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マイクロフォンは、口語ではマイク（/ m aɪ k /）[ 1 ]またはマイク[ a ]とも呼ばれ、音を電気信号に変換する変換器です。マイクロフォンは、電気通信、録音、放送、電話、補聴器、モバイル機器などの民生用電子機器で使用されています。
現在、音波の空気圧変化を電気信号に変換する様々な方法を用いるマイクロホンが数多く使用されている。最も一般的なものとしては、磁場中に吊り下げられたコイルを用いるダイナミックマイクロホン、振動する振動板をコンデンサープレートとして用いるコンデンサーマイクロホン、そして圧電材料の結晶を用いるコンタクトマイクロホンが挙げられる。マイクロホンは通常、信号を録音または再生する前にプリアンプに接続する必要がある。
より多くの人々に話しかけるために、人間の声の音量を上げる必要性が生じました。これを実現するために使用された最も初期の装置は、音響メガホンでした。紀元前5世紀のギリシャからの最初の例のいくつかは、円形劇場で俳優の声を音響的に増幅する、角の形をした口の開口部を持つ劇場マスクでした。 [ 4 ] 1664年から1685年の間に、イギリスの物理学者ロバート・フックは、両端にカップが付いた張られたワイヤーで作られた初期の電話を発明し、空気以外の媒体で実験した最初の人物でした。[ 5 ]今日では、これはブリキ缶電話として知られています。
1856年、イタリアの発明家アントニオ・メウッチは、磁場内でコイル状のワイヤーを様々な深さに動かすことで電流を発生させる方式のダイナミックマイクロホンを開発した。この変調方式は、電話技術においても長く使われた方式となった。メウッチは1857年に自身の装置について次のように記している。「これは振動する振動板と、その周りに螺旋状のワイヤーが巻き付いた帯電磁石から構成されている。振動する振動板が磁石の電流を変化させる。この電流の変化はワイヤーのもう一方の端に伝達され、受信側の振動板に同様の振動を与え、音声を再現する。」[ 6 ]
1861年、ドイツの発明家ヨハン・フィリップ・ライスは、断続的な電流を発生させる振動膜に取り付けられた金属片を使用した初期の音声送信機（ライス電話）を製作した。1876年には、アレクサンダー・グラハム・ベルとエリシャ・グレイによる初期の電話機の液体送信機設計でより良い結果が得られた。これは、酸性溶液中の導電性ロッドに振動板が取り付けられたものである。[ 7 ]しかし、これらのシステムは音質が非常に悪かった。
適切な音声電話を可能にした最初のマイクロホンは、（接触が緩い）カーボンマイクロホンでした。これは、イギリスのデイビッド・ヒューズとアメリカのエミール・ベルリナーとトーマス・エジソンによって独自に開発されました。エジソンは1877年半ばに（長い法廷闘争の後）最初の特許を取得しましたが、ヒューズはそれより数年前に多くの証人の前で動作する装置を実演しており、ほとんどの歴史家は彼をその発明者としています。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]ベルリナーマイクロホンは、アレクサンダー・グラハム・ベルが電話に使用したことで商業的に成功し、ベルリナーはベルに雇われました。[ 12 ]カーボンマイクロホンは、電話、放送、録音産業の発展に不可欠でした。[ 13 ]トーマス・エジソンは、1886年にカーボンマイクロホンを改良してカーボンボタン送信機を開発しました。 [ 10 ] [ 14 ]このマイクロホンは、 1910年にニューヨークのメトロポリタン歌劇場で行われた最初のラジオ放送で使用されました。[ 15 ]
1916年、ウェスタン・エレクトリック社のECウェンテが、最初のコンデンサーマイクロホンで次のブレークスルーを開発した。[ 16 ] 1923年には、最初の実用的なムービングコイルマイクロホンが製造された。HJラウンド大尉が開発したマルコーニ・サイクス・マグネトフォンは、ロンドンのBBCスタジオの標準となった。[ 17 ] [ 18 ]これは1930年にアラン・ブルムラインとハーバート・ホルマンによって改良され、HB1Aがリリースされ、当時最高の標準となった。[ 14 ]
また、1923年にはリボンマイクが導入されました。これも電磁式のマイクで、リボンスピーカーで使用されている概念をマイクの製造に応用したハリー・F・オルソンの功績と考えられています。[ 19 ]長年にわたり、これらのマイクはいくつかの企業によって開発され、中でもRCAは指向性を持たせるためのパターン制御において大きな進歩を遂げました。
1949年にノイマンU 47が発表されたことは、マイクロフォン技術の転換点となった。これは、切り替え可能なピックアップパターンと真空管アンプを備えた大型デュアルダイアフラムカプセルを使用した最初のスタジオコンデンサーマイクロフォンであり、高忠実度で暖かく詳細なボーカルと楽器の録音の新しい基準を確立した。[ 20 ]テレビと映画の技術が急成長するにつれて、高忠実度で指向性の高いマイクロフォンの需要が高まった。エレクトロボイスは、 1963年にアカデミー賞を受賞したショットガンマイクロフォンでこれに応えた。 [ 21 ]
1965年に発売されたShure SM57は、楽器やアンプを通したライブ音楽の録音に革命をもたらしました。SM57はUnidyne IIIカプセルを採用し、クリアで歪みのないサウンドを実現しました。コンパクトで頑丈な設計により、ドラムやアンプの近くに設置することができました。史上最も売れたマイクロフォンの1つとなっています。[ 22 ]
マイクロホンは、トランスデューサーの原理（コンデンサー型、ダイナミック型など）と指向性（無指向性、単一指向性など）によって分類されます。場合によっては、振動板のサイズ、用途、マイクロホンの主軸に対する主要な音源の向き（エンドアドレス型かサイドアドレス型か）といった他の特性もマイクロホンを説明するために用いられます。
1916年にウェスタン・エレクトリック社でECウェンテによって発明されたコンデンサーマイクロホン[ 23 ]は、コンデンサーマイクロホンまたは静電マイクロホンとも呼ばれます。コンデンサーは歴史的にコンデンサーと呼ばれていました。振動板はコンデンサーの1枚の板として機能し、音声の振動によって板間の距離が変化します[ 24 ] 。板の静電容量は板間の距離に反比例するため、振動によって静電容量が変化します。この静電容量の変化は音声信号の測定に使用されます[ 25 ]。固定板と可動板の集合体は、素子またはカプセルと呼ばれます。
コンデンサーマイクロホンは、電話の受話器から安価なカラオケマイクロホン、高忠実度録音用マイクロホンまで、幅広い用途に使用されています。一般的に高品質な音声信号を生成するため、現在では実験室やレコーディングスタジオで広く利用されています。この技術が本来的に優れているのは、入射音波によって動かされる質量が非常に小さいためであり、音波がより大きな仕事をしなければならない他のタイプのマイクロホンとは対照的です。
コンデンサーマイクロホンは電源を必要とし、電源は機器のマイクロホン入力端子からのファンタム電源、または小型バッテリーから供給されます。電源はコンデンサーのプレート電圧を安定させるために必要であり、マイクロホンの電子回路を駆動するためにも必要です。コンデンサーマイクロホンには、カーディオイド、無指向性、双指向性など、さまざまな指向性パターンを実現するために電気的に接続できる2つのダイアフラムを備えたものもあります。また、 Røde NT2000やCAD M179などの一部のマイクロホンでは、指向性を連続的に変化させることも可能です。
コンデンサーマイクロホンは、トランスデューサーから音声信号を抽出する方法によって、大きく2つのカテゴリーに分類されます。DCバイアス型マイクロホンと、無線周波数（RF）または高周波（HF）コンデンサーマイクロホンです。
DCバイアスコンデンサーマイクロホンでは、電極板に固定電荷（Q ）が印加されます。コンデンサー電極板間の電圧は、静電容量の式（C = Q / V ）に従って空気の振動に応じて変化します。ここで、Qはクーロン単位の電荷、Cはファラッド単位の静電容量、Vはボルト単位の電位差です。コンデンサーにはほぼ一定の電荷が保持されます。静電容量が変化すると、コンデンサー間の電荷もごくわずかに変化しますが、可聴周波数ではほぼ一定です。カプセルの静電容量（約5～100 pF）とバイアス抵抗の値（100 MΩ～数十 GΩ）は、音声信号に対してはハイパス、バイアス電圧に対してはローパスとなるフィルタを形成します。RC回路の時定数は、抵抗と静電容量の積に等しいことに注意してください。
静電容量が変化する時間枠内（20 Hz の音声信号では最大 50 ms ）では、電荷はほぼ一定であり、コンデンサの両端の電圧は静電容量の変化を反映して瞬時に変化します。コンデンサの両端の電圧はバイアス電圧を基準として上下に変化します。バイアス電圧とコンデンサの電圧差は直列抵抗の両端に現れます。この抵抗の両端の電圧は、演奏や録音のために増幅されます。ほとんどの場合、マイク自体の電子回路は電圧利得に寄与しません。これは、高音量レベルでは電圧差が数ボルトにも達するほどかなり大きいためです。
RFコンデンサーマイクロホンは、低ノイズ発振器によって生成される比較的低いRF電圧を使用します。発振器からの信号は、カプセルの振動板を動かす音波によって生じる静電容量の変化によって振幅変調されるか、カプセルが発振器信号の周波数を変調する共振回路の一部となるかのいずれかです。復調により、非常に低いソースインピーダンスを持つ低ノイズのオーディオ周波数信号が得られます。高いバイアス電圧がないため、振動板の張力を緩めることができ、コンプライアンスが高くなることでより広い周波数応答を実現できます。RFバイアス処理によりカプセルの電気インピーダンスが低下し、その副産物として、RFコンデンサーマイクロホンは、絶縁面が汚染されたDCバイアスマイクロホンでは問題となるような湿気の多い環境でも動作させることができます。ゼンハイザーのMKHシリーズのマイクロホンは、このRFバイアス技術を採用しています。同じ物理原理を応用した、遠隔操作でエネルギーを供給できる秘密の装置「ザ・シング」は、ソ連の発明家レオン・テルミンによって考案され、1945年から1952年にかけてモスクワの米国大使公邸を盗聴するために使用された。
エレクトレットマイクロホンは、1962年にベル研究所のゲルハルト・セッスラーとジェームズ・ウェストによって発明されたコンデンサーマイクロホンの一種です。 [ 26 ]従来のコンデンサーマイクロホンで使用される外部から印加される電荷は、エレクトレット材料内の永久電荷に置き換えられます。エレクトレットは、永久的に電気的に帯電または分極された強誘電体材料です。その名前は、静電と磁石に由来します。永久磁石が鉄片の磁区を整列させることによって作られるのと同様に、材料内の静電荷を整列させることによって、エレクトレットに静電荷が埋め込まれます。
性能が良く、製造が容易でコストも低いため、今日製造されているマイクロフォンの大部分はエレクトレットマイクロフォンです。半導体メーカーは、年間生産量が10億個を超えると推定しています。[ 27 ]エレクトレットマイクロフォンは、高品質の録音やラベリア（ラペルマイク）用途から、小型録音機器や電話の内蔵マイクロフォンまで、多くの用途で使用されています。MEMSマイクロフォンが普及する前は、携帯電話、コンピュータ、PDA、ヘッドセットのマイクロフォンのほぼすべてがエレクトレットタイプでした。
他のコンデンサーマイクとは異なり、極性電圧は不要ですが、多くの場合、電源を必要とするプリアンプが内蔵されています。このプリアンプは、音響補強やスタジオ用途ではファンタム電源で駆動されることがよくあります。パーソナルコンピュータ（PC）用に設計されたモノラルマイク（マルチメディアマイクと呼ばれることもあります）は、 ステレオ接続で一般的に使用される3.5mmプラグを使用します。リングは、2番目のチャンネルの信号を伝送する代わりに、電源を伝送します。
真空管マイクは、真空管（バルブ）アンプを使用するコンデンサーマイクです。[ 28 ]真空管サウンドの愛好家の間では依然として人気があります。
ダイナミックマイク（ムービングコイルマイクとも呼ばれる）は、電磁誘導を利用して動作します。頑丈で比較的安価であり、湿気にも強いという特長があります。これらの特長に加え、フィードバックが発生するまでのゲインが高い可能性があるため、ステージでの使用に人気があります。
ダイナミックマイクロホンは、スピーカーと同じダイナミックな原理を利用していますが、その原理は逆になっています。永久磁石の磁場内に配置された小型の可動式誘導コイルが振動板に取り付けられています。音がマイクロホンのウインドスクリーンを通過すると、音波によって振動板が動き、磁場内のコイルが動きます。このとき、電磁誘導によってコイルの両端に電圧が発生します。
リボンマイクロホンは、磁場内に吊り下げられた、通常は波状の薄い金属リボンを使用します。リボンはマイクロホンの出力に電気的に接続されており、磁場内でのリボンの振動によって電気信号が生成されます。リボンマイクロホンは、磁気誘導によって音を生成するという点で、ムービングコイルマイクロホンと似ています。基本的なリボンマイクロホンは、リボンの両側が開いているため、双方向（下の図のように8の字型とも呼ばれます）のパターンで音を検出します。また、リボンの質量がはるかに小さいため、音圧ではなく空気速度に反応します。対称的な前面と背面のピックアップは、通常のステレオ録音では邪魔になることがあります。しかし、リボンマイクロホンを水平に、例えばシンバルの上に配置することで、背面ローブがシンバルからの音だけを拾うようにすれば、ハイサイド除去を有利に利用できます。リボンマイクロホンの8の字型の応答は、ブルムラインペアステレオ録音に最適です。リボンの片側を音響トラップまたはバッフルで囲むことで、音を片側だけに届かせることにより、他の指向性パターンを作り出すことができます。定番のRCA Type 77-DXマイクロホンは、内部バッフルの位置を外部から調整できるため、双指向性から単一指向性まで、さまざまな応答パターンを選択できます。
古いリボンマイクロホンでは、リボンを非常に緩く吊り下げた場合にのみ良好な低周波応答が得られましたが、そのためリボンは比較的壊れやすくなっていました。現在では、新しいナノ材料[29]を含む最新のリボン材料が導入され、これらの懸念が解消され、低周波でのリボンマイクロホンの実効ダイナミックレンジも向上しています。保護用のウインドスクリーンは、ビンテージリボンの損傷の危険性を軽減し、録音中の破裂音のアーティファクトも軽減できます。
他のダイナミックマイクと同様に、リボンマイクはファンタム電源を必要としません。実際、この電圧は一部の古いリボンマイクを損傷する可能性があります。最新のリボンマイクの中にはプリアンプを内蔵しているものもあり、そのためファンタム電源を必要とします。一方、最新のパッシブリボンマイク（つまり、前述のプリアンプを搭載していないもの）の回路は、ファンタム電源によるリボンとトランスの損傷を防ぐように特別に設計されています。
カーボンマイクロホンは最も初期のタイプのマイクロホンです。カーボンボタンマイクロホン（ベルリナーマイクロホンまたはエジソンマイクロホンとも呼ばれる）は、2枚の金属板の間に挟まれたカーボン顆粒を含むカプセルまたはボタンを使用します。金属板間に電圧をかけると、カーボンに小さな電流が流れます。一方の板である振動板は、入射音波に共鳴して振動し、カーボンに変化する圧力を加えます。圧力の変化により顆粒が変形し、隣接する顆粒のペア間の接触面積が変化し、これにより顆粒の塊の電気抵抗が変化します。抵抗の変化はマイクロホンを流れる電流の変化に対応し、電気信号を生成します。カーボンマイクロホンはかつて電話機で一般的に使用されていました。音質は非常に低く、周波数応答範囲も非常に限られていますが、非常に頑丈なデバイスです。比較的大きなカーボンボールを使用したブーデマイクロホンは、顆粒カーボンボタンマイクロホンに似ていました。[ 30 ]
他のマイクロホンとは異なり、カーボンマイクロホンは増幅器としても使用でき、少量の音響エネルギーで大量の電気エネルギーを制御します。カーボンマイクロホンは初期の電話中継器として使用され、真空管以前の時代に長距離電話を可能にしました。ブラウンリレー[ 31 ]と呼ばれるこれらの中継器は、磁気電話受話器をカーボンマイクロホンに機械的に結合することで機能しました。受話器からの微弱な信号がマイクロホンに伝達され、そこでより強い電流を変調し、回線に送るためのより強い電気信号を生成しました。
クリスタルマイクロホンまたはピエゾマイクロホン[ 32 ]は、圧電効果（圧力を加えると電圧を発生する材料の性質[ b ]）を利用して振動を電気信号に変換します。クリスタルマイクロホンはかつて家庭用テープレコーダーなどの真空管（バルブ）機器によく付属していました。その高い出力インピーダンスは、真空管入力段の高い入力インピーダンス（通常約10 MΩ）によく適合しました。初期のトランジスタ 機器とのマッチングが難しく、ダイナミックマイクロホン、そして後に小型のエレクトレットコンデンサデバイスに取って代わられました。クリスタルマイクロホンの高インピーダンスは、マイクロホン自体と接続ケーブルの両方からのハンドリングノイズに非常に敏感でした。
圧電トランスデューサーは、アコースティック楽器の音を増幅したり、ドラムの打撃を感知して電子サンプルをトリガーしたり、高圧下の水中など過酷な環境で音を録音したりするためのコンタクトマイクロホンとしてよく使用されます。アコースティックギターのサドルに取り付けられたピックアップは、通常、サドル上を通過する弦に接触する圧電素子です。このタイプのマイクロホンは、一般的なエレキギターによく見られる磁気コイルピックアップとは異なり、磁気コイルピックアップは機械的な結合ではなく磁気誘導を利用して振動を拾います。
光ファイバーマイクロホンは、従来のマイクロホンのように静電容量や磁場の変化を感知するのではなく、光強度の変化を感知することで音波を電気信号に変換します。[ 33 ] [ 34 ]
動作中、レーザー光源からの光は光ファイバーを通って反射型振動板の表面を照射します。振動板の音響振動によって、振動板から反射される光の強度が特定の方向に変調されます。変調された光は、別の光ファイバーを通して光検出器に伝送され、そこで強度変調された光がアナログまたはデジタル音声に変換され、伝送または録音されます。光ファイバーマイクロホンは、最高レベルのハイファイ従来型マイクロホンと同様に、高いダイナミックレンジと広い周波数範囲を備えています。
光ファイバーマイクロホンは、電気、磁気、静電、放射線といったあらゆる電磁場に反応したり影響を与えたりしません（これをEMI/RFI耐性といいます）。そのため、光ファイバーマイクロホンは、従来のマイクロホンでは効果がない、あるいは危険な場所、例えば産業用タービン内部や磁気共鳴画像診断装置（MRI）の環境などでの使用に最適です。
光ファイバーマイクロホンは堅牢で、熱や湿気といった環境変化に強く、あらゆる指向性やインピーダンス整合に対応して製造可能です。マイクロホンの光源と光検出器間の距離は、プリアンプやその他の電気機器を必要とせずに数キロメートルまで伸ばすことができ、産業用途や監視用途の音響モニタリングに適しています。
光ファイバーマイクロホンは、超低周波音モニタリングやノイズキャンセリングなど、非常に特殊な用途で使用されています。特に医療用途では、MRI室内や遠隔制御室など、強力でノイズの多い磁場内で放射線科医、スタッフ、患者が通常通り会話できるようにするために非常に役立つことが証明されています。[ 35 ]その他の用途としては、産業機器のモニタリング、オーディオの校正と測定、高忠実度録音、法執行などがあります。[ 36 ]
光ファイバーマイクロホンの一種は、センシング素子としてファブリ・ペロー干渉計を使用する。これらのセンサーでは、2つの部分反射ミラーが光が伝搬する光共振器を形成する。[ 37 ]
共振器を通過する音波は、干渉計内部の媒質の屈折率を変化させます。これにより光路長が変化し、透過光または反射光の強度が測定可能な形で変調され、これを電気信号に変換することができます。[ 38 ]
センシング原理は機械的にたわむ膜に依存しないため、音響圧力は光共振器内の媒質の屈折率を直接変調します。この膜のない検出メカニズムにより、可聴スペクトルから超音波領域まで広がる広い周波数範囲での動作が可能になります。このタイプの光マイクロホンは、マイクロパスカルオーダーの圧力変化に対応する約 10⁻¹⁴ 未満の屈折率変化を検出でき、180 dB SPL を超える音圧レベルに耐えることができます。[ 39 ] 報告されている実装では、可聴スペクトルから数メガヘルツまでの周波数範囲、たとえば 空気中では約 4 MHz まで、液体中ではより高い周波数を実現しています。したがって、このようなセンサーは、気体と液体の両方で音響信号を検出できます。センシングメカニズムは移動する不活性質量に依存しないため、ファブリ・ペロー光マイクロホンは高速な時間応答を示すことができ、超音波計測や音響および超音波エミッターの校正用基準センサーとして使用されます。
光ファイバー設計とセンシングポイントに電子部品がないため、これらのマイクロホンは電磁干渉の影響をほとんど受けません。用途には、音響研究、産業モニタリング、材料の非破壊検査（NDT）などがあります。センシング原理により、テスト面に直接接触することなく超音波を非接触で検出できるため、自動車産業や航空宇宙産業などの非破壊検査用途で使用されています。[ 40 ]
レーザービームを、音の影響を受ける窓やその他の平面の表面に照射します。この表面の振動によってビームの反射角度が変化し、戻ってきたビームからのレーザースポットの動きが検出され、音声信号に変換されます。より堅牢で高価な実装では、戻ってきた光を分割して干渉計に入力し、反射ビームの光路長の変化によって表面の動きを検出します。前者の実装は卓上実験ですが、後者は非常に安定したレーザーと精密な光学系を必要とします。レーザーマイクロホンは、遠くの表面の音の振動を検出する能力について研究されてきました。
実験的なタイプのレーザーマイクロホンは、レーザービームと煙または蒸気を使用して自由空気中の音の振動を検出する装置です。2009年8月25日、レーザービームの経路にある移動する煙または蒸気の流れをベースとしたレーザー光電セルペアに基づく粒子流検出マイクロホンに関する米国特許第7,580,533号が発行されました。音圧波は煙に乱れを引き起こし、それが光検出器に到達するレーザー光の量の変化を引き起こします。この装置のプロトタイプは、2009年9月から10月12日までニューヨーク市で開催された第127回オーディオエンジニアリング協会大会でデモンストレーションされました。[ 41 ]
初期のマイクロホンは、アレクサンダー・グラハム・ベルが可変抵抗式水中マイクロホンと送信機などの改良を加えるまで、明瞭な音声を再現できませんでした。ベルの水中送信機は、少量の硫酸を加えた水で満たされた金属製のカップで構成されていました。音波によって振動板が動き、水中の針が上下に動きます。ワイヤーとカップ間の電気抵抗は、水中の針の周りの水面の大きさに反比例します。エリシャ・グレイは、針の代わりに真鍮棒を使用したバージョンの特許出願を行いました。 マジョランナ、チェンバース、ヴァンニ、サイクス、エリシャ・グレイらが水中マイクロホンに細かな変更や改良を加え、レジナルド・フェッセンデンは1903年にその1つのバージョンを特許取得しました。これらは最初の実用的なマイクロホンでしたが、商業用途には不向きでした。ベルとワトソンの有名な最初の電話での会話は、水中マイクロホンを使用して行われました。
MEMSマイクロフォンは、マイクロフォンチップまたはシリコンマイクロフォンとも呼ばれます。感圧ダイヤフラムは、MEMSプロセス技術によってシリコンウェハに直接エッチングされ、通常はプリアンプが内蔵されています。[ 42 ]ほとんどのMEMSマイクロフォンは、コンデンサーマイクロフォンの設計のバリエーションです。デジタルMEMSマイクロフォンは、同じCMOSチップ上にアナログ-デジタルコンバータ（ADC）回路を内蔵しているため、チップがデジタルマイクロフォンとなり、最新のデジタル製品との統合が容易になります。MEMSシリコンマイクロフォンを製造している主なメーカーは、Cirrus Logic、[ 43 ] InvenSense（Analog Devicesが販売する製品ライン）、[ 44 ] Akustica、Infineon、Knowles Electronics、Memstech、Sonion MEMS、Vesper、AAC Acoustic Technologies、[ 45 ]およびOmronです。[ 46 ] MEMSマイクロフォンは、スマートフォン、タブレット、コンピュータ、ゲームコントローラーやヘッドセットなどの他の民生用電子機器アプリケーションで一般的に使用されています。
2010年代には、圧電MEMSマイクロフォンが開発されました。これらは、既存のコンデンサー型MEMS設計とは構造的にも材料的にも大きな変化があります。[ 47 ]
プラズママイクロホンは実験的なマイクロホンの一種で、電離ガスのプラズマアークが用いられます。音波はプラズマ周囲の圧力に変化をもたらし、それが温度変化を引き起こし、プラズマのコンダクタンスを変化させます。これらのコンダクタンスの変化は、プラズマへの電力供給に重畳された変化として検出されます。[ 48 ]
スピーカーは、電気信号を音波に変換する変換器であり、マイクロフォンとは機能的に正反対です。従来のスピーカーは、振動板、コイル、磁石を備えたダイナミックマイクロフォンと構造が似ているため、実際にはスピーカーを逆向きに動作させてマイクロフォンとして使うことができます。相互性の原理が働くため、結果として得られるマイクロフォンは、単一ドライバーのスピーカーと同じ欠点、つまり低域と高域の周波数特性の制限、指向性の不十分な制御、そして低い感度を持ちます。実用上、スピーカーは、インターホン、トランシーバー、ビデオゲームのボイスチャット周辺機器など、高い帯域幅と感度が不要な用途でマイクロフォンとして使用されることがあります。
しかし、これらの弱点を利用する実用的な用途が少なくとも1つあります。それは、ドラムセットのバスドラムのすぐ前に中型のウーファーを配置してマイクロフォンとして使用することです。市販製品の例としては、ヤマハのSubkickがあります。これは、キックドラムの前に使用される10インチのドラムシェルにショックマウントされた6.5インチ（170mm）のウーファーです。比較的大きな振動板は、強い低周波の過渡現象に耐えられる一方で高周波を伝達できないため、このスピーカーは、近くのシンバルやスネアドラムからの音漏れを減らしながらキックドラムを拾うのに理想的な場合が多いのです。[ 49 ]
マイクロホンの内部要素は、指向性の違いの主な原因です。圧力マイクロホンは、固定された内部容積の空気と環境の間にダイヤフラムを使用し、あらゆる方向からの圧力に均一に反応するため、無指向性であると言われています。圧力勾配マイクロホンは、少なくとも両側が部分的に開いているダイヤフラムを使用します。両側の圧力差によって指向特性が生じます。純粋な圧力勾配マイクロホンは、正面または背面から来る音に対しては等しく感度がありますが、側面から来る音には感度がありません。これは、正面と背面に同時に音が来ると、2つの間に勾配が生じないためです。純粋な圧力勾配マイクロホンの特徴的な指向性パターンは、8の字です。他の指向性パターンは、これら2つの効果を異なる方法で組み合わせたカプセルを作成することによって得られます。たとえば、カーディオイドは背面が部分的に閉じているため、その応答は圧力特性と圧力勾配特性の組み合わせになります。[ 50 ]マイクロホンの外形や干渉管などの外部デバイスなどの他の要因によって、マイクロホンの指向性応答がさらに変化する可能性があります。
マイクロホンの指向性、すなわち極性パターンは、中心軸を中心として様々な角度から入射する音に対する感度を示します。このセクションで図示されている極性パターンは、特定の音圧レベル（ SPL）が特定の点から発生した場合に、マイクロホンから出力される信号レベルが同じになるような、極座標上の点の軌跡を表しています。
マイクロフォン本体の向きは、マイクロフォンの設計によって異なります。オクタバ（上の写真）のような大型振動板マイクロフォンの場合、指向性図の上方向は通常、マイクロフォン本体に垂直で、サイドファイアまたはサイドアドレスと呼ばれます。シュア（上の写真）のような小型振動板マイクロフォンの場合、上方向は通常、マイクロフォンの軸から伸びており、エンドファイアまたはトップアドレスまたはエンドアドレスと呼ばれます。
指向性パターンは、筐体自体による遮蔽（回折、散逸、または吸収）と、2つの振動板を電子的に組み合わせることによって影響を受けます。一部のマイクロホン設計では、これらの原理を組み合わせて目的の指向性パターンを作り出しています。
無指向性（または非指向性）マイクロホンの応答は、理想的には3次元空間で球状になります。しかし実際には、指向性マイクロホンと同様に、無指向性マイクロホンの指向性パターンは周波数の関数です。マイクロホンの本体は無限に小さいわけではないため、背面から来る音に対して干渉し、指向性パターンがわずかに平坦化します。この平坦化は、マイクロホンの直径（円筒形と仮定）が問題の周波数の波長に近づくにつれて大きくなります。したがって、直径が最小のマイクロホンほど、高周波数において最適な無指向性特性が得られます。10 kHzにおける音の波長は1.4インチ（36 mm） です。最小の測定用マイクロホンは直径が0.25インチ（6.4 mm）であることが多く、これは可聴周波数の最高値まで指向性をほぼ完全に排除します。
無指向性マイクロホンは、カーディオイドマイクロホンとは異なり、遅延のための共振空洞を使用しないため、音色への影響が最も 少ないという点で最も純粋なマイクロホンと言えます。また、感圧式であるため、20Hz以下の低周波数帯域まで非常にフラットな周波数特性を実現できます。さらに、感圧式マイクロホンは、指向性（速度感圧式）マイクロホンに比べて、風切り音や破裂音の影響をはるかに受けにくいという利点もあります。
指向性のないマイクロフォンの例としては、丸い黒い8番ボールが挙げられます。
最も一般的な単一指向性マイクはカーディオイドマイクで、感度パターンがハート型（つまりカーディオイド）であることからそのように呼ばれています。カーディオイドマイクファミリーは、他の方向からの音を遮断するのに優れているため、ボーカルやスピーチのマイクとしてよく使用されます。3 次元では、カーディオイドは、リンゴの茎にあたるマイクを中心としたリンゴのような形をしています。カーディオイド応答は、側面と背面からのピックアップを減らし、モニターからのフィードバックを回避するのに役立ちます。これらの指向性トランスデューサーマイクは圧力勾配を感知することでパターンを実現するため、音源に非常に近づける（数センチメートルの距離）と、勾配の増加により低音がブーストされます。これは近接効果として知られています。[ 52 ] SM58 は 50 年以上にわたってライブボーカルで最も一般的に使用されているマイクであり[ 53 ]、カーディオイドマイクの重要性と人気を示しています。
カーディオイドは、実質的に無指向性（圧力）マイクロホンと双指向性（圧力勾配）マイクロホンの重ね合わせです。[ 54 ]後方から来る音波の場合、双指向性素子からの負の信号が無指向性素子からの正の信号を打ち消しますが、前方から来る音波の場合は、2つが加算されます。ただし、低周波数では、カーディオイドマイクロホンは無指向性マイクロホンとして動作します。
2つの構成要素を異なる比率で組み合わせることで、全方向から8の字型までのあらゆるパターンを実現でき、これらが一次カーディオイドファミリーを構成します。一般的な形状には以下のようなものがあります。
3 つのカーディオイドマイクロホン/ハイドロホンを直交させて配置することで、ゲインを向上させ、指向性ビームパターンを生成できます。[ 59 ] [ 60 ]
双指向性マイクロホンは、素子の前面と背面の両方から均等に音を拾います。リボンマイクロホンのほとんどはこのタイプです。原理的には、音圧自体には反応せず、前面と背面の圧力差にのみ反応します。側面から来る音は前面と背面に均等に到達するため、圧力差がなく、したがってその方向からの音に対する感度もありません。より数学的に言えば、無指向性マイクロホンはあらゆる方向からの圧力に反応するスカラー変換器であるのに対し、双指向性マイクロホンは振動板の平面に垂直な軸に沿った勾配に反応するベクトル変換器です。このため、背面から来る音の出力極性が反転する効果もあります。
ショットガンマイクは、特定の方向からの音を拾うのに非常に優れています。ハイパーカーディオイドやスーパーカーディオイド指向性マイクと同様に、狭いパターンで音を捉えます。[ 61 ] [ 62 ]この集音は、長さに沿ってスロットのある長いチューブを使用することで実現されます。音が側面から来ると、異なるスロットから入ってくる波が互いに打ち消し合い、不要なノイズが低減されます。[ 63 ]
しかしながら、この設計はマイクの背後から来る音に対してある程度の感度を持っています。これらの背面集音ゾーンは音の周波数によって変化するため、録音に不要な色付けが加わり、音質に影響を与えることがあります。この感度は、これらのマイクによく見られるローバー状の指向性パターンに表れています。
ラベリアマイクはハンズフリー操作用に設計されています。これらの小型マイクは体に装着して使用します。元々は首から下げるストラップで固定されていましたが、現在ではクリップ、ピン、テープ、マグネットなどで衣服に固定するのが一般的です。ラベリアマイクのコードは衣服で隠すことができ、ポケットに入れたRFトランスミッターまで伸ばしたり、ベルトにクリップで留めたり（モバイル用途）、ミキサーに直接接続したり（据え置き用途）できます。
ワイヤレスマイクは、ケーブルではなく無線信号または光信号として音声を送信します。ほとんどの業務用ワイヤレスマイクは、小型の無線送信機を使用して、音響システムに接続された近くの受信機に信号を送信します。
接触型マイクロホンは、空気中を伝わる音の振動とは異なり、固体表面や物体から直接振動を拾います。この方式は、小さな物体や昆虫など、非常に微弱な音を検出するのに用いられます。マイクロホンは一般的に、磁気（可動コイル）トランスデューサー、接触板、接触ピンで構成されています。接触板は楽器などの振動する部分に直接置かれ、接触ピンが振動をコイルに伝達します。接触型マイクロホンは、カタツムリの心臓の鼓動やアリの足音を拾うのに用いられてきました。最近では、このマイクロホンの携帯型バージョンも開発されています。
喉マイクは、接触型マイクの一種で、装着者の喉から直接音声を拾う。そのため、周囲の騒音で話者が聞こえにくくなるような場所でも使用できる。
パラボラ型マイクロホンは、パラボラ反射板を用いて音波を集め、マイクロホン受信機に集束させます。これは、パラボラアンテナ（衛星放送受信アンテナなど）が電波を集束させるのとほぼ同じ原理です。このマイクロホンは、前方の音に非常に敏感で、数メートル離れた場所の音も拾うことができるため、自然音の録音、屋外スポーツイベント、盗聴、法執行機関、さらにはスパイ活動など、様々な用途で利用されています。パラボラ型マイクロホンは、その設計上の特性として低周波特性が劣る傾向があるため、一般的な録音用途にはあまり使用されません。
バウンダリーマイクロホン（または圧力ゾーンマイクロホン）は、床、テーブル、壁などの境界（表面）の近くまたは境界面と面一になるように配置された、小型の無指向性または単一指向性コンデンサーマイクロホンカプセル（複数可）です。カプセルは通常、平板またはハウジングに取り付けられています。この構成により、指向性のある半空間ピックアップパターンが得られ、比較的位相が整合した出力信号が得られます。
ステレオマイクロホンは、2つのマイクロホンを1つのユニットに統合してステレオ信号を生成するものです。ステレオマイクロホンは、放送用途やフィールドレコーディングなど、ステレオ録音のために2つのコンデンサーマイクロホンを従来のXY構成（マイクロホンの実践を参照）で配置することが現実的でない場合によく使用されます。このようなマイクロホンの中には、2つのチャンネル間の指向角を調整できるものもあります。
ノイズキャンセリングマイクは、騒がしい環境向けに設計された指向性の高いマイクです。その用途の一つとして、航空機のコックピットがあり、通常はヘッドセットのブームマイクとして設置されます。また、ライブパフォーマンスを行うボーカリストのために、大音量のコンサートステージでのライブイベントのサポートにも使用されます。多くのノイズキャンセリングマイクは、反対の極性を持つ2つの振動板から受信した信号を合成するか、電子的に処理します。デュアル振動板設計では、メインの振動板は目的の音源に最も近い位置に配置され、2つ目の振動板は音源から離れた位置に配置され、メインの振動板の信号から差し引くための環境音を拾います。2つの信号が合成されると、目的の音源以外の音は大幅に低減され、明瞭度が大幅に向上します。他のノイズキャンセリング設計では、マイクの側面と背面に開いたポートの影響を受ける1つの振動板を使用し、遠方の音を合計で16dB除去します。Crown社が開発したシングルダイアフラムを使用したノイズキャンセリングヘッドセットは、ガース・ブルックス、ブリトニー・スピアーズ、ジャネット・ジャクソンなどのボーカリストに広く使用されている。[ 64 ]
ライブパフォーマンスでの音響増幅、スタジオ録音、映画撮影現場での録音などに使用されるマイクロホンには、さまざまな標準的な技術が用いられています。1つまたは複数のマイクロホンを適切に配置することで、収集する音の望ましい特性を維持しつつ、不要な音を除去することができます。
ほとんどのコンデンサーマイクのようにアクティブ回路を内蔵したマイクは、アクティブ部品を動作させるために電源を必要とします。初期のものは、マルチピンケーブルとコネクタを使用した別個の電源ユニットを備えた真空管回路を使用していました。ソリッドステート増幅の登場により、電力要件は大幅に削減され、オーディオと電源に同じケーブル導体とコネクタを使用することが実用的になりました。1960年代には、主にヨーロッパでいくつかの電源方式が開発されました。当初、2つの主要な方式は、ドイツのDIN 45595でTonaderspeisungまたはT-power、DIN 45596でファンタム電源として定義されました。1980年代以降、ファンタム電源は、電源付きマイクと電源なしマイクの両方に同じ入力を使用できるようになったため、はるかに一般的になりました。デジタル一眼レフカメラやビデオカメラなどの民生用電子機器では、 3.5mmフォンプラグコネクタを使用するマイクにはプラグイン電源がより一般的です 。ファントム電源、T電源、プラグイン電源は国際規格IEC 61938で規定されている。[ 65 ]
マイクロフォンで最も一般的に使用されるコネクタは次のとおりです。
マイクの中には、携帯機器との接続に5ピンXLRやミニXLRなどのコネクタを使用するものもあります。ラベリアマイク（ニュースキャスターのコートの襟にマイクを取り付けていた時代からラペルマイクとも呼ばれる）の中には、無線機（ラジオパックなど）との接続に独自のコネクタを使用するものもあります。2005年以降、コンピュータベースのソフトウェアに直接録音できるように設計された、USB接続を備えたプロ仕様のマイクが登場し始めました。
特定のマイクロホン用のプリアンプを選択する際には、マイクロホンのインピーダンスを知る必要があります。インピーダンスは周波数に依存する電気特性で、オーム（Ω）で測定され、電圧と電流の関係を表します。電力伝送 を考慮しない場合、信号は一般的に変化する電圧として伝送され、これはマイクロホンにも当てはまります。最大の信号振幅を得るには、インピーダンスブリッジングと呼ばれる方法を使用します。この構成では、マイクロホンの出力インピーダンスはプリアンプの入力インピーダンスに比べて無視できるほど小さくなければなりません（実際には、マイクロホンのインピーダンスの少なくとも10倍のプリアンプインピーダンスが推奨されます）。そうすることで、信号の減衰は最小限に抑えられ、このプロセスで消費される電力もほとんどありません。[ 66 ]
インピーダンスブリッジングの主な代替手段はインピーダンス整合であり、これは特定のソースインピーダンスに対して電力伝送を最大化します。しかし、これはアンプが非常に高価で多くの熱を発生する20世紀初頭以来、重要ではなくなりました。電話回線のアンプの数を減らすために、電力損失を最小限に抑える必要があったため、ソースインピーダンスと負荷インピーダンスが整合されました。インピーダンス整合の欠点は、 プリアンプの入力に電圧レベルの半分しか現れないため、信号が6 dB失われることです。[ 66 ]ただし、特定のリボンマイクロホンやダイナミックマイクロホンは例外で、設計者は特定の負荷インピーダンスがマイクロホンの内部電気音響ダンピング回路の一部であると想定しています。[ 67 ]
マイクロホンによってインピーダンスは大きく異なり、これは設計によって決まります。パッシブマイクロホンでは、この値はコイル（または同様の機構）のインピーダンスと密接に関係しています。アクティブマイクロホンでは、この値は内部増幅回路の出力インピーダンスを表します。
低インピーダンスは 600 Ω 未満とみなされます。中インピーダンスは 600 Ω から 10 kΩ の間とみなされます。高インピーダンスは 10 kΩ を超えます 。コンデンサーマイクロホンは内蔵アンプのため、通常出力インピーダンスは 50 Ω から 200 Ω の間です 。[ 66 ] [ 68 ]
オーディオエンジニアリング協会（ AES）が発行するAES42規格は、マイクロフォンのデジタルインターフェースを定義しています。この規格に準拠したマイクロフォンは、アナログ出力ではなく、XLRまたはXLDオス型コネクタを介してデジタルオーディオストリームを直接出力します。デジタルマイクロフォンは、AES42規格に準拠した適切な入力接続を備えた新しい機器で使用することも、適切なインターフェースボックスを介して使用することもできます。AES42規格に準拠したスタジオ品質のマイクロフォンは、現在多くのマイクロフォンメーカーから入手可能です。
マイクロホンは構造が異なるため、音に対する特性が異なります。この特性の違いにより、位相と周波数の応答が不均一になります。さらに、マイクロホンは音圧に対する感度が均一ではなく、異なるレベルの音圧を歪まずに受け入れることができます。科学用途では応答がより均一なマイクロホンが望ましいですが、音楽録音では、マイクロホンの不均一な応答が音に望ましい色付けをもたらすことがあるため、必ずしもそうではありません。マイクロホンの仕様に関する国際規格[ 69 ]がありますが、それに準拠しているメーカーはごくわずかです。そのため、異なるメーカーから公開されているデータを比較することは、異なる測定技術が使用されているため困難です。メーカーがIEC 60268-4に準拠した仕様を提供していることが分かっていない限り、このデータやその他の公開データから確固たる結論を導き出す際には注意が必要です 。
周波数応答図は、マイクロフォンの感度を周波数範囲（通常20 Hz～20 kHz）にわたってデシベルでプロットしたもので、一般的には完全に軸上音（カプセルに対して0°の角度で音波が到達する場合）を想定しています。周波数応答は、テキストで次のように記述されることもあります。30 Hz～16 kHz ±3 dB。これは、指定された周波数間でほぼ平坦な直線的なプロットであり、振幅の変動がプラスマイナス3 dB以内であることを意味します。ただし、この情報からは、変動がどれほど滑らかであるか、またスペクトルのどの部分で変動が発生するかを判断することはできません。「20 Hz～20 kHz」などの一般的な記述は、許容範囲のデシベル値がなければ意味がないことに注意してください。指向性マイクロフォンの周波数応答は、音源からの距離と音源の形状によって大きく変化します。IEC 60268-4では、周波数応答は平面進行波条件（音源から非常に遠い場所）で測定する必要があると規定されていますが、これは実際にはほとんど行われません。近接通話用マイクロホンは、さまざまな音源や距離で測定される可能性があるが、標準規格が存在しないため、測定方法が明記されていない限り、異なるモデルのデータを比較することはできない。
自己雑音または等価入力雑音レベルとは、音がない状態でのマイクロフォンの出力電圧と同じ値を生成する音レベルのことです。これはマイクロフォンのダイナミックレンジの最低点を表し、特に静かな音を録音したい場合に重要です。この値はdB(A)で表されることが多く、これは人間の耳の聞こえ方に合わせて周波数重み付けされたデシベルスケールでの雑音の等価ラウドネスです。例えば、15 dBA SPL (SPLは20マイクロパスカル に対する音圧レベルを意味します)。数値が低いほど良いです。マイクロフォンメーカーによっては、人間の雑音の聞こえ方をより正確に表すITU-R 468雑音重み付けを使用して雑音レベルを表示するものもありますが、その値は11～14 dBほど高くなります。静かなマイクロフォンは通常、20 dBA SPLまたは32 dB SPL (468重み付け)です。Brüel & Kjaer 4179のように、雑音レベルが約0 dB SPLの非常に静かなマイクロフォンは、特殊な用途向けに長年存在しています。近年、スタジオ／エンターテイメント市場には、低ノイズ仕様のマイクロホンがいくつか登場している。例えば、ノイマンやローデのモデルは、5～7dBAのノイズレベルを謳っている。これは通常、カプセルと電子回路の周波数特性を変更することで実現され、A特性曲線内のノイズを低減する一方で、広帯域ノイズを増加させる場合がある。
クリッピングレベルは、使用可能な最大レベルを示す重要な指標です。通常、最大音圧レベル（SPL）の項目で示される1%の全高調波歪み（THD）値は、実際には非常に軽微な歪みであり、特に短い高ピークではほとんど聞き取れません。クリッピングははるかに聞き取りやすいレベルです。マイクによっては、クリッピングレベルが最大SPLよりもはるかに高くなる場合があります。
マイクロフォンのダイナミックレンジとは、ノイズフロアと最大音圧レベル（SPL）の差のことです。例えば「120 dB」のように単独で示すと、自己ノイズと最大SPLの値を個別に示す場合と比べて、情報量が著しく少なくなります。
感度は、マイクロホンが音響圧力をどれだけ効率的に出力電圧に変換できるかを示します。感度の高いマイクロホンはより多くの電圧を生成するため、ミキサーや録音機器での増幅が少なくて済みます。これは実用的な問題ですが、マイクロホンの品質を直接示すものではありません。実際、感度という用語はやや不適切で、変換ゲイン（または単に出力レベル）の方が意味があるかもしれません。なぜなら、真の感度は一般的にノイズフロアによって決まり、出力レベルに関して感度が高すぎるとクリッピングレベルが損なわれるからです。一般的な測定方法は 2 つあります。(推奨される) 国際標準は、1 kHz でのミリボルト/パスカルで表されます。値が高いほど感度が高いことを示します。古いアメリカの方法は 1 V/Pa 標準を参照し 、単純なデシベルで測定され、負の値になります。ここでも、値が高いほど感度が高いことを示し、-60 dB は -70 dB よりも感度が高いです 。
マイクロホンの中には、スピーカーのテスト、騒音レベルの測定、その他音響体験の定量化を目的としたものがあります。これらは校正済みのトランスデューサーであり、通常は周波数に対する絶対感度を示す校正証明書が付属しています。測定用マイクロホンの品質は、クラス 1、タイプ 2 などの表記で表されますが、これはマイクロホンの仕様ではなく、騒音計の仕様を指します。[ 70 ]測定用マイクロホンの性能を記述するためのより包括的な規格[ 71 ]が最近採用されました。
測定用マイクロホンは一般的に圧力のスカラーセンサーであり、その物理的な寸法による散乱特性によってのみ制限される全方向性応答を示します。音の強度や音響パワーの測定には圧力勾配の測定が必要であり、これは通常、少なくとも2つのマイクロホンからなるアレイ、または熱線風速計を用いて行われます。
マイクロホンを用いて科学的な測定を行うには、その正確な感度（ボルト/パスカル単位）を知る必要があります。感度は機器の寿命とともに変化する可能性があるため、測定用マイクロホンは定期的に校正する必要があります。このサービスは、一部のマイクロホンメーカーや独立した認定試験機関によって提供されています。すべてのマイクロホン校正は、最終的には英国のNPL 、ドイツのPTB 、米国のNISTなどの国家計測機関の一次標準にトレーサブルであり、これらの機関は一般的に相互主義一次標準を用いて校正を行っています。この方法で校正された測定用マイクロホンは、比較校正技術を用いて他のマイクロホンを校正するために使用できます。
用途に応じて、測定用マイクロホンは定期的に（通常は1年ごとまたは数か月ごと）テストする必要があり、落下（ほとんどのマイクロホンは、このリスクを軽減するために発泡パッド入りのケースに入っています）や許容レベルを超える音への曝露など、損傷の可能性のある事象が発生した後にもテストする必要があります。
マイクロフォンアレイとは、複数のマイクロフォンが連携して動作するシステムのことです。用途は多岐にわたります。
通常、アレイは空間の周囲に配置された無指向性マイクで構成され、結果を記録・解釈して一貫性のある形式に変換するコンピュータに接続されています。
ウインドスクリーン（またはウインドシールド）は、マイクへの風の影響を軽減する方法です。ポップスクリーンは一方向からの突風から保護し、フォームハットはあらゆる方向からの風をグリルに遮り、ブリンプ、ツェッペリン、バスケットはマイクを完全に覆い、本体も保護します。風切り音には極めて低い周波数成分が含まれているため、マイクの筐体内で発生する振動がノイズ出力に大きく影響する可能性があるため、後者は重要です。
遮音材として使用される金網、布、または発泡材は、高い音響インピーダンスを持つように設計されています。音波を構成する比較的低速な粒子速度の空気圧変化は、最小限の減衰で通過できますが、粒子速度の高い風ははるかに大きく妨げられます。材料の厚さを増やすと風の減衰は増加しますが、高周波オーディオ成分も損なわれ始めます。このため、単純な発泡材スクリーンの実用的なサイズには制限があります。発泡材や金網は部分的に、または完全に自立できますが、柔らかい布や金網はフレームに張るか、より粗い構造部材と積層する必要があります。
風切り音はすべて空気が最初に当たる面で発生するため、シールドの外周とマイクロフォンカプセルの間の間隔が大きいほど、ノイズの減衰が大きくなります。ほぼ球形のシールドの場合、減衰は（ほぼ）その距離の3乗で増加します。フルバスケット型のウインドシールドでは、Joerg Wuttke [ 72 ]によって最初に説明された圧力室効果が追加され、 2ポート（圧力勾配）マイクロフォンの場合、シールドとマイクロフォンの組み合わせがハイパス音響フィルターとして機能します。
表面の乱流が風切り音の原因であるため、大きな乱流を減らすことで騒音低減効果を高めることができます。空気力学的に滑らかな表面と、強力な渦の発生を防ぐ表面の両方が、これまで効果的に使用されてきました。歴史的に、人工毛皮はこの目的に非常に有用であることが証明されています。なぜなら、その繊維は微細な乱流を発生させ、静かにエネルギーを吸収するからです。風雨で絡まなければ、毛皮の繊維は音響的に非常に透明ですが、織物や編み物の裏地によってかなりの減衰効果が得られます。素材としては、一貫性のある製造が難しく、現場で新品同様の状態を維持するのが難しいという欠点があります。そのため、その使用をやめることに関心が寄せられています。[ 73 ]
