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マイクロフォンが気象計のように天候の変化に反応してしまうのを防ぐために、キャビティには非常に小さな空気漏れや通気口が設けられていますので、天候（または高度）による非常に低い周波数の圧力変化によってダイアフラムが永久に押し込まれたり押し出されたりすることはありません。

この「圧力作動型」設計の機械的な単純さは、軸外の音が（周波数応答の観点から）合理的に正確に拾われることを意味しますが、マイクロフォンのダイアフラムの物理的なサイズは、軸外に移動する際に必ずいくらかの高周波損失をもたらします。そして、ダイアフラムが大きいほど、この高周波損失はより顕著になります。 例えば、軸から45度ずれた位置にある振動板に音が近づいてくるとすると、音は振動板の片側にわずかに早く到達することになります。 その結果、高域では位相が打ち消され、ある程度のハイエンド感が失われてしまいます。 そのため、精密測定用のマイクでは、カプセルの直径が非常に小さくなる傾向があります。 これにはもうひとつ問題があって、小さなダイアフラムで捉えた小さな音のエネルギーは、より多くの増幅を必要とし、電気的なノイズが多くなるということです。

音圧型マイクのもう一つの利点は、ボトムエンドの周波数特性がよく伸びることで、同サイズの単一指向性マイクよりも1オクターブほど高い値を示します。

8の字型マイクロホンは、両側の空気に開放されたダイアフラムを使用しているため、圧力に直接反応するのではなく、ダイアフラムの前部と後部の圧力の差（または勾配）に反応します。このため、「圧力勾配」マイクロホン（音波の速度を検出するため、「速度」マイクロホンとも呼ばれることがあります）と総称されます。 このように振動板を配置することで、マイクロホンは前後どちらかの軸から来る音に非常に敏感になります。一方、横から来る音は、振動板の両側の圧力が常に同じであるため、振動板が全く動きません。 実際には、軸から90度離れたところでは耳が聞こえないが、前後の音には同じように敏感なマイクロホンができあがります。

軸上の音の周波数特性は、振動板の大きさによる制限の範囲内で、ほぼ一貫しています。

軸上の音の周波数特性は、振動板の大きさによる制限の範囲内でほぼ一定です。 圧力勾配型マイクロホンの設計で重要な点は、周波数が低くなるにつれて出力レベルが低下することです。 これは、音波の波長が長くなると振動板の圧力差が小さくなるためです。 この問題を解決するために、通常、振動板のサスペンションは、高周波数の音よりも低周波数の音に反応しやすいように配置されており、その結果、周波数特性がより均一になります。

近接効果

注意すべきもう1つの重要な要因は、すべての圧力勾配マイクロフォンには、程度の差こそあれ、「近接効果」があるということです。これは、マイクロフォンを音源に非常に近づけて使用した場合に発生する低周波数のブーストです (そのため、他の一般的な用語である「ベースチップアップ」)。

圧力作動型カプセルと圧力勾配型カプセルを1つのマイクに組み合わせたり、1つのカプセルに両方の特性を持たせたりすると、結果的にカーディオイド型になります。 軸上の正面では、2つの基本的なマイク要素が生み出すオムニと8の字の極性パターンが組み合わされ、非常に高い感度を実現します。 側面では、8の字型のエレメントは何も加えることができず、オムニのピックアップだけが残ります。 その結果、カーディオイドの側面は前面に比べて感度が低くなります。 後方では、8の字型のレスポンスはオムニと同じ感度ですが、電気的な出力は逆の極性なので、両者は相殺され、マイクは後方から直接来る音には非常に鈍感になります。

カーディオイドまたは単一指向性パターンは、マイクの側面や背面から来る音を識別できるため、広く使用されていますが、実際にはリンゴの垂直断面のように見えます。

最初の単一指向性マイクは2つの独立したカプセルを使用していましたが、最近の大部分の単一指向性マイクは1つのカプセルを使用しており、ダイアフラムの後ろにある音の迷路を使用して、カプセルの後部に到達する音の位相を操作して、望ましい単一指向性パターンを生成します。 一般的に、このシステムは非常によく機能し、ほとんどのハンドヘルドステージダイナミックマイクや多くのスタジオコンデンサモデルの核心となっています。しかし、その弱点は、カーディオイドピックアップパターンがすべての周波数で同じではないことです。そのため、入射音が直接軸上にある状況では、マイクは非常に正確な結果を出すかもしれませんが、軸外の音は、事実上、マイクの指向性特性によってフィルタリングされ、多くの場合、高周波感度の低下によって特徴付けられます。

現実の世界では、音が軸上だけに到達することはほとんどありません。ほとんどの環境ではかなりの量の反射音が発生し、これがあらゆる角度からマイクロホンに到達する可能性があるからです。 実際には、軸上の音に色のついた反射音が混ざり、未処理の部屋では、鼻につく音や箱庭のような音になることがあります。 また、カーディオイドマイクは圧力勾配型のマイクに分類されるため（ダイヤフラムの後部が密閉されていないため）、8の字型と同様に近接効果を示し、楽器やボーカリストに非常に近い場所で使用すると低音が大幅に上昇することがあります。

音圧素子(オムニ)と音圧勾配素子(8の字)の組み合わせを変えることで、幅の広いカーディオイドパターンや狭いカーディオイドパターンを作り出すことができますが、これらのバリエーションは、振動板の背後にある音響迷宮を修正することで、単一の振動板カプセルを使って再現することができます。 スーパーカーディオイドやハイパーカーディオイドのようなナローパターンのマイクは、後部に感度の小さなローブがあり、大きな圧力勾配成分が小さな逆極性のリアテールという形でその痕跡を残し始めます。 その結果、これらのタイプのマイクで最も感度の低い軸は、真後ろではなく、後ろの軸から35～45度の範囲になる傾向があります。 これは、例えばステージボーカリストのためにフォールドバックモニターを設置する際に重要になりますし、スタジオで不要なスピルを除去するためにマイクをどのように配置すべきかにも影響します。

これらのマイクは、通常のカーディオイドよりも狭いピックアップパターンを持っているため、音源の位置の変化に敏感であり、マイクの近くで作業する際には動きを最小限に抑えることが重要です。 マイクの後ろに物理的な吸収体を置くことで、敏感なリアローブに到達する音のレベルを下げることができるので、良好なセパレーションが最も重要な状況では、ナローカーディオイドマイクを慎重に使用することが有効な選択肢となります。

Theory Into Practice

マイクのパターンとその特性についての基本的な概要は、実際に録音を行う際にどのように役立つのでしょうか？ 古くからの友人であるカーディオイドに話を戻すと、軸外の周波数特性が不正確であることや、音源に非常に近い場所で使用する場合には、近接した低音のブーストを考慮しなければならないことがわかります。 指向性は、録音中の楽器の分離を助け、マイクに届く反射音の量を最小限にするのに役立ちますが、マイクの背面や側面に届くこぼれた音や反射音は、同じ状況で使用されるオムニマイクと比較してかなり色がついてしまうことは確かです。

この知識をもとに、軸外の音がマイクに到達する量を最小限にするように録音のセットアップを調整することができます。

このような知識があれば、マイクに届く軸外音の量を最小限にするために、レコーディングのセットアップを調整することができます。 例えば、ボーカルを録音する際には、ボーカルの頭の後ろに何かを置いて、真後ろの壁に跳ね返ってカーディオイドパターンの前面と側面に入ってくる音を遮り、吸収する必要があります。 また、マイクとシンガーの上の天井だけでなく、マイクの背面と側面にも吸音材があると便利です。 即席のスクリーニングは非常に効果的ですが、SE Reflexion Filterのような市販のソリューションは、マイク自体のスクリーニングに関しては、幾分すっきりしていて邪魔になりませんが、最適な結果を得るためには、シンガーの背後の反射面も処理する必要があります。

効果的な吸音材を使用することで、反射率の高い空間でカーディオイドパターンのマイクを使用して録音したものの品質を大幅に向上させることができますが、振動板の背後にある音響迷宮が音の純度に影響を与えるため、優れたオムニモデルと同じように自然に聞こえるカーディオイドマイクはほとんどありません。

過剰な近接効果は、ボーカルを録音するときに最も問題となりますが、ポップシールドを配置してシンガーがマイクから2、3インチ以上近づけないようにすれば簡単に対処できます。 ここでの判断は、オムニマイクを使用してこぼれ音が多くなるか、カーディオイドマイクを選択してこぼれ音の量は減るが、残ったこぼれ音がより色濃く聞こえるか、実際には基本的な音も不自然になるかを比較検討することになります。

私自身のスタジオでは、アコースティックギターを録音する際には必ず単一指向性のマイクを使用していましたが、今ではオムニマイクとReflexionフィルターを組み合わせて使用することが多くなりました。 より自然な音になるだけでなく、マイクの正確な位置は単一指向性のモデルを使用するときよりも重要ではないようです。 もちろん、常に自然な音を求めているわけではありません。特にポップミュージックでは、絶対的な忠実さよりも音楽的に好ましい結果を得ることの方が重要です。

典型的な録音状況におけるカーディオイドまたはオムニマイクの長所と短所を探るのに、それほど多くの想像力は必要ありませんが、8の字がどこに当てはまるかはあまり明らかではありません。 結局のところ、M&S (Mid & Side)のような特殊なステレオアプリケーション以外では、なぜ後部と前部の感度が同じであるマイクを必要とするのでしょうか？ それは、マイクの物理的な構造上、選択の余地がないからです。 例えば、リボンマイクは自然な8の字型の極性パターンを持っており、50年代や60年代には、2人のバッキングシンガーが同じマイクの反対側に向かって歌うことができるため、ライブバンドに人気がありました。

しかし、8の字型のマイクを選択する主な理由の一つは、どこから拾うかではなく、どこから拾わないかです。 8の字型のマイクは、軸から90度ずれたところから来る音は全く聞こえないということを覚えておいてください。 つまり、2つの音源が近接している場合、2本の8の字型マイクを配置して、それぞれのマイクの「耳障りな軸」が排除しようとする音源の方を向くようにすることで、2つの音源間の分離を大幅に改善することができるのです。 多くの場合、マイクの後方感度はアコースティック・スクリーニングを使って相殺することができます。 このテクニックは、歌も歌うアコースティックギタリストを録音する際に、ギターと声を分離するのに非常に有効ですが、音は一点から発生するものではなく、部屋の反射音は様々な角度からマイクに届くという2つの理由から、分離が完璧になることはありません。