マイクのしくみ空気の振動を受けて、
声を電気信号へ変える。

声を保存する前に、音を電気信号へ変える

通話や録音では、声が空気を振動させ、その音がマイクに届きます。マイクは音に応じて変化する電気信号を取り出す装置です。声の言葉を理解する機械でも、音をそのまま閉じ込める箱でもありません。

音を受ける薄い膜を**振動板（ダイアフラム）**と呼びます。振動板の動きを電気へ変える部分が、マイクの変換部です。その先で信号を扱いやすくしたり、録音用のデータへ変えたりする回路が働きます。

ここでは、振動板にコイルを付けたダイナミック型と、振動板をコンデンサーの一方の電極にする方式を比べます。「音を受ける」「信号を作る」「データにする」を分けると、手持ちのマイクとスマートフォンに共通する働きが見えてきます。

ダイナミック型は、音でコイルを動かす

図1は、ムービングコイル方式の位置関係を示す独自の模式断面です。右が音を受ける側。音による圧力の変化を受けて振動板が動くと、つながった円筒状のコイルも動きます。

固定された磁石と鉄の部品は、磁気ギャップと呼ぶすき間に磁場を作っています。そこで導線が動くと、コイルの両端に電圧が生じます。これが電磁誘導による信号です。磁石や鉄の部品まで、振動板と一緒に前後へ動くわけではありません。

図の上下の巻線は、一つの円筒状コイルを切った二か所です。二つの独立したコイルではありません。黒い対向矢印は往復運動を表し、同時に両側へ進むことや、音の進行方向を表しません。青い左向き矢印は、音が前面へ届く向きです。

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この図は音響の通り道や背面の開口、端子、配線、接着層を省略しています。実製品の寸法や指向性を読み取る図ではありません。圧力の受け方も実際の音響構造に依存します。

電圧は、振動板の位置そのものではない

単純化したムービングコイルのモデルでは、磁場の強さや導線の配置が同じなら、誘導電圧はコイルの動く速さに関係します。同じ位置にいても、止まっているときと素早く通過するときでは違います。

このため「振動板が右へ何ミリ動いたか」を、そのままマイクの電圧の波形と決めつけません。振動板の質量、支持部分の弾性、空気や構造による抵抗も動きに関わります。音の圧力、振動板の変位、コイルの速度、端子の電圧は、区別して追う必要があります。

発電機は回転によって電磁誘導を利用します。今回のマイクは音による往復運動を使います。音から小さな信号を取り出す側であり、磁石から電力を無制限に得る装置ではありません。

コンデンサー型は、電極間のすき間の変化を読む

コンデンサーは、向かい合う導体の間に電気を蓄える部品です。マイクでは、導電性のある振動板と固定された背面電極（バックプレート）が、その二つの電極になります。振動板が動くと、両者の距離が変わり、静電容量が変わります。

図2は、距離と静電容量の関係だけを取り出した比較図です。面積と間の物質を同じにした理想的な平行板では、静電容量Cは距離dに反比例します。式では C = εA / d。Aは向かい合う面積、εは間の物質の性質を表す量です。

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実際の膜はたわみ、固定電極には穴がある場合もあります。図の平行な直線移動や20％という変化は、原理を比較するための例です。実機の変位、音圧、出力電圧を示していません。

**静電容量の変化だけでは、回路の出力まで決まりません。**電気的な偏りを与える仕組みと、信号を取り出す回路を組み合わせます。一般的な低周波方式の単純化では、音の変化の時間内で電荷をほぼ一定とみなし、電圧の変化を読みます。図2の「容量1.25倍」を、そのまま「録音信号1.25倍」へ置き換えないでください。

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1. 基準：距離d0、容量C0
2. 近づいた状態：距離0.8 d0、容量1.25 C0
3. 離れた状態：距離1.2 d0、容量約0.83 C0

電源が要る部分を分ける

受動のムービングコイル型は、音でコイルを動かして信号を作る変換部自体には、外部電源を必要としません。ただし、その小さな信号を増幅するプリアンプ、デジタル化する回路、無線送信部などには電源が必要です。製品にそれらを内蔵すれば、ダイナミック型でも電源を使います。

コンデンサー型では、信号を扱う内蔵回路に電源が必要です。外部から電気的な偏りを与える方式もあります。一方、エレクトレット方式は、電荷を長く保持する材料を使います。「電荷を保持する材料がある」と「内蔵回路にも電源が不要」は別です。

音響機器のマイク入力から、信号用ケーブルを通じて直流電源を供給する仕組みがファンタム電源です。48Vの方式が広く使われますが、すべてのマイクに48Vを与えるものではありません。USB給電や電池、別の専用電源もあり、方式と必要条件は機器ごとに違います。接続時はマイクと入力機器の説明書を確認します。

USBとMEMSは、分類の軸が違う

USBマイクは、コンピューターへ信号を渡す接続・出力の呼び方です。音を電気へ変える部分がダイナミック型でもコンデンサー型でも、後段に対応する回路を組み合わせられます。

アナログ出力のマイクで録音する一例は、マイク → プリアンプ → A/D変換 → データ保存です。A/D変換は、連続的な電気信号を一定の時刻ごとに測り、数値として表す処理です。USBマイクでは、増幅や変換の回路を本体に収めます。USB端子だけを見て、内部の振動板や変換原理まで決めることはできません。

**MEMS（メムス）**は、微細な機械構造を作り込む技術の呼び方です。スマートフォンなどの小さなマイクにも使われます。静電容量式のMEMSマイクでは、小さな膜と固定電極の関係を利用し、回路と組み合わせます。メーカーによって構造は異なり、膜が複数ある方式もあります。小さいから振動する部分がない、という意味ではありません。

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1. 変換部：音による動きを電気信号へ
2. プリアンプ：小さな信号を増幅
3. A/D変換：時刻ごとに測って数値へ
4. 保存：データを記録する

拾う方向と距離は、音の入り方に関わる

マイクは、周囲の圧力変化を受けます。人の声だけを理解して、空調音や部屋の反響を自動的に除くわけではありません。録音後の処理と、音を受ける段階の性質は別です。

方向による感度の違いを指向性と呼びます。全方向を拾う無指向性、前側を主に拾うカーディオイドなどがあります。振動板の前後へ音をどう導くかなどの音響構造が関わり、ダイナミック型かコンデンサー型かだけでは決まりません。後方の音を完全に消せる保証でもありません。

近づけると声と部屋の反響の比率が変わります。また、指向性を持つマイクでは、音源が近いと低音が強まる近接効果が現れる場合があります。どの機種でも同じ距離で同じ変化が起きるとは限りません。方式名一つで「雑音を拾わない」「遠くの声だけ拾う」と判断しないことが大切です。

スピーカーとつなぐと、信号の往復が見える

スピーカーは電気信号で振動板を動かし、空気に音を作ります。マイクは音で振動板が動き、その変化から電気信号を取り出します。ムービングコイル型同士には、固定磁場と動く導線という共通点がありますが、部品の大きさ、動きやすさ、回路、目的は違います。実製品をそのまま逆向きに接続すれば同じ性能になる、という意味ではありません。

マイクで拾った音を増幅してスピーカーから出し、その音がまたマイクに戻ると、音の帰還ループができます。条件によって特定の音が成長し、「ピー」「キーン」と鳴る現象がハウリングです。マイク単体が勝手に大きな音を生んでいるのではなく、増幅と音の戻りが関係します。

Bluetoothなどの通信は、音を表す情報を運ぶ段階です。音を受けるマイク、信号を処理する回路、通信、音を出すスピーカーを分ければ、通話が届くまでを順番に説明できます。