اختراعات واكتشافات

قصة اختراع الميكروفون

قصة اختراع الميكروفون

الميكروفون: هو عبارة عن جهاز يقوم بتحويل الطاقة الصوتية إلى الطاقة الكهربائية ذات الخصائص الموجية المتشابهة بشكل أساسي، تقوم هذه الأجهزة بتحويل الموجات الصوتية إلى جهود كهربائية يتم تحويلها لاحقًا إلى موجات صوتية وتضخيمها من خلال مكبرات الصوت، اليوم غالبًا ما ترتبط الميكروفونات بصناعات الموسيقى والترفيه، ولكن يعود تاريخ تلك الأجهزة إلى القرن التاسع عشر عندما بدأ العلماء في البحث عن طرق يمكنهم من خلالها تضخيم الصوت.

ما هي قصة اختراع الميكروفون؟

لم يتم استخدام كلمة “ميكروفون” حتى القرن التاسع عشر، يرجع الفضل إلى عالم الفيزياء والمخترع الإنجليزي روبرت هوك في تطوير فنجان صوتي وهاتف على شكل سلسلة، ويُعد رائدًا في مجال نقل الصوت عبر المسافات، عام 1827م، كان السير تشارلز ويتستون أول شخص صاغ عبارة “ميكروفون”، اشتهر عالم الفيزياء والمخترع الإنجليزي الشهير ويتستون باختراعه التلغراف، كانت اهتماماته متنوعة وكرّس بعض وقته لدراسة الصوتيات خلال عشرينيات القرن التاسع عشر، كان ويتستون من أوائل العلماء الذين أدركوا رسميًا أنّ الصوت “ينتقل عن طريق الموجات عبر الوسائط”. قادته هذه المعرفة إلى استكشاف طرق لنقل الأصوات من مكان إلى آخر، حتى عبر مسافات طويلة.

لقد عمل على جهاز يمكنه تضخيم الأصوات الضعيفة، والذي سمّاه ميكروفون، اخترع المخترع الأمريكي، ألكسندر جراهام بيل مع زميله المخترع إميل برلينر، ما اعتبره الكثيرون أول ميكروفون حديث في عام 1876م، وكان عبارةً عن وسيلة بدائية سائلة تستخدم الاهتزازات الصوتية لإحداث حلق بإبرة في الماء، لا يوجد شيء يمكن إضافته سوى أنّه الأول من نوعه، مرت عشر سنوات على جهاز أكثر تعقيدًا ابتكره مخترع أمريكي آخر، كان الميكروفون الكربوني عام 1886م، وهو من صنع توماس ألفا إديسون.

بعد مشاهدة عرض لشركة (Bell) في المعرض المئوي للولايات المتحدة، تمّ إلهام برلينر لإيجاد طرق لتحسين الهاتف المبتكر حديثًا، أعجبت إدارة شركة بيل للهاتف بالجهاز الذي ابتكره، وهو جهاز إرسال صوتي عبر الهاتف، واشترت براءة اختراع ميكروفون برلين مقابل 50000 دولار، (تمّ إبطال براءة اختراع برلين الأصلية وتم تسجيلها لاحقًا لصالح إديسون)، ساهمت أسماء أخرى في هذه التقنية أيضًا، كانا المخترع البريطاني الأمريكي، ديفيد إدوارد هيوز.

كانت الميكروفونات الكربونية صلبة ويصعب إتلافها بفضل بساطتها، لم يكن هناك الكثير من الأخطاء، على عكس الأدوات المتطورة اليوم، أيضًا كانت هناك بعض التحسينات على تلك الأجهزة المبكرة، لدينا المخترع والعبقرية البريطانية، وهو جورج نيومان، فلقد قدّم لنا نيومان ميكروفون الكربون ذو التيار العرضي المحسّن، في عشرينيات القرن الماضي، عندما أصبح البث الإذاعي أحد المصادر الرئيسية للأخبار والترفيه في جميع أنحاء العالم، ازداد الطلب على تقنية الميكروفون المحسّنة، رداً على ذلك طورّت شركة (RCA) أول ميكروفون شريطي، (PB-31 / PB-17)، للبث الإذاعي.

قام (Edward C. Wente) باحث في (Western Electric) وله مكان في كتاب تاريخ الميكروفونات، بتطوير الميكروفون المكثف (المكثف) في عام 1916م، كانت مهمته في ذلك الوقت هي تحسين جودة الصوت للهواتف، ولكن عمله أدّى إلى تحسين الميكروفونات أيضًا، عام 1928م في ألمانيا، تمّ تأسيس شركة (Georg Neumann and Co) واشتهرت بميكروفوناتها، وصمم جورج نيومان أول ميكروفون مكثف تجاري، أطلق عليه اسم “الزجاجة” بسبب شكله، وفي عام 1931م، روجت شركة ويسترن إلكتريك الأمريكية لجهاز الإرسال الكهروديناميكي (618A) وكان أول ميكروفون ديناميكي.

قام كل من الفيزيائي الألماني والتر هانز شوتكي والدكتور إروين غيرلاخ، فيما بينهم بالمشاركة في اختراع الميكروفون الشريطي في عام 1924م، وكان عبارةً عن شريط فائق الرقة وهو عادةً من الألومنيوم، ويتم تثبيته في موضعه بواسطة مغناطيسين قويين، ثمّ يتم توصيله بالمحول إنّه تصميم بسيط ولكنه بارع.

كانت الميكروفونات الشريطية في طليعة البث منذ ثلاثينيات القرن العشرين وحتى الستينيات، لقد فقدوا حظهم لفترة من الوقت مع ظهور تقنيات أخرى، لم يكن لوفاة هذه الأجهزة علاقة بجودة الصوت بقدر ما كان له علاقة بهشاشة الميكروفونات الشريطية، مما حدّ من استخدامها، ومع ذلك أعطت التحسينات الأخيرة ولادة جديدة لهذه التكنولوجيا القديمة.

ولادة التكنولوجيا القديمة في الميكروفون من جديد:

في كثير من الأحيان لا تصبح التكنولوجيا القديمة جديدة مرة أخرى، ولكن هناك أسباب وجيهة هنا، وهو الصوت الذي تنتجه الميكروفونات الشريطية قريب مما تلتقطه الأذن البشرية، والصوت الواضح والدافئ والطبيعي يجعلها الخيار الأمثل لخزائن الجيتار والطبول والغناء، إنّ التحسينات التي أدخلت على قوة هذه الميكروفونات الحساسة هي سبب عودتها القوية.

أوقفت الحرب العالمية الثانية تقنية الميكروفون لبعض الوقت، لكن الأمور بدأت في الظهور بعد فترة وجيزة، تم تحسين الميكروفونات الشريطية بفضل المغناطيسات،. أصبح (Shure Model 55 Fatboy) موقعًا عاديًا في دوائر الموسيقى منذ عام 1939م، موديل (Super 55)، ثم تمت تسميتها بـ (Elvis Presley Mic)، لقد كانت تقنية متطورة تستخدم عنصرًا ديناميكيًا واحدًا لتحقيق التحكم في النمط  وهي إضافة رائعة للميكروفون.

أصبح طراز (Shure 55) هو الطراز الأكثر شهرة في كل العصور، تستمر الإصدارات الحديثة منه في البيع بشكل جيد حتى يومنا هذا، بدأت التكنولوجيا والأفكار في الظهور بعد فترة وجيزة من فات بوي، قام مهندس (Shure) المسمّى (Benjamin Bauer) بتطوير نظام (Shure SM57 وSM58.SM)، وهي تعني ميكروفون الأستوديو، كان أول ميكروفون اتجاهي أحادي العنصر بنمط قطبي قلبي.

أصبح النمط القطبي القلبي مثاليًا للأصوات الصاخبة، ذلك لأنّ الميكروفونات حساسة للأصوات القادمة من الأمام، وتتجاهل الضوضاء من الخلف أو تقللها على الأقل، وهذا يجعلها مثالية للمغنين المنفردين والعمل في غرف ذات صوتيات رديئة، هناك ثلاثة أنماط قطبية واختلافات لكل منها مزاياها وعيوبها، وهي قلبية الشكل، شاملة الاتجاهات.

الميكروفونات اللاسلكية:

يُعد القضاء على الكابلات المتشابكة المتناثرة في جميع أنحاء المسرح هدفًا رائعًا، ولكن في بعض المواقف مثل غناء فناني الأداء أثناء التزلج في عرض جليدي، يكون ذلك ضروريًا تقريبًا، هذا هو السبب في أنّ المتزلج على الجليد ومهندس الطيران (Reg Moores) وضعوا ميكروفونًا لاسلكيًا استخدمه خلال إنتاج عام 1949م لـ (Aladdin on Ice) في ملعب (Sports Stadium) في برايتون في المملكة المتحدة، مع الميكروفون وجهاز الإرسال المرفقين بزيه، كان أداؤه لا تشوبه شائبة، ومع ذلك نظرًا لأنّه كان يستخدم ترددًا غير قانوني، قرر منتجو العرض عدم الاستمرار في استخدام الجهاز.

كان أول نظام ميكروفون لاسلكي تجاري لفناني الأداء هو (Vagabond 88)، الذي قدمه (Shure Brothers)، باستخدام ميكروفون بجهاز إرسال منخفض التردد مع خمسة أنابيب مفرغة صغيرة تعمل ببطاريتين للمساعدة على السمع، تم نقله إلى سلك نحاسي تم وضعه على الأرض أو معلقة من السقف، كانت باهظة الثمن للغاية واستخدمت بشكل أساسي في العروض الحية في لاس فيجاس لم تدخل (Shure) إلى سوق الميكروفونات اللاسلكية حتى عام 1990م.

في عام 1958م، قدمت الشركة الألمانية (Lab W) الآن (Sennheiser) نظام ميكروفون لاسلكي يسمّى (Mikroport) تمّ تسويقه بواسطة (Telefunken)، وهي تتألف من ميكروفون ملف متحرك بحجم الجيب مع جهاز إرسال يعمل عند 37 ميجاهرتز بمدى 300 قدم، تمّ منح أول نظام ميكروفون لاسلكي حاصل على براءة اختراع في عام 1964م إلى (Raymond A. Litke)، بدأت شركة (Vega Electronics Corporation) في تصنيع النظام في عام 1959م، وعرضت الاختيار بين ميكروفون محمول باليد أو من طراز (lavalier) مع جهاز إرسال 7 أونصات على شكل سيجار.

تمّ استخدامه لأول مرة من قبل وسائل الإعلام عندما استخدمتها شركة البث الأمريكية (ABC) في المؤتمرات الوطنية للحزب الديمقراطي والجمهوري لعام 1960م، ولأول مرة تمكن مراسلو التلفزيون من التجول بحرية على أرض المؤتمرات ومقابلة المشاركين، استمر تحسين الميكروفون اللاسلكي، مما أدّى إلى زيادة الدقة وتحسين مقاومة التداخل، بينما نادرًا ما تستخدم الميكروفونات اللاسلكية في استوديو التسجيل، فقد أصبحت اليوم منتشرة في كل مكان في البث التلفزيوني للعروض الموسيقية ويتم مشاهدتها كثيرًا في العروض الحية.

تعمل الميكروفونات اللاسلكية عادةً في نطاقات (VHF أو UHF)، في معظم الأوقات لا يكون الترخيص مطلوبًا بموجب الجزء 15 من لوائح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، طالما أنّ المخرجات أقل من مستوى معين (عادةً 50 ميغاواط) ولا تتداخل عمليات النقل مع المستخدمين الآخرين، ومع ذلك فإنّ بعض الأنظمة المهنية تتطلب ترخيصًا، حتى وقت قريب كانت الأنظمة اللاسلكية تستخدم المساحات البيضاء بين قنوات التلفزيون، مع ظهور التلفزيون عالي الدقة أزالت لجنة الاتصالات الفيدرالية تلك كخيار اعتبارًا من يناير 2010م، الأمر الذي تطلب من العديد من المالكين السابقين شراء أنظمة لاسلكية جديدة.

التطورات في صناعة الميكروفون:

قطعت تقنيات وتطبيقات الميكروفون شوطًا طويلاً منذ تلك الاختراعات المبكرة، ففي عام 1957م، اخترع (Raymond A. Litke) وهو مهندس كهربائي في موارد الوسائط التعليمية وكلية (San Jose State College) وقدّم براءة اختراع لأول ميكروفون لاسلكي كما تم ذكره سابقًا، تمّ تصميمه لتطبيقات الوسائط المتعددة بما في ذلك التلفزيون والراديو والتعليم العالي، عام 1959م، كان ميكروفون (Unidyne III) أول جهاز أحادي الاتجاه مصمم لجمع الصوت من أعلى الميكروفون وليس من الجانب، وضع هذا مستوى جديدًا من التصميم للميكروفونات في المستقبل.

عام 1964م، حصل الباحثان في مختبرات بيل، جيمس ويست وجيرهارد سيسلر، على براءة اختراع للمحول الكهربائي الصوتي، كان بمثابة (ميكروفون كهربائي)، يوفر ميكروفون (Electret) موثوقية أكبر ودقة أعلى بتكلفة أقل وحجم أصغر، لقد أحدث ثورة في صناعة الميكروفونات، حيث يتم تصنيع ما يقرب من مليار وحدة كل عام، في السبعينات تم تحسين كل من الميكروفونات الديناميكية والمكثفة، مما يسمح بمستوى أقل من حساسية الصوت وتسجيل صوت أكثر وضوحًا، كما تم تطوير عدد من الميكروفونات المصغرة خلال هذا العقد.

عام 1983م، طورت (Sennheiser) أول ميكروفونات بمشبك، لقد كان عبارةً عن ميكروفون اتجاهي (MK # 40) والآخر مصمم للاستوديو (MKE 2)، ولا تزال هذه الميكروفونات شائعة اليوم، بعد ذلك بفترة وجيزة قدّم نيومان (KMS 105)، وهو نموذج مكثف لميكروفون مصمم للعروض الحية، ووضع معيارًا جديدًا للجودة، في القرن الحادي والعشرون عام 2000م، بدأت ميكروفونات (MEMS) “الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة” في شق طريقها في الأجهزة المحمولة، بما في ذلك الهواتف المحمولة وسماعات الرأس وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، يستمر الاتجاه نحو الميكروفونات المصغرة مع تطبيقات مثل الأجهزة القابلة للارتداء، والمنزل الذكي، وتكنولوجيا السيارات.

في عام 2010م، تم إطلاق ميكروفون (Eigenmike)، وهو ميكروفون يتكون من عدة ميكروفونات عالية الجودة مرتبة على سطح كرة صلبة، مما يسمح بالتقاط الصوت من عدة اتجاهات، سمح هذا بتحكم أكبر عند تحرير الصوت وعرضه، اليوم أصبحت الميكروفونات ميسورة التكلفة، ومحمولة، وسهلة الاستخدام للمستخدمين، لقد كان الأمر ليس بهذه السهولة التي تتخيلها فقر جرى العديد من التطويرات على صناعة الميكروفون منذ نشأتها إلى يومنا الحالي.

السابق
قصة اختراع المنبه
التالي
قصة اختراع طنجرة الضغط