούμε σε ένα μικρό σχετικά διάγραμμα να χωρέσουμε την έκταση 20 Hz - 20 khz. Επίσης, χρησιμοποιούμε τα λογαριθμικό μέγεθος db για την μέτρηση κάθε μορφή έντασης. Ημιλογαριθμικό Διάγραμμα Το ημιλογαριθμικό διάγραμμα είναι το πιο σημαντικό διάγραμμα που χρησιμοποιούμε ως ηχολήπτες για πλήθους απεικονίσεις όπως: φασματική ανάλυση, συχνοτική απόκριση, κλπ και καλό είναι να ξέρουμε να το «διαβάζουμε» και να καταλαβαίνουμε το τι απεικονίζει. Όπως φαίνεται στην εικόνα 1 και 2 ο κάθετος άξονας αντιπροσωπεύει τα db (που ως μονάδα έχει οριστεί να είναι λογαριθμική), με την απεικόνιση των τιμών του πάνω στο διάγραμμα είναι σε γραμμική μορφή (γραμμική κλίμακα). Ο οριζόντιος άξονας αντιπροσωπεύει τις συχνότητες σε Hz σε λογαριθμική κλίμακα. Παρατηρούμε ότι έχουμε ίδιο μήκος σε cm στο σχεδιάγραμμα από τα 100 Hz μέχρι τα 200 Hz, από τα 200 Hz μέχρι τα 400 Hz, από τα 400 Hz έως τα 800 Hz, κλπ. Όπως επίσης από τα 10 Hz μέχρι τα 100 Hz, από τα 100 Hz μέχρι τα 1000 Hz, από τα 1000 Hz μέχρι τα 10.000 Hz. Αυτή είναι η μαγεία των λογαρίθμων. Εικ. 1: Διάγραμμα συχνοτικής απόκρισης Neumann KM 184

13 Σωστή Χρήση των 10log και 20log Επειδή άλλοτε χρησιμοποιούμε για υπολογισμό των db τον τύπο με το 10log και άλλοτε με το 20log το παρακάτω πινακάκι μας βοηθάει να αποσαφηνίσουμε πότε να χρησιμοποιούμε την πρώτη και πότε την δεύτερη εξίσωση. ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ (W) ΕΝΤΑΣΗ (W/ ) ΠΙΕΣΗ (W/ ) ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ X X X ΙΣΧΥΣ (W) ΡΕΥΜΑ (Α) ΤΑΣΗ (V) ΑΠΟΣΤΑΣΗ (m) X X X X ΠΡΟΣΘΕΣΗ db Τα db επειδή είναι λογαριθμικά δεν μπορούμε να τα προσθέτουμε αλγεβρικά. Για να τα προσθέσουμε θα πρέπει να βρούμε τα πραγματικά μεγέθη όπως: Ένταση, Ισχύ, Πίεση, κλπ από τα οποία προκύπτουν αυτά τα db και αυτά να προσθέσουμε. Ο τύπος που δίνει την πρόσθεση των db είναι: Για παράδειγμα, έχουμε δυο ηχεία τα οποία όταν το ένα αναπαράγει μουσική έχει στάθμη 30 db στο 1m (μετρημένο μόνο του) και το άλλο 40 db. Όταν «παίξουν» μαζί τότε η συνολική ηχητική στάθμη από τα δυο ηχεία δεν θα είναι: 30 + 40 =70 db αλλά 40.41 db. Αυτό που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι όταν έχουμε δυο ισοδύναμες ηχητικές πήγες (Α) που εκπέμπουν στην ίδια ένταση π.χ. 2 ηχεία τότε θα έχουμε αύξηση: Α +3 db για την ένταση που εκπέμπουν. Για την ηχητική πίεση θα έχουμε αύξηση: Α + 6 db. Αν έχουμε 4 ηχεία τότε θα έχουμε για την ένταση: Α + 6 db και για την ηχητική πίεση: Α + 12 db.

14 Για παράδειγμα αν έχω 2 ηχεία που το καθένα εκπέμπει 90 db τότε συνολικά και τα δυο μαζί εκπέμπουν 93 db. Εάν χρησιμοποιήσω ηχόμετρο για να μετρήσουμε την ηχητική στάθμη πίεσης (Sound Pressure Level) θα μας δείξει 96 db. Θόρυβος (Noise) Ο θόρυβος προέρχεται από τις τυχαίες συγκρούσεις των σωματιδίων του αέρα μέσα σε έναν χώρο. Ο συνεχόμενος, τυχαίος ήχος ονομάζεται θόρυβος, ο οποίος μπορεί να βρεθεί και μέσα σε ηλεκτρονικά κυκλώματα ή σε οποιοδήποτε μέσο υπάρχει μετάδοση σήματος. Πρέπει να επισημάνουμε ότι οποιαδήποτε μετάδοση, μέσω οποιουδήποτε γνωστού υλικού, έχει σαν αποτέλεσμα την προσθήκη κάποιου ποσοστού θορύβου. Ο θόρυβος συνήθως καταλαμβάνει όλες τις συχνότητες, δηλαδή όλο το συχνοτικό φάσμα. Ο θόρυβος μπορεί να είναι ενδογενής και να παράγεται μέσα στα ηλεκτρονικά κυκλώματα των συσκευών δηλαδή να παράγεται από τις αντιστάσεις, τα τρανζίστορ, τους δίοδος, κλπ. Ο θόρυβος αυτός δεν μπορεί να αποφευχθεί εντελώς, αλλά μόνο να περιορισθεί, χρησιμοποιώντας καταλληλότερα και φυσικά ακριβότερα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Μια κατηγορία ενδογενή θορύβου που πρέπει να γνωρίζουμε είναι ο θερμικός θόρυβος (Thermal Noise) που οφείλεται στην τυχαία κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα σε ένα υλικό το οποίο παρουσιάζει αντίσταση στην ροη του ρεύματος. Υπάρχουν πολλά είδη ενδογενή θορύβου, ανάλογα με το πώς οι συχνότητες του κατανέμονται εντασιακά. Λευκός Θόρυβος (White Noise) Κύριο χαρακτηριστικό του θορύβου αυτού είναι η ύπαρξη όλων των συχνοτήτων με ίσες εντάσεις. Δηλαδή, έχουμε ισή ενεργεία ομοιόμορφη κατανεμημένη σε όλο το φάσμα. Όπως χαρακτηριστικά λεμέ: ίση ενεργεία ανά Hertz. Χρησιμοποιείται συνήθως για ρύθμιση ηλεκτρονικού εξοπλισμού, επειδή είναι ένα σήμα που οδηγεί τα κυκλώματα σε όλες τις συχνότητες ταυτόχρονα. Πρέπει να επισημάνουμε ότι είναι ο μόνος φυσικός θόρυβος, δηλαδή είναι ο θόρυβος που υπάρχει στην φύση και σε όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Είναι το είδος του θορύβου (το φύσημα όπως χαρακτηριστικά λέμε) που ακούγεται από τα μεγάφωνα ενός πολύ καλής ποιότητας ενισχυτή, όταν το ρυθμιστικό της έντασης του είναι στο μέγιστο (τέρμα δεξιά δηλαδή) και δεν δέχεται στην είσοδό του κανένα σήμα. Αν παραστήσουμε τον λευκό θόρυβο σε ένα γραμμικό διάγραμμα db-hertz, τότε θα έχουμε μια ευθεία γραμμή σε όλες τις συχνότητες. Αν παραστήσουμε τον λευκό θόρυβο σε ένα ημιλογαριθμικό διάγραμμα db-hertz, όπως είναι το πιο σύνηθες, τότε θα έχουμε μια ευθεία γραμμή με κλίση 3 db ανά οκτάβα (γιατί στην ισχύ έχουμε +3 db για κάθε διπλασιασμό), με κεντρικό σημείο το σημείο των 1.000 Hz, όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχεδιάγραμμα. Ροζ θόρυβος (Pink Noise) Κύριο χαρακτηριστικό του θορύβου αυτού, είναι η ύπαρξη όλων των συχνοτήτων με σταθερό ποσοστό έντασης ανά οκτάβα. Δηλαδή έχουμε ίση ενεργεία ανά οκτάβα. Αν παραστήσουμε τον ροζ θόρυβο στην γραμμική κλίμακα συχνοτήτων, τότε θα έχουμε μια ευθεία γραμμή με κλίση +3 db ανά οκτάβα. Αν παραστήσουμε τον ροζ θόρυβο σε ένα ημιλογαριθμικό διάγραμμα db-hertz, όπως είναι το πιο σύνηθες, τότε θα έχουμε μια ευθεία γραμμή παράλληλη στον άξονα των συχνοτήτων, όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχεδιάγραμμα Ο ροζ θόρυβος δεν υπάρχει στην φύση και δημιουργείται βάζοντας ένα φίλτρο πάνω στο λευκό θόρυβο κάνοντας τον να πέφτει σε ένταση (κατά 3dB) με κάθε διπλασιασμό της συχνότητας. Εξομοιώνει με αρκετή ακρίβεια τις μουσικές νότες που όπως γνωρίζουμε έχουν περισσότερη ενέργεια στις χαμηλές από ότι στις υψηλές συχνότητες. Αυτό

15 συμβαίνει διότι σε κάθε νότα υπάρχουν όχι μόνο η θεμελιώδης συχνότητα αλλά και πλήθος αρμονικών στις οποίες η ένταση τους εξασθενεί όσο αυξάνει η συχνότητα. Για αυτό το λόγο χρησιμοποιείται σαν ηχητική πηγή για την ισοστάθμιση χώρων, τις μετρήσεις ηχομόνωσης και ηχοαπορρόφησης καθώς και για τον έλεγχο ηχείων έτσι ώστε το woofer, mid, twitter να οδηγούνται με ίση ενεργεία. Το άκουσμα του θυμίζει τον ήχο καταρράκτη. Εικ. 2: Διάγραμμα φασματικής ανάλυσης λευκού και ροζ θορύβου σε ημιλογαριθμικό διάγραμμα. Ο θόρυβος που προέρχεται εκτός των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων ονομάζεται εξωγενής θόρυβος και είναι ουσιαστικά ηλεκτρικά σήματα τα οποία προστίθενται στο αρχικό μας σήμα. Οποιοδήποτε μεταλλικό στοιχειό σε ένα κύκλωμα λειτουργεί σαν κεραία και λαμβάνει τα ξένα σήματα τα οποία δημιουργούνται και παρεμβάλλονται στο σήμα μας. Για να αντιμετωπιστεί ο εξωγενής θόρυβος απαιτείται πολύ καλή θωράκιση (Shielding). Δυναμικό Εύρος (Dynamic Range) Η χαμηλότερη ένταση του ήχου σε σχέση με την υψηλότερη είναι η δυναμική περιοχή ή δυναμικό εύρος (Dynamic Range) και μετριέται σε db. Αν θέλουμε να μετρήσουμε την δυναμική περιοχή σε έναν ήχο, μετράμε την χαμηλότερη ένταση και την υψηλότερη και αυτή η διάφορα σε db είναι η δυναμική περιοχή του ήχου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η κλασσική μουσική, ένα είδος με μεγάλες εντασιακές διακυμάνσεις oπου η δυναμική της περιοχή μερικές φορές φτάνει έως και τα 60 db. Αυτό σημαίνει ότι η διαφορά εντάσεως μεταξύ ενός ήρεμου σημείου και ενός δυνατού σημείου που παίζουν όλα τα όργανα μπορεί να φτάνει τα 60 db. Αντίθετα στην ποπ μουσική το δυναμικό εύρος δεν ξεπερνά τα 10 db. Επίσης δυναμικό εύρος σε ένα μηχάνημα, είναι η διαφορά από το υψηλότερο σημείο του θορύβου που παράγουν τα επί μέρους μέρη του μηχανήματος, μέχρι την υψηλότερη ένταση σήματος που μπορεί να αναπαράγει ή παράγει το μηχάνημα χωρίς να παραμορφώσει.

16 Signal to Noise Ratio (SNR) Ο λόγος σήματος προς θόρυβο δείχνει πόσες φορές η ισχύς του ακουστικού σήματος που εισέρχεται ή διαχειρίζεται μια συσκευή είναι μεγαλύτερη από την ισχύ του ενδογενή θορύβου της συσκευής. Όπως χαρακτηριστικά φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, το SNR μετράει την αναλόγια μεταξύ ενός σήματος (εξού και η λέξη signal) και θορύβου. Προσοχή, το σήμα που χρησιμοποιούμε για την μέτρηση αυτή δεν είναι το πιο ισχυρό που μπορεί να δεχθεί μια συσκευή. Το σήμα αυτό είναι standard και συνήθως είναι ένα ημίτονο 1 khz στα +4 dbu. Η μέτρηση του SNR είναι πολύ σημαντική και μας δείχνει ποσά db πάνω από το θόρυβο θα βρεθεί ένας ήχος σε μια συσκευή. Εικ. 3: Dynamic Range και Signal to Noise Ratio Όπως φαίνεται και στο παραπάνω διάγραμμα, για μια συσκευή το επίπεδο θορύβου που έχει ονομάζεται noise floor και μετριέται σε dbu. Εμείς θέλουμε οι συσκευές που χρησιμοποιούμε να έχουν όσο το δυνατόν χαμηλότερο ενδογενή θόρυβο, δηλαδή το noise floor να είναι όσον το δυνατόν πιο χαμηλά σε dbu. Η δυνατότερη ένταση που μπορεί η συσκευή να αναπαράγει καθορίζεται από το clipping point και μετριέται και αυτή σε dbu. Αν ξεπεράσουμε το σημείο αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα ο ήχος να παραμορφώσει (να ψαλιδιστεί). Το σημείο που βρίσκεται στα 0 db λέγεται nominal level και είναι το σημείο όπου το σήμα μας ούτε ενισχύεται ούτε μειώνεται (Vout = Vin) από την συσκευή. Στις επαγγελματικές συσκευές ήχου αυτό αντιστοιχεί στα +4 dbu. Είναι η ιδανικότερη στάθμη σήματος για να διαχειριστεί σωστά ένας ήχος χωρίς να «πνιγεί» από τον ενδογενή θόρυβο της συσκευής και χωρίς να παραμορφωθεί ξεπερνώντας το clipping point. Από τα + 4 dbu μέχρι το clipping point ορίζεται το headroom που αντιστοιχεί στο δυναμικό εύρος που μπορεί να διαχειριστεί η συσκευή χωρίς να παραμορφώσει το σήμα. Το headroom είναι η ένταση που μπορεί η συσκευή να δώσει πάνω από τα +4dBu. Μπορεί να θεωρηθεί ως το δυναμικό εύρος ασφάλειας που παρέχει η συσκευή, έτσι ώστε απότομης έντασης ήχοι (transient) να μην φτάσουν ή ξεπεράσουν το clipping point. Φυσικά το headroom πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περισσότερα db.

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο : ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΗΧΟΛΗΨΙΑΣ 1. Βασική προϋπόθεση πραγματοποίησης της ηχοληψίας είναι η ύπαρξη μιας ηχητικής εγκατάστασης. Η ηχητική εγκατάσταση σίγουρα θα περιέχει τις έξης βαθμίδες: Ηχητική Πηγή + Ηλεκτρική μετατροπή (μέσω mic ή line) + Προενισχυτής + Ακουστική Μετατροπή (μέσω ηχείων ή ακουστικών). Προαιρετικά μπορεί να υπάρχει μέσο καταγραφής. 2. Οι ηχητικές εγκαταστάσεις χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: Recording studio - Στούντιο Ηχογραφήσεων PA (Public Address) - Σύστημα Κοινής Απεύθυνσης, εγκαταστάσεις που καλύπτουν μόνιμα ή μη συναυλιακούς χώρους. Υπάρχει μεταξύ των δυο ηχητικών εγκαταστάσεων μια θεμελιώδης διάφορα. Στα recording studios, η ηχητική πηγή και το αναπαραγόμενο μέσω μεγάφωνων ανάλογο της, βρίσκονται σε ξεχωριστούς και απομονωμένους χώρους. Στα PA, η ηχητική πηγή και το ανάλογο της αλληλεπιδρούν, με αποτέλεσμα η ανάδραση (feedback) να είναι το μεγαλύτερο πρόβλημα στην προσπάθεια ενίσχυσης των ηχητικών σημάτων. 3. O ηχολήπτης δεν κατασκευάζει ούτε στήνει τις ηχητικές εγκαταστάσεις. Αυτό διεθνώς πραγματοποιείται από εξειδικευμένα γραφεία τα οποία διαθέτουν τον απαραίτητο τεχνολογικό εξοπλισμό, την εμπειρία και τις ειδικές γνώσεις για να φέρουν εις πέρας το συνονθύλευμα των εργασιών που πρέπει να γίνουν. Ο ηχολήπτης είναι ο άνθρωπος που καλείται να χειριστεί τις ηχητικές αυτές εγκαταστάσεις δημιουργικά, εκμεταλλευόμενος κάθε δυνατότητα και κάθε πτυχή του τεχνολογικού εξοπλισμού που διαθέτει. 4. Στο Recording studio ο ηχολήπτης κρίνει τα πάντα μέσω της αναπαραγωγής στο Control Room. Ο τρόπος που κρίνει είναι χρησιμοποιώντας τα monitors -τα μεγάφωνα δηλαδή- που κάθε studio έχει. Τα monitors (που σημαίνουν μονάδες έλεγχου) είναι το μόνο μέσο να ακούσουμε το ηχητικό υλικό που ηχογραφούμε, καταγράφουμε και στο τέλος μιξάρουμε. Αυτό που «παίζουν» τα monitors εμπεριέχει αναγκαστικά τα έξης στοιχεία: 1. Την ποιότητα και τον τρόπο χρήσης όλων των συσκευών που χρησιμοποιούνται, από την ηχητική πηγή μέχρι τα monitors 2. Την ποιότητα των ιδίων των monitors 3. Την αλληλεπίδραση των monitors με τα ακουστικά χαρακτηριστικά του Control Room. Ο ηχολήπτης πρέπει να έχει επίγνωση των μηχανημάτων που χρησιμοποιεί, την ποιότητα τους και την πιστότητα τους, και να είναι σε θέση να εκμεταλλεύεται κάθε πλεονέκτημα και να εξαλείφει τυχόν μειονεκτήματα τους, κατά τέτοιο τρόπο ώστε το τελικό ηχητικό αποτέλεσμα (μίξη) να ικανοποιεί όλους τους εμπλεκόμενους φορείς: μουσικούς, ηχολήπτης, παράγωγος, δισκογραφική εταιρία, κοινό. Σκοπός του ηχολήπτη είναι το τελικό αποτέλεσμα της μίξης να μπορεί να αναπαραχθεί σωστά όχι μόνο στο studio που δημιουργήθηκε αλλά οπουδήποτε άλλου π.χ. οικιακές συσκευές, clubs, κ.λ.π.

18 5. Μέθοδοι καταγραφής Έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιηθεί όλα αυτά τα χρόνια διάφορες μέθοδοι καταγραφής (ονομάζονται και τεχνικές ηχογραφήσεις), οι οποίες χωρίζονται γενικά σε δυο μεγάλες κατηγορίες: 1. On Location Recording Technique Επιδιώκεται η καταγραφή της φυσικής ακουστικής του περιβάλλοντος μαζί με την ηχητική πηγή. Για παράδειγμα, η ηχογράφηση του συνόλου των μουσικών οργάνων της συμφωνικής ορχήστρας σε κάποιο concert hall, με την χρησιμοποίηση μόνο 2 μικρόφωνων. 2. Close Mic Recording Technique Επιδιώκεται η καταγραφή της ηχητικής πηγής από πολύ κοντινή απόσταση με σκοπό την καταγραφή όσον δυνατόν λιγότερο της φυσικής ακουστικής του περιβάλλοντος, δηλαδή με όσα δυνατόν λιγότερα στοιχεία χώρου. Είναι η επικρατέστερη τεχνική ηχογράφησης σήμερα και χρησιμοποιείται στο σύνολο της δισκογραφίας. Αξίζει να αναφερθεί οι αιτίες που έχουν οδηγήσει στην επικράτηση της συγκεκριμένης τεχνικής ηχογράφησης είναι κατά βάση κοινωνικό-εμπορικό-οικονομικοί. Ο ηχολήπτης καλείται να ηχογραφεί τις ηχητικές πηγές με τρόπο ανορθόδοξο. Η τοποθέτηση ενός μικρόφωνο ελάχιστα μακριά από το στόμιο μιας τρομπέτας ή από την μεμβράνη ενός τύμπανου όχι μόνο σαν άκουσμα δεν είναι ευχάριστο άλλα δεν είναι αληθινό και φυσικό, γιατί δεν έχουμε μάθει να ακούμε κάτι τέτοιο. Φυσικό και ευχάριστο είναι να «νιώθουμε» ότι το μουσικό όργανο βρίσκεται σε κάποια απόσταση από εμάς, ακούγοντας το σε μια ισορροπία με τα ακουστικά χαρακτηριστικά του χώρου που βρισκόμαστε. Αν θεωρήσουμε το ισοδύναμο μικρόφωνου - αυτιού, ποιος θα τοποθετούσε 2-3 cm από την μεμβράνη του ταμπούρου το αυτί του; Άρα κανείς δεν έχει ακούσει το ταμπούρο ή δεν επιθυμεί να ακούσει το ταμπούρο από τόσο κοντά. Άρα γιατί να τοποθετούμε το μικρόφωνο τόσο κοντά; Όπως προείπαμε αυτό έχει επικρατήσει για διάφορους λογούς οι οποίοι θα γίνουν ιδιαίτερα κατανοητοί και επαρκώς αντιληπτοί κατά την διάρκεια των μαθημάτων. 6. Μίξη Η μίξη είναι η επεξεργασία της ηχογράφησης με τεχνητά μέσα όπως Reverb units, Compressors, EQ. Ουσιαστικά ο ηχολήπτης καλείται σε συνεργασία με τον παράγωγο ή ενορχηστρωτή να κατασκευαστεί μια μουσική σκηνή (με την έννοια του χώρου), ώστε ο ακροατής ακούγοντας στο στερεοφωνικό του το τελικό προϊόν της μίξης, να έχει την εντύπωση-ψευδαίσθηση ότι στη σκηνή αυτή τα μέλη της ορχήστρα κάθονται ο ένας δεξιά, ο άλλος αριστερά και πιο πίσω, ένας στη μέση και μπροστά, κάποιος άλλος στην μέση αλλά αρκετά πιο πίσω και ίσως λίγο πιο ψηλά, κ.λ.π. Όλοι αυτοί παίζουν μαζί όμορφα, ακούγονται καθαρά με τις σωστές χροιές και εντάσεις αναδεικνύοντας έτσι τις αρετές του μουσικού έργου. Τελειώνοντας την εισαγωγική ενότητα, αξίζει να επισημάνουμε ότι ο ηχολήπτης καλείτε να έχει γνώσεις ακουστικής, ηλεκτροακουστικής και ψυχοακουστικής οι οποίες θα του φανούν απαραίτητες από την τοποθέτηση ενός μικρόφωνου μέχρι την κατασκευή χώρων με τεχνητά μέσα (Reverbs Units) στην διαδικασία της μίξης. Η ηχοληψία εξ ορισμού είναι δημιουργική εργασία και το τελικό αποτέλεσμα πέρα από την σφραγίδα των μουσικών και παραγωγών φέρει και την σφραγίδα του ηχολήπτη, καλή ή κακή.

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : ΜΙΚΡΟΦΩΝΑ - ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ Το μικρόφωνο είναι ένας μετατροπέας της ηχητικής ενεργείας σε ηλεκτρική ενεργεία. Είναι από τα πιο σημαντικά κομμάτια στην αλυσίδα της ηχογράφησης. Από την ποιότητα και από το είδος του μικροφώνου που θα χρησιμοποιήσουμε εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό το αποτέλεσμα, καλό ή κακό, της ηχογράφησης. Η αρχή λειτουργίας των μικροφώνων περιγράφεται ως έξης: στην κάρδια κάθε μικροφώνου υπάρχει ένα διάφραγμα (λεπτή μεμβράνη), το οποίο τίθεται σε κίνηση από την ενεργεία που μεταφέρουν τα ακουστικά κύματα μιας ηχητικής πηγής η οποία πάλλεται. Με την βοήθεια μιας μικρής γεννήτριας η μηχανική αυτή ενέργεια μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα. Έτσι, με αυτό τον τρόπο λαμβάνεται το ηχητικό κύμα και μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Το ηλεκτρικό σήμα έπειτα μπορούμε να το οδηγήσουμε μέσω καλωδίων σε ειδικές συσκευές επεξεργασίας, καταγραφής και αναπαραγωγής του ήχου. Από τα παραπάνω γίνεται αντιληπτό ότι η ποιότητα κατασκευής των μικροφώνων απαιτεί πολύ μεγάλη προσοχή, γιατί η διαδικασία μετατροπής του ήχου σε ηλεκτρικό σήμα είναι πρωταρχικής και μεγίστης σημασίας. Μιας κακής ποιότητας μετατροπή θα επηρεάσει όλη την μετέπειτα διαδικασία (προενίσχυση, επεξεργασία, καταγραφή, αναπαραγωγή, κλπ.). Εικ. 1: Η μετατροπή του ήχου σε ηλεκτρικό ρεύμα Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει ο διάσημος ηχολήπτης και παραγωγός Eddie Kramer: «Το μικρόφωνο είναι σαν το χρώμα που ο ζωγράφος επιλέγει από την παλέτα του. Επιλέγεις τα χρώματα [δηλαδή τους ήχους] που θες κάθε φορά να χρησιμοποιήσεις». ΤΥΠΟΙ ΜΙΚΡΟΦΩΝΩΝ Τα μικρόφωνα διακρίνονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους και ανάλογα με την κατευθυντικότητα τους, δηλαδή με το πώς συλλέγουν τα ηχητικά κύματα. Τα μικρόφωνα ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους διακρίνονται στα:

20 1. Δυναμικά Μικρόφωνα (Dynamic Microphone ή Moving Coil Microphone) 2. Μικρόφωνα Ταινίας (Ribbon Microphone) 3. Πυκνωτικά Μικρόφωνα (Condenser Microphone) 4. Μικρόφωνα Κρυστάλλων (Crystal Microphones) Δυναμικά Μικρόφωνα (Dynamic Microphone ή Moving Coil Microphone) Η αρχή λειτουργίας των δυναμικών μικροφώνων βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής (Electric Induction) 3 συμφώνα με το οποίο, εμφανίζεται τάση στα άκρα ενός αγωγού όταν κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο που δημιουργούν μόνιμοι μαγνήτες. Μάλιστα η τάση αυτή (διαφορά δυναμικού) που αναπτύσσεται στα άκρα του αγωγού είναι ανάλογη της ταχύτητας που κινείται ο αγωγός, όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα. Εικ. 2: Αρχή λειτουργιάς της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής Στο διάφραγμα του δυναμικού μικροφώνου είναι ενσωματωμένο ένα ελαφρύ πηνίο που βρίσκεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο που δημιουργεί ένας μόνιμος μαγνήτης. Όταν ένα ηχητικό κύμα κτυπήσει το διάφραγμα η επιφάνεια του δονείται στην ίδια συχνότητα. Η κίνηση του διαφράγματος μεταφέρεται στο πηνίο με αποτέλεσμα το πηνίο να κινείται μπρος και πίσω μέσα στο μαγνητικό πεδίο παράγοντας στα άκρα του επαγωγική τάση ανάλογη της κίνηση που πραγματοποιεί. Μάλιστα η τάση αυτή που δημιουργείται είναι ανάλογη της συχνότητας που δέχεται στο διάφραγμα. Λόγω το ότι το πηνίο κινείται εντός του μαγνητικού πεδίου μονίμου μαγνήτη, αυτά του τύπου τα μικρόφωνα λέγονται μικρόφωνα κινούμενου πηνίου (Moving Coil). 3 Η ανακάλυψη του φαινομένου αποδίδεται στον Άγγλο φυσικό Michael Faraday.

21 Εικ. 3: Ο μηχανισμός μετατροπής ενός κινούμενου πηνίου δυναμικού μικροφώνου Αξίζει να αναφερθεί ότι η κατασκευή των δυναμικών μικροφώνων είναι παρόμοια με των μεγαφώνων τα οποία εκτελούν ακριβώς την αντίθετη λειτουργιά: μετατρέπουν την ηλεκτρική ενεργεία σε ηχητική. Στην πραγματικότητα, κάποια συστήματα ενδοσυνεννόησης χρησιμοποιούν το μεγάφωνο και σαν μικρόφωνο. Ειδικά Χαρακτηριστικά των Δυναμικών μικροφώνων: Είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές και στιβαρές κατασκευές με αποτέλεσμα να μπορούν να χρησιμοποιηθούν και στο studio αλλά και σε συναυλίες. Δεν είναι ιδιαίτερα ακριβά. Δεν έχουν καλή συχνοτική απόκριση καθώς δεν καλύπτουν ικανοποιητικά πάνω από τα 10 khz. Το δυναμικό τους εύρος ξεπερνά τα 140 db. Δεν είναι τόσο ευαίσθητα όσο τα πυκνωτικά και τα μικρόφωνα ταινίας. Μικρόφωνα Ταινίας (Ribbon Microphone) Τα μικρόφωνα ταινίας είναι και αυτά δυναμικά μικρόφωνα με την διάφορα ότι χρησιμοποιούν μια ευαίσθητη μεταλλική ταινία αντί για τον συνδυασμό διαφράγματος - πηνίου. Η μεταλλική αυτή ταινία βρίσκεται ανάμεσα στους πόλους ενός μόνιμου μαγνήτη, και παίζει τον ρολό του κινούμενου αγωγού μέσα στο μαγνητικό πεδίο, όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Όταν η ταινία δεχθεί τα ηχητικά κύματα πάλλεται με αποτέλεσμα να εμφανίζεται επαγωγική τάση στα άκρα της ανάλογη του ηχητικού κύματος που προσπίπτει πάνω της. Αξίζει να αναφερθεί ότι τα Ribbon μικρόφωνα εξαιτίας της ελαχίστης αδράνειας που παρουσιάζει το κινούμενο σύστημα τους (διάφραγμα) έχουν πολύ καλή απόκριση και είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε σχέση με τα moving coil μικρόφωνα.

22 Εικ. 4: Ο μηχανισμός λειτουργιάς ενός ribbon μικροφώνου. Κλασικό RCA 44 ribbon μικρόφωνο, Beyerdynamic M160 - Hyper- Cardioid Handheld double ribbon μικρόφωνο Ειδικά Χαρακτηριστικά των Ribbon μικροφώνων: Καλή συχνοτική απόκριση (καλύτερη από τα δυναμικά μικρόφωνα). Καλύπτουν συχνοτικά ικανοποιητικά μέχρι τα 14 khz. Τονίζουν τις χαμηλές συχνότητες προσδίδοντας ζεστασιά στον ήχο όταν τοποθετούνται κοντά στην ηχητική πηγή. Πολλές φορές όμως αυτό μπορεί να είναι υπερβολικό και ανεπιθύμητο. Είναι σχετικά ακριβά μικρόφωνα. Είναι πολύ ευαίσθητα στον αέρα λόγο κατασκευής με αποτέλεσμα να είναι σχεδόν απαγορευτική η χρήση τους εκτός studio. Το δυναμικό τους εύρος είναι μικρότερο των moving coil αν και κάποιες σύγχρονες κατασκευές μπορούν να φτάσουν έως τα 130 db. Δεν χρειάζονται Phantom Power (+48 Volt DC) για να λειτουργήσουν.

23 Σύντομη ιστορική ανάδρομη των Ribbon μικροφώνων Τα Ribbon μικρόφωνα άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε ραδιόφωνα, τηλεόραση και studios την δεκαετία του 1930 μέχρι το 1960. Έγιναν διάσημα δίπλα στους εκφωνητές καθώς αποτελούσαν για πολλά χρονιά το αγαπημένο τους μικρόφωνο. Το μεγάλο τους μέγεθος όμως αποδείχθηκε και το μεγαλύτερο τους μειονέκτημα καθιστώντας τα ιδιαίτερα δύσχρηστα. Όταν η τηλεόραση άρχισε να γίνεται δημοφιλής, στα τέλη του 1940, το μεγάλο μέγεθος τους τα έκανε απαγορευτικά για χρήση μπροστά σε κάμερα όποτε και σύντομα αντικαταστάθηκαν από άλλου τύπου μικρόφωνα (δυναμικά και πυκνωτικά) τα οποία ήταν πιο μικρά και πιο ευκολόμετακίνητα. Έτσι τα Ribbon μικρόφωνα άρχισαν να χρησιμοποιούνται όλο και πιο λίγο με αποτέλεσμα να μην υπάρξει η αναγκαιότητα για νέες βελτιώσεις ή προσθήκες που θα τα καθιστούσε ανταγωνιστικά. Αν και σύντομα έπαψαν να χρησιμοποιούνται στην τηλεόραση, οι ηχολήπτες στα studio ποτέ δεν σταμάτησαν να τα «αγαπάνε» και να τα χρησιμοποιούν στις παράγωγες τους, εκμεταλλευόμενοι τον μοναδικά ζεστό τους ήχο. Επειδή όμως ήταν ιδιαίτερα εύθραυστα και καταστρέφονταν πολύ εύκολα η αξία τους συνεχώς μεγάλωνε, με αποτέλεσμα να είναι πολύ δύσκολο κάποιος να τα βρει και να τα προμηθευτεί. Στις μέρες μας πολλές εταιρίες μικροφώνων όχι μόνο άρχισαν να φτιάχνουν Ribbon μικρόφωνα αλλά επέφεραν και πολλές σημαντικές βελτιώσεις τόσο στην κατασκευή όσο και στα υλικά που χρησιμοποιούν. Εταιρίες όπως η Coles, Beyer, Royer και η AEA κατασκευάζουν μικρόφωνα τα οποία είναι καλύτερης ή παρόμοιας ποιότητας σε σχέση με τα παλιά. Μάλιστα οι τελευταίες εφαρμογές στον μαγνητισμό και στα ηλεκτρονικά κυκλώματα καθώς και οι σύγχρονες μηχανικές κατασκευές τα καθιστούν ιδιαίτερα μικρά και ελαφριά διατηρώντας τον παλιό καλό ζεστό τους ήχο. Πλέον καταφέρνουν να έχουν ευαισθησία (sensitivity) πολύ μεγαλύτερη από τα παλιά, η οποία είναι συγκρίσιμη με τα σύγχρονα επαγγελματικά μικρόφωνα. Η γραμμική συχνοτική απόκριση (smooth frequency response) τους και η φασική γραμμικότητα (phase linearity) τους τα καθίστα ιδανικά για όλα τα είδη των ηχογραφήσεων καθιστώντας τα studio standard για πολλά ακόμα χρόνια. Πυκνωτικά Μικρόφωνα (Condenser Microphone) Τα πυκνωτικά μικρόφωνα λειτουργούν με βάση τις αρχές της ηλεκτροστατικής αντί της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής που λειτουργούν τα δυναμικά. Στα πυκνωτικά μικρόφωνα το διάφραγμα/μεμβράνη είναι η μια πλάκα (οπλισμός) ενός πυκνωτή η οποία μπορεί να κινείται καθώς τα ηχητικά κύματα προσπίπτουν πάνω σε αυτή. Η άλλη πλάκα του πυκνωτή είναι σταθερή. Η κίνηση της πλακάς από τα ηχητικά κύματα έχει σαν αποτέλεσμα να αλλάζει η χωρητικότητα του πυκνωτή και να δημιουργείται στα άκρα του εναλλασσόμενη τάση (η χωρητικότητα ενός πυκνωτή εξαρτάται και από την απόσταση των οπλισμών), όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Συνήθως τα πυκνωτικά μικρόφωνα έχουν ενσωματωμένο προενισχυτή που ενισχύει το σήμα εξόδου για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί. Επίσης, σε μερικά καλά πυκνωτικά μικρόφωνα που έχουν λαμπάτο (λυχνία) προενισχυτή, λόγω του μεγάλου βάρους των εξαρτημάτων του ο προενισχυτής δεν ενσωματώνεται στο μικρόφωνο αλλά σε ξεχωριστό κουτί. Για να λειτουργήσει το μικρόφωνο πρέπει τα κυκλώματα τόσο του πυκνωτή όσο και του προενισχυτή να τροφοδοτούνται με σταθερή συνεχόμενη τάση +48 Volt DC. Όταν η τάση αυτή προέρχεται από την κονσόλα ονομάζεται Phantom Power και στέλνεται μέσω των καλωδίων που μεταφέρουν το σήμα (XLR). Αξίζει να αναφερθεί ότι το Phantom Power δεν επηρεάζει την λειτουργιά των δυναμικών μικροφώνων αν και καλό είναι να μην στέλνεται όταν δεν χρειάζεται. Τέλος είναι καλό πρώτα να συνδέουμε ένα πυκνωτικό μικρόφωνο μέσω του XLR

24 βύσματος στην κονσόλα και μετά να το τροφοδοτούμε με Phantom Power, καθώς και πρώτα να απενεργοποιούμε το Phantom Power της κονσόλας και μετά να αποσυνδέουμε το XLR βύσμα από το μικρόφωνο. Μια ειδική κατηγορία πυκνωτικών μικρόφωνων είναι τα λεγόμενα Electret στα οποία οι οπλισμοί του πυκνωτή έχουν διαρκώς αποθηκευμένη την πολική τους τάση με την μορφή ηλεκτροστατικού φορτίου, με αποτέλεσμα να μην χρειάζονται συνεχή τάση Phantom Power. Όμως μπορεί το Phantom Power να χρειάζεται για την λειτουργιά του εσωτερικού προενισχυτή τους. Τα συγκεκριμένα μικρόφωνα ήταν πολύ χρήσιμα για εκτός studio ηχογραφήσεις οπού τα καταγραφικά (tape recorders) τα οποία χρησιμοποιούσαν δεν είχαν την δυνατότητα να παρέχουν Phantom Power. Παλιότερα τα Electret μικρόφωνα παρουσίαζαν το πρόβλημα της εκφόρτωσης των οπλισμών με αποτέλεσμα να μην μπορούν να χρησιμοποιηθούν σωστά. Το μικρόφωνο AKG C1000S το οποίο είναι αρκετά φθηνό δεν χρειάζεται Phantom Power για να λειτουργήσει υπό την προϋπόθεση ότι έχει τοποθετηθεί μια 9 volt μπαταριά στο εσωτερικό του για την λειτουργία του προενισχυτή του. Εικ. 5: Αρχή λειτουργιάς και ο μηχανισμός μετατροπής ενός πυκνωτικού μικροφώνου. Εικ. 6: Ο πυκνωτής του μικροφώνου AKG C3000 B

25 Ειδικά Χαρακτηριστικά των πυκνωτικών μικροφώνων: Έχουν καλύτερη συχνοτική απόκριση σε σχέση με τα δυναμικά. Αποδίδουν πολύ σωστά τις υψηλές συχνότητες. Έχουν μεγαλύτερο signal to noise ratio σε σχέση με τα δυναμικά. Είναι πολύ πιο ευαίσθητα σε σχέση με τα δυναμικά. Είναι σχετικά ακριβά. Δυο ίδια μικρόφωνα μπορεί να «ακούγονται» λίγο διαφορετικά εκτός και αν είναι matched pair. Είναι πολύ επιρρεπή στην θερμοκρασία και την υγρασία. Μικρόφωνα Κρυστάλλων (Crystal Microphones) Αυτά του είδους τα μικρόφωνα βασίζονται ως αρχή λειτουργίας στο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο (piezoelectric effect) συμφώνα με το οποίο, όταν ασκηθούν δυνάμεις πάνω σε ένα κρύσταλλο (όπως ο χαλαζίας) παράγει τάση στα άκρα του ανάλογη της δύναμης που του ασκήθηκε. Έτσι οι κρύσταλλοι αυτοί χρησιμοποιούνται ως μετατροπείς ακουστικήςηχητικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Για να επιτευχθεί αυτό συνδέεται πάνω στον κρύσταλλο ένα διάφραγμα όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Όταν ένα ηχητικό κύμα χτυπήσει το διάφραγμα αυτό πάλλεται και μεταφέρει την δύναμη στον κρύσταλλο όποιος φορτίζεται ανάλογα της έντασης και της συχνότητας του ηχητικού κύματος. Αξίζει να αναφερθεί ότι μικρόφωνα κρυστάλλων χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που δεν απαιτείται καλή ποιότητα μικρόφωνου, όπως στα τηλέφωνα ή στα συστήματα ενδοσυνεννόησης. Μεγάλο προσόν τους είναι πως δεν χρειάζονται Phantom Power για να λειτουργήσουν καθώς και ότι είναι πολύ φθηνά. Επίσης, χρησιμοποιούνται ευρέως για μικρόφωνα επαφής σε κιθάρες και κρουστά κάτι που θα το συναντήσουμε σε Live. Εικ. 7: Ο μηχανισμός λειτουργιάς ενός μικροφώνου κρυστάλλων Βέβαια υπάρχουν κάποια καλά και ακριβά μικρόφωνα κρυστάλλων όπως το CAD HM 50 το οποίο χρησιμοποιείται για ηχογράφηση φυσαρμόνικας παράγοντας τον ιδανικό πρίμο ήχο για blues μουσική.

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : Εικ. 8: Μικρόφωνο κρυστάλλων CAD HM 50 και το διάγραμμα συχνοτικής του απόκρισης ΚΑΤΕΥΘΥΝΤΙΚΟΤΗΤΑ ΜΙΚΡΟΦΩΝΟΥ Ένας άλλος τρόπος διαχωρισμού των μικροφώνων, πέρα από τον τρόπο κατασκευής και λειτουργιάς τους, είναι ανάλογα με την κατευθυντικότητα τους, δηλαδή με το τρόπο που το μικρόφωνο συλλαμβάνει τους ήχους. Η κατευθυντικότητα (Directionality) του μικροφώνου αναφέρεται στο πως ένα μικρόφωνο συλλέγει ήχους από ηχητικά κύματα που προέρχονται από διαφορετικές γωνίες στο χώρο γύρω του. Δηλαδή, η κατευθυντικότητα, -ή κατευθυντική απόκριση (directional response) όπως αλλιώς λέγεται- μας δείχνει την ευαισθησία με την οποία αντιδρά το μικρόφωνο στις ηχητικές πηγές που θα βρεθούν γύρω του και σε κάποια πάντα γωνιά σε σχέση με αυτό, και ουσιαστικά περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο το μικρόφωνο «ακούει» μέσα στο χώρο. Η κατευθυντική απόκριση του μικρόφωνου αποτυπώνεται γραφικά σε ένα ειδικό σχέδιο που ονομάζεται πολικό διάγραμμα (polar pattern) και αποτελεί, ίσως, το πιο σημαντικό στοιχείο επιλογής ενός μικροφώνου για μια ηχογράφηση. Το πολικό διάγραμμα αποτελείται από ομόκεντρους κύκλους, βαθμονομημένους σε db, οι οποίοι δείχνουν την ευαισθησία με την οποία το μικρόφωνο συλλέγει τους ήχους από διαφορετικές γωνιές γύρω από αυτό και αποτυπώνεται σε μοίρες, όπως φαίνεται και στο παρακάτω διάγραμμα. Τα ηχητικά κύματα που προσπίπτουν απευθείας, κάθετα δηλαδή στο διάφραγμα του μικρόφωνου, λέγονται on-axis (δηλαδή προσπίπτουν στις 0 ), ενώ τα κύματα που προσπίπτουν από οποιαδήποτε άλλη γωνία στο μικρόφωνο λέγονται off axis. Για να βρούμε το πολικό διάγραμμα του κάθε μικροφώνου κάνουμε την έξης διαδικασία: Τοποθετούμε το μικρόφωνο μέσα σε ανηχοϊκό θάλαμο και ένα ηχείο αναφοράς σε απόσταση 1m από το μικρόφωνο, με το ηχείο και το μικρόφωνο να βρίσκονται σε 0, δηλαδή on-axis. Συνδέουμε το ηχείο αναφοράς με μια γεννήτρια συχνοτήτων και στέλνουμε στο ηχείο να αναπαράγει με σταθερή ένταση την συχνότητα του 1 khz. Την ένταση που στέλνει η γεννήτρια συχνοτήτων μπορούμε να την βλέπουμε και να την μετράμε από ένα ειδικό όργανο που ονομάζεται παλμογράφος (oscilloscope), το οποίο μας δείχνει σε volt το πλάτος της ημιτονοειδούς του 1 khz. Στις 0 το μικρόφωνο έχει την μεγαλύτερη ευαισθησία, άρα είναι και το σημείο το όποιο θα μας δώσει και τα περισσότερα db. Θεωρούμε την ένταση που λαμβάνει το μικρόφωνο στις 0 ως σημείο αναφοράς και της δίνουμε την τιμή 0 db. Είναι το λεγόμενο καλιμπράρισμα (calibration). Για τις 0 δηλαδή θεωρούμε Vout=Vin οπότε τα db είναι 0. Από τον γνωστό τύπο: 20log Vout / Vin υπολογίζουμε τα db της έντασης του μικροφώνου για κάθε γωνιά που θα βρεθεί.

27 Μετακινούμε με ειδικό μηχανισμό περιστροφικά το μικρόφωνο ώστε να καταγράψει ένα πλήρη κύκλο γύρω από τον εαυτό του (0-360 ). Για τις γωνιές που ενδιαφερόμαστε: 45, 90, 135, 180, 225, 270 και 315 παίρνουμε μέτρηση της έντασης που λαμβάνει το μικρόφωνο (μια για κάθε γωνία), οι όποιες σε σχέση με την ένταση στις 0 θα είναι χαμηλότερες, δηλαδή το Vout είναι μικρότερο κάθε φόρα, και υπολογίζουμε τα db που προκύπτουν, τα οποία στην καλύτερη περίπτωση θα είναι ίσα με το Vin. Άρα τα db θα είναι αρνητικά και θα μας δείχνουν πόσο χαμηλότερα «έπιασε» το μικρόφωνο την συχνότητα του 1 khz σε σχέση με το πώς την «έπιασε» on-axis. Επόμενο βήμα είναι να τοποθετήσουμε τις τιμές των db για τις γωνίες που μετρήσαμε πάνω στο πολικό διάγραμμα και να ενώσουμε τα σημεία τα οποία πρόεκυψαν. Έτσι φτιάξαμε το πολικό διάγραμμα του μικροφώνου. Πρέπει να επισημανθεί ότι δεν χρησιμοποιούμε μόνο την συχνότητα του 1 khz για την δημιουργία του πολικού διαγράμματος, αλλά και άλλες συχνότητες, τουλάχιστον μια πιο χαμηλά και μια πιο υψηλά, για να δούμε πως αλλάζει η κατευθυντική απόκριση του μικροφώνου ανάλογα με την συχνότητα. Εικ. 1: Πολικό διάγραμμα μικροφώνου Τα μικρόφωνα εξαιτίας του τρόπου κατασκευής τους και της χρήσης για την οποία προορίζονται έχουν διαφορετικά πολικά διαγράμματα, τα οποία πρέπει να γνωρίζουμε. Πρέπει να ξέρουμε όταν τοποθετούμε ένα μικρόφωνο πως λαμβάνει τα ηχητικά κύματα και που παρουσιάζει την μεγίστη ευαισθησία του. Τα μικρόφωνα ανάλογα με την κατευθυντικότητα τους χωρίζοντας στις έξης μεγάλες κατηγορίες: 1. Παντοκατευθυντικά ή Omnidirectional 2. Δι-κατευθυντικά ή Bidirectional ή Figure of 8 3. Μονοκατευθυντικά/ Καρδιοειδή ή Uniderectional/Cardioid 4. Ιδιαιτέρως Κατευθυντικά ή Ultra-directional ή Shot-gun

28 Παντοκατευθυντικά ή Omnidirectional Μικρόφωνα Παντοκατευθυντικό είναι το μικρόφωνο που λαμβάνει με την ίδια ένταση τα ηχητικά κύματα ανεξάρτητα από πια κατεύθυνση και με πια γωνία προσπίπτουν πάνω στο διάφραγμα του. Θα το δούμε να αναφέρεται πολλές φορές και ως μικρόφωνο πίεσης (Pressure Microphone), διότι ανταποκρίνεται στις στιγμιαίες μεταβολές της πίεσης του αέρα, οι όποιες δημιουργούνται από τα ηχητικά κύματα στην περιοχή του διαφράγματος. Επειδή το διάφραγμα του μικροφώνου βρίσκεται κλεισμένο σε ένα ειδικό σφραγισμένο πλαίσιο, το διάφραγμα δεν μπορεί να προσδιορίσει την κατεύθυνση από την οποία λαμβάνει τα ηχητικά κύματα, με αποτέλεσμα να ανταποκρίνεται με την ίδια ευαισθησία στους ήχους ανεξάρτητα από ποια κατεύθυνση έρχονται. Έτσι, είτε ένα ηχητικό κύμα έρχεται από on-axis είτε από off-axis μεταβάλλει την πίεση μόνο στο εμπρός μέρος του διαφράγματος και το μικρόφωνο δεν μπορεί να αντιληφθεί την κατεύθυνση του ηχητικού κύματος. Οπότε, το πολικό του διάγραμμα θα προσεγγίζει τον κύκλο την σφαίρα πιο σωστά μιας και τα πολικά διαγράμματα αναφέρονται σε τρεις διαστάσεις-, όπως φαίνεται και στα παρακάτω σχεδιαγράμματα. Εικ. 2: Omnidirectional πολικό διάγραμμα και μεταβολή του πολικού διαγράμματος ανάλογα με την συχνότητα Εικ. 3: Τρισδιάστατη αποτύπωση omnidirectional πολικού διαγράμματος

29 Πρέπει να έχουμε υπόψην μας ότι στην πράξη το παντοκατευθυντικό μικρόφωνο είναι λιγότερο ευαίσθητο στους ήχους που έρχονται από την πίσω πλευρά, και μάλιστα, είναι λιγότερο ευαίσθητο όσο μεγαλώνει η συχνότητα όπως φαίνεται χαρακτηριστικά και στο παραπάνω διάγραμμα. Επίσης, όσο πιο μικρό είναι το διάφραγμα του μικροφώνου τόσο καλύτερη παντοκατευθυντική απόκριση θα έχει στις υψηλές συχνότητες όταν αυτές προσπίπτουν off-axis. Αξίζει να αναφερθεί ότι το παντοκατευθυντικό μικρόφωνο προσεγγίζει τα κατευθυντικά χαρακτηριστικά του αυτιού, το οποίο θεωρείται ένας παντοκατευθυντικός μετατροπέας. Δι-κατευθυντικά ή Bidirectional ή Figure of 8 Δι-κατευθυντικό είναι το μικρόφωνο που είναι ευαίσθητο μόνο σε ηχητικά κύματα που ασκούνται στο εμπρός (0 ) και στο πίσω μέρος (180 ) του διαφράγματος. Έχει πολύ μικρή έως καθόλου ευαισθησία σε κύματα που ασκούνται στα πλαϊνά μέρη του μικροφώνου, δηλαδή στις 90 και 270, όπως φαίνεται στο παρακάτω πολικό διάγραμμα. Το δι-κατευθυντικό μικρόφωνο σε αντίθεση με το παντοκατευθυντικό, έχει το διάφραγμα του εκτεθειμένο και από τις δυο πλευρές στα ηχητικά κύματα (εμπρός και πίσω). Το εμπρός και το πίσω μέρος του διαφράγματος δίνουν σήματα αντίθετης ηλεκτρικής φάσης, δηλαδή το εμπρός δίνει θετικό και το πίσω αρνητικό, άρα το πίσω ημισφαίριο σε σχέση με το εμπρός ημισφαίριο είναι εκτός φάσης 180. Όταν ένα ηχητικό κύμα προσπίπτει στο διάφραγμα από την μπροστινή πλευρά του μικροφώνου τότε αυτό παράγει ένα σήμα με θετική τάση. Αντίστροφα, όταν ένα ηχητικό κύμα προσπίπτει από την πίσω πλευρά παράγει ένα σήμα με αρνητική τάση. Ηχητικά κύματα που προσπίπτουν στο διάφραγμα σε γωνίες 90 ή 270 φτάνουν ταυτόχρονα, άρα και με την ίδια ένταση και φάση στις δυο πλευρές του διαφράγματος, με αποτέλεσμα να δημιουργούν μηδενική διαφορά πίεσης σε αυτό με αποτέλεσμα να αναιρούνται. Εικ. 4: Bidirectional πολικό διάγραμμα