マイクの振動板振幅はこのように考えて良いでしょうか

質問

マイクは指向性があるのと無いのと2種類あって、
感知特性では静電のコンデンサー型と導電のダイナミック型があります。
それぞれの方式で周波数が違うとマイクの振動板がどのような振幅をするのかを
考えて図にしてみました。
色々ご意見願います。

回答No.2

veryyoung

コンデンサーマイクの振動板振幅に関する感想です。振動版の設定に不明瞭あり、仮定を交えて考察しました。
１）小箱と示されたもの
圧力をバネの様に変位比例の抗力で支えるなら、振動板振幅は周波数フラットです。
２）巨大箱と示されたもの。
圧力を所謂ダッシュポットの様に、変位速度に比例する抗力（音響抵抗）で支えれば、振動板振幅は周波数に反比例です。自由空間もその一つです。しかし、それが「圧力型」と呼べるか疑問です。
３）速度型マイク
圧力勾配に側面長、あるいはバッフル迂回長を乗じた圧力、つまり周波数比例の圧力を振動板は受けています。その振幅傾向は支持方法によります。
a)振動板が抵抗なく動けば、常に圧力がキャンセルされる平衡位置を取り、粒子変位にスリップなく追従、振動板振幅は周波数に反比例です。
b)慣性質量優位であれば (a)より振幅減少（共振は除いて）するものの、振幅は前記周波数比例の圧力を質量で除した加速度の２階時間積分ですから、振動板振幅は(a)同様、周波数に反比例です。
c)バネ優位であれば、振動板振幅は周波数比例となります。
d)ダッシュポット優位であれば、振動振幅を周波数フラットにできるのですが、図に要素が見られません。前記圧力勾配由来周波数比例力を振動板の速度比例抗力と平衡させれば、振動板振幅（１階時間積分値）が周波数フラットになります。ダッシュポットは製品において振動-固定電極の微小間隙呼吸、空気摩擦により実現されるらしいです。

なお「背面から遅れた逆相振幅が来て低音を抑える」との記載、周波数が低くなるにつれて圧力勾配から得られる力の減少を意図されたのでしょうか。しかしニュアンスとして「抑え」の主体はバネではありませんか。低域に向かうにつれダッシュポット優位からバネ優位へ移行し、振幅減少しますよね。

上述3-dに関する記事がありますが、直接のurl紹介がうまく行きません。
'microphones methods of operation and type example' bore peus
で google 検索して出てくる１番目のpdf資料のp33、
5.2 Pressure gradient condenser microphones
辺りを中心に解説があります。日本の記事は見つかりませんでした。

お礼

コンデンサーマイクの振動板振幅に関する考察ありがとうございます。
私の誤解もあると思いますで図などで説明頂けると助かります。

１）小箱と示されたもの圧力をバネの様に変位比例の抗力で支えて振動板振幅は周波数フラットは理解できます。

２）巨大箱と示されたもので変位速度に比例する抗力（音響抵抗）で支えれば、振動板振幅は1/fの周波数に反比例で低音ほど大きいも理解できますし、自由空間もその一つですし、背面から音が来ないので圧力型になるはずです。

３）速度型マイク
周波数比例の音圧を振動板は受けていて振幅傾向は支持方法によります。
ダイナミックマイクは支持弾性で低音共振周波数Fsを低音100Hz位に設定して低音ほど大きく振れるようにしてフラット出力にしますが、
コンデンサーマイクはFsを高音域数kHzに設定して、圧力に比例した出力をしているようです。
また、マイクの振動板が駆動されるのは、
等速円運動ω角周波数で出来るフラット粒子速度（音流）のフラット瞬間音圧ではなくて、図にしたように低音ほど1/fで大きい振幅(変位)で駆動されるはずです。

a)振動板が抵抗なく動けば、常に圧力がキャンセルされる平衡位置を取り、粒子速度の振幅変位に追従し、振動板振幅は1/fで低音ほど大きいのは理解できます。

b)慣性質量優位であれば振動板振幅は(a)同様に振動板振幅は1/fで低音ほど大きいのは理解できます。

c)低音域に共振設定のバネ優位であれば、振動板振幅は1/fで低音ほど大きくなるのは理解できます。

d)微小間隙呼吸で空気摩擦により実現される音響抵抗（ダッシュポット）優位であれば、振動振幅を少しは周波数をフラット化できるのですが、振動板がほとんど動かないようになると感度が低下するので少量と思います。
リボン型では前面も背面も空気抵抗をつける余地がないはずです。

速度型マイクは背面から遅れた逆相振幅が来て低音を抑える圧力勾配での減少は証明されている通りで、
全指向性マイクはユニット自体や小箱の弾性で低音が抑えられるはずです。

ご紹介ＵＲＬの記事を見ましたが、
音圧がフラット入力で圧力傾斜で低音ほど小さくなることが書いてある従来の説明であって低音ほど振幅が大きいことを知らないようです。
日本の記事では説明がおかしいShure社の近接効果の回答https://service.shure.com/s/article/jpfaq082?とlanguage=jahttps://achapi2718.blogspot.com/2013/07/proximity-effect-audio.htmlにある位と思います。