マイクの開発に必要なあらゆる部品と設計の中で、最も重要なのはカプセルです。単一指向性マイクカプセルは、音波をマイク信号に変換する役割を担う部品です。これには、ダイアフラムとハウジングが含まれます。この記事では、マイクカプセルの内部構造について詳しく説明します。
カーディオイドカプセルはどのように機能するのか - 2つの要素が重要
ご存知の通り、マイクは音波をマイク信号または電力に変換するトランスデューサーとして機能します。具体的に言えば、実際に機能するのはマイクカプセルです。そして、マイクカプセルについて知っておくべき重要な部分が2つあります。
まず、 カメラ用指向性マイクが音声を拾う際にどのように機能するかを知るためにビデオを視聴できます。
この動画は、YouTuberのTLDR Filmmakerが作成した、SYNCOのショットガン指向性マイク、 SYNCO D2のレビューです。動画の2:37から、無指向性のラベリアマイクと単一指向性のD2の収音性能を比較しています。違いを直感的に感じたい場合は、その部分までジャンプしてください。
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横隔膜
マイクロフォンのダイヤフラムは、音圧（音波）の変化に応じて動く薄い膜です。エレクトレットマイクカプセルの重要な部品です。可動ダイヤフラムがなければ、マイクロフォンはトランスデューサーとしての役割を果たすことができません。ダイヤフラムが音圧と同期して動作することが、音響パワーを電力に変換する最初のステップです。
マイクのダイアフラムは非常に薄いため、2面しかないように見えます。ダイアフラムの動きは、2面間の音響圧力の違いに基づいています。
マイクレベルとラインレベル
マイクレベルとは、カメラマイクなどが音を拾った際に発生する電圧のことで、通常は数千分の1ボルト程度です。この電圧は音圧レベルと距離によって変化します。マイクレベルは最も弱いため、プリアンプでラインレベルまで増幅する必要があります。通常、-60～-40 dBuの範囲で規定されます。
ラインレベル信号は約1ボルト、つまりマイクレベル信号の約1,000倍なので、通常は両者は同じ入力を使用しません。この信号はプリアンプからスピーカーに電力を供給するアンプへと送られます。
標準ライン レベルには次の 2 つがあります。
- MP3やDVDプレーヤーなどの民生用デバイスの場合、-10 dBV
- プロフェッショナル機器向け+4 dBu
単一指向性マイクカプセルの構造
マイクカプセルの構成は、対象となるマイクの種類によって異なります。一般的に、トランスデューサーには主に2種類あります。
- コンデンサー マイク: コンデンサのようなカプセルを備えており、通常はスモール ダイアフラムまたはラージ ダイアフラムのいずれかとして表されます。
- ダイナミック マイク: ムービング コイル マイク (耐久性のあるムービング コイル カプセル付き) とリボン マイクで構成されています。
コンデンサーマイクカプセル
コンデンサーマイクカプセルは、エンジニア、ミュージシャン、そしてオーディオ愛好家の間で人気が高まっています。コンデンサーマイクカプセルは静電原理によって電力を変換します。基本的なカプセルは、円形の平行板コンデンサとして作られています。
エレクトレットコンデンサーマイクカプセルの2つの重要な要素は、可動ダイアフラム（フロントプレート）と固定バックプレートです。ハウジングにはテンションリングが内蔵されており、薄いダイアフラムを所定の位置に保持し、ダイアフラムに適切な圧力をかけます。ハウジング内には、平行プレート間に適切な間隔を空けたチャンバーが設けられています。最後に、マイクロフォン信号を抽出するために、ダイアフラムとバックプレートに電極が接続されます。
大型VS小型ダイヤフラムコンデンサーマイクカプセル
コンデンサーマイクを探すと、ラージダイアフラムとスモールダイアフラムという用語を目にすることが多いでしょう。これらの違いは何でしょうか？LDC（ラージダイアフラム・コンデンサー）は、通常、ダイアフラムのサイズが1インチ（25.4 mm）以上です。一方、SDCは、通常、ダイアフラムのサイズが1/2インチ（12.7 mm）以下です。
1/2インチから1インチの範囲のダイヤフラムサイズを持つ単一指向性マイクカプセルについてはどうでしょうか？マイクの歴史を通して、埋め込み型方式は、この範囲に多くの例外がないようにしてきました。この範囲外にあるマイクについては、サイズが1インチに近い場合は通常LDC、1/2インチに近い場合はSDCに相当します。
ムービングコイルダイナミックマイクカプセル
コンデンサーマイクと同様に、ムービングコイル型ダイナミックマイクも内部に円形の振動板を備えたカプセルを備えています。ダイナミック型であるため、ダイナミックマイクカートリッジは異なる原理、つまり電磁誘導の原理に基づいて動作します。つまり、エネルギー変換に電磁誘導を利用しています。
では、高品質のエレクトレットマイクカプセルには何が入っているのでしょうか？一般的には、導電性ワイヤーの「ムービングコイル」が非導電性ダイアフラムの背面に取り付けられています。テンションリングは、ダイアフラムが適切に張力をかけられ、カプセルハウジングに接続されるようにするために使用されます。
円形の導電性移動コイルは、外側と内側に磁石が配置された小さな空間に保持されています。この奇妙な形状の磁石はポールピースによって実現されています。導電性コイルの両端には、電子リードケーブルが接続されています。
この単一指向性マイクカプセルはどのように動作するのでしょうか？振動板が音波に応じて移動すると、可動コイルも移動します。電磁場内で導電性コイルが振動すると、電磁誘導によってコイル全体に交流電圧が発生します。両方のリード線はこの交流電圧をマイク信号として受け取ります。
ピックアップパターン - マイクカプセルが担う特徴
ショットガンマイクカプセルは、マイクの機能と音質の鍵となります。例えば、極性パターンを決定づける役割を果たします。マイクの指向性には、基本的に3つのタイプがあります。
- 全方向性: 全方向性の極性パターンは、どの方向からの音に対しても同じ感度を持ちます。
- 双方向性: 8 字極性パターンとも呼ばれ、側面からの音声を遮断しながら、前方と後方からの音に対して同じ感度を実現します。
- 単一指向性：マイクが単一方向からの音にのみ反応することを意味します。最も一般的なのはカーディオイド型です。
前述の通り、双指向性と無指向性はそれぞれ特定の集音パターンを指します。一方、単一指向性マイクの極性パターンは、カーディオイド型など、その他すべてのマイクの極性パターンを表す広い用語です。
結論
では、単一指向性マイクカプセルとは何でしょうか？この記事を読めば、マイクの内部部品であり、ダイアフラム、バックプレート、そしてダイアフラムハウジングから構成されることがお分かりいただけるでしょう。また、極性パターンや周波数特性といった特性も、カプセルによって左右されます。