Что внутри конденсаторного микрофона
Перейти к содержимому

Что внутри конденсаторного микрофона

  • автор:

Как устроен конденсаторный микрофон

Микрофон любого типа – это преобразователь акустических колебаний в воздушной среде в электрические колебания.

В состав микрофона входят: чувствительный элемент, согласующий элемент, электрические соединители, усилители и блоки питания, если они являются неотъемлемыми частями микрофона и указаны в технической документации на микрофон.

микрофон конденсаторный

Принцип действия

Основу конденсаторного или емкостного микрофона составляет капсюль, который видно сквозь металлическую защитную сетку. Внутри капсюля содержится неподвижная пластина и подвижная мембрана, которые под действием электрического заряда образуют емкость. При вибрации мембраны от воздействия воздушных колебаний, изменяется расстояние с пластиной и, соответственно, емкость, что и приводит к появлению сигнала. Для усиления этого сигнала встраивается усилитель – транзисторный или ламповый.

Преимущества

Так как мембрану возможно сделать сверхтонкой, она будет иметь исключительно легкий вес, минимальную инертность и воспринимать любые частоты в очень широком по сравнению с другими микрофонами диапазоне.

Неоспоримыми преимуществами являются:

  • высокая частотная характеристика;
  • сверхбыстрая реакция на процессы и высокая чувствительность;
  • способность воспринимать звук с разных сторон;
  • качество и легкость.

Преимущественно межповерочный интервал для средств измерений данной группы составляет один год. Это обусловлено высокой чувствительностью к перепадам температур и влажности, а также механическими воздействиями в процессе эксплуатации. Поверка конденсаторного микрофона осуществляется на специализированном оборудовании.

Ввиду высококачественного захвата звука и исключительных характеристик, используются конденсаторные микрофоны используются в звукозаписывающих студиях с идеальной акустикой, на телевидении и в радиостудиях, где необходимы звукозаписи самого высокого качества и возможно применить весь потенциал возможностей.

Основные параметры и характеристики микрофонов. Питание и подключение микрофонов

В этой статье мы постараемся собрать информацию и разобраться в конструкциях и характеристиках микрофонов. Мы постараемся сделать это, не влезая в дебри физики, механики и схемотехники, но так, чтобы различия были бы очевидны для музыканта.
Итак.
Динамические и конденсаторные микрофоны – два широко известных типа микрофонов, отличающихся по принципу преобразования звуковой волны в электрический сигнал. Существуют ещё несколько типов микрофонов, чьё применение либо уходит в прошлое, либо ещё не пришло, либо не имеет никакого отношения к звукозаписи, поэтому мы будем говорить именно о динамических и конденсаторных микрофонах.

Динамические микрофоны

Динамический микрофон (более верно – электродинамический микрофон) в свою очередь может быть катушечным и ленточным (о ленточных микрофонах мы поговорим отдельно).
Механизм действия динамического катушечного микрофона можно представить как обратный механизму действия динамика. Здесь диафрагма присоединена к катушке из тонкого провода, расположенной в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом. Динамический микрофон это минигенератор электроэнергии, практически аналогичный генератору автомобиля, только катушка не крутится, а ёрзает туда-сюда (как в динамике акустической системы) под действием звука. И на обоих концах (выводах) катушки образуется электрический сигнал. Не большой (5. 15мВ), но достаточный, чтобы его затем усилить и отличить от шумов усилителя.
Достаточно простая конструкция динамического микрофона обуславливает его относительную дешевизну, прочность и меньшую требовательность к условиям окружающей среды.
В некоторых динамических микрофонах (особенно старого образца, когда технологии были несовершенны) для расширения частотного диапазона применяются два капсюля — низкочастотный и высокочастотный, подобно двухполосным акустическим системам. В таких микрофонах имеется, как и в двухполосных акустических системах, разделительный фильтр-кроссовер, соединяющий сигналы от обоих капсюлей в один сигнал.

Конденсаторные микрофоны

Более научно — электростатические микрофоны, в свою очередь, делятся на конденсаторные ламповые микрофоны и конденсаторные транзисторные микрофоны (по типу применяемого усилителя). А транзисторные микрофоны делятся на электретные микрофоны (они чаще работают от батареек) и обычные конденсаторные (они чаще работают от фантомного питания). Строго говоря, электретный микрофон тоже может быть ламповым, и подобные эксперименты проводились лично автором (и не безуспешно), но, в силу того, что в основной своей массе электретные капсюли по характеристикам хуже классических конденсаторных, промышленного производства электретных ламповых микрофонов, скорее всего, не существует.
В отличие от динамических, конденсаторные микрофоны устроены по принципу конденсатора. Капсюль конденсаторного микрофона не вырабатывает электричества, сколько бы мы его ни болтали. Зато он меняет свою ёмкость, так как при колебаниях под воздействием звука, мембрана, являющаяся одной из пластин колеблется относительно неподвижного, хорошо отполированного электрода. Чтобы получить электрический сигнал, на капсюль приходится подавать поляризующее напряжение (20. 120В) и включать в самую простую электрическую цепь (контур): конденсатор + сопротивление + источник энергии, и тогда мы можем уже усиливать полученный сигнал, снимая его с того самого сопротивления, в контур с которым соединён капсюль-конденсатор.
Особенность состоит в том, что для усиления этого сигнала не подходит обычный вход пульта, и в каждом конденсаторном микрофоне стоит специальный согласующий каскад на полевом транзисторе или электронной лампе, после которого, уже «окрепший» сигнал можно подавать в микшерский пульт или другие устройства. Хотя сигнал с конденсаторного микрофона, как правило, больше по уровню, чем с динамического микрофона, тем не менее, он всё равно предназначен для микрофонных , а не для линейных входов устройств.
Вес колеблющейся пластины-диафрагмы (мембраны) в конденсаторном микрофоне значительно меньше веса диафрагмы с катушкой динамического микрофона, поэтому, за счёт меньшей инерции, конденсаторный микрофон обеспечивает более точную и качественную звуковую картину по сравнению с динамическим микрофоном, имеют более широкий частотный диапазон.

Следует отметить, что амплитуда изменения электрического сигнала, снимаемого с конденсаторной системы, в отличие от электродинамической системы не прямо пропорциональны силе звука, воздействующего на диафрагму, а имеет квадратичную зависимость. И только благодаря математике, так сказать, теории малых сигналов, инженеры делают допуск, что при столь малых амплитудах изменения ёмкости, как в конденсаторном микрофоне, нелинейностью преобразования можно пренебречь. И практика показывает, что это работает.

Капсюли электретных микрофонов, в отличие от капсюлей классических конденсаторных микрофонов не требуют напряжения поляризации, так как содержат перманентно поляризованный (электретный) материал, располагающийся либо в пластине, либо в самой диафрагме. Однако, в силу технологических особенностей, создать электретный капсюль высокого качества, а, тем более, большого размера, весьма затруднительно. Поэтому электретные микрофоны получили большее распространение в бытовой технике (диктофонах, мобильных телефонах и современных домашних телефонах) и системах подзвучки инструментов и актёров на сцене.
В отличие от динамических микрофонов, все конденсаторные микрофоны требуют питания усилителя, а не-электретные нуждаются ещё и в поляризующем напряжении.
Питание конденсаторных микрофонов происходит или от батареек, или от отдельного блока питания (БП), или от фантомного питания по сигнальному шнуру.

Фантомное питание начали применять как только технология электроники и схемотехники шагнула в сторону полевых транзисторов, и лампу, без которой ранее конденсаторный микрофон не мог существовать, заменили полевым транзистором, не нуждающимся ни в высоком анодном напряжении, ни в сильноточном питании накала. Ток потребления усилителя на полевом транзисторе настолько мал, что питание без проблем можно передать по тем же проводам, что и сигнал. При этом соблюсти нужно лишь одно условие, проводов в кабеле должно быть два, не считая экранирующего. Есть два способа подачи питания: либо питание идёт по отдельному (второму) проводу, либо и питание сигнал идут одновременно по двум проводам, но с разными знаками полярности. Второй способ прижился, как более универсальный, позволяющий во-первых коммутировать теми же проводами и динамические микрофоны, и, во-вторых, повышающий помехозащищённость линии (провода). Эта система называется симметричная (балансная) линия. В ней звуковой сигнал передаётся в противофазе, разъединяясь на выходе и складываясь на входе специальными трансформаторами или усилителями. Питание же усилителя конденсаторного микрофона передаётся по обоим проводам с одним и тем же знаком (+48В), и для того, чтобы оно не попало в полезный сигнал, его отфильтровывают специальными развязками, с помощью того же трансформатора или разделительных конденсаторов.

При этом наличие в проводах фантомного питания нисколько не мешает динамическим микрофонам (если конечно он профессиональный симметричный и распаян правильным образом), наоборот, наличие постоянного напряжения ещё больше увеличивает помехозащищённость симметричной линии, «отталкивая» помехи уровнем ниже +48В.
Следует отметить, что ламповый конденсаторный микрофон не может работать от фантомного питания, так как лампа, находящаяся внутри микрофона и усиливающая сигнал, требует своих напряжений и токов (как минимум, накальное и анодное питание), которые невозможно синтезировать (высосать) из стандартного слаботочного фантомного питания. Фантомное питание может выдержать нагрузку 10. 20мА, в то время как ток накала лампы составляет до 500мА!

Ламповые микрофоны делаются не для получения жирности или, как говорят, «ламповости» звука, как иногда можно встретить в источниках. Просто именно с лампового микрофона, собственно, и началась история конденсаторных микрофонов вообще. Это произошло потому, что транзисторов подходящих характеристик в то время попросту не было изобретено. Когда же транзисторы появились, их внедрение началось слишком быстро, и не всегда продуманно, поэтому большая часть транзисторных микрофонов 70. 80-х годов, особенно бытовых, оказалось посредственного качества, из-за чего взоры звукорежиссёров вновь были обращены к ламповым микрофонам (та же ситуация произошла и со звукоусилительной техникой – усилителями мощности).
В результате ситуация на микрофонном рынке до сих пор остаётся противоречивой. Существует ряд моделей с прекрасными капсюлями, звучание которых подавлено внутренними транзисторными усилителями, и существует ряд старых ламповых микрофонов, капсюли которых уже оставляют желать лучшего, но за ними почему-то до сих пор найдётся масса охотников.
Возможно, если бы история началась сразу с транзисторной техники, слово было бы за ней. Другой разговор, что само существование электронной усилительной лампы делает ненужным дополнительные изыскания и совершенствование транзисторной схемотехники микрофонов. Действительно, усилительный каскад на электронной лампе имеет ряд объективных преимуществ.
Прежде всего, это большой коэффициент усиления в одном единственном каскаде (то есть сигнал преобразуется лишь один раз, в отличие от транзисторного каскада при том же усилении или, тем более, микросхемы). Во-вторых, это огромный динамический диапазон электрического тракта, обусловленный высоким напряжением питания лампового каскада. А всем известно, что большой динамический диапазон (то есть запас по перегрузке) – это, прежде, всего прозрачность звука. В-третьих, это сам принцип преобразования сигнала в вакууме, а не на пластине полупроводника (даже само это предложение уже звучит загадочно и маняще), возможно, именно он сохраняет или даже добавляет некую магию в сигнал на выходе микрофона.
Но! Всё это не делает сигнал более «жирным», и уж точно не имеет отношения к компрессии сигнала (если речь не идёт о записи какого-нибудь оперного монстра, способного создать такое звуковое давление, что сигнал в усилителе лампового микрофона подойдёт к уровню максимального). Поэтому, не ждите от ламповых микрофонов чудес, они не сделают работу звукорежиссёра по вписыванию вокалиста в фонограмму за Вас. Ламповые микрофоны всего лишь честнее, и живее своих транзисторных собратьев.
И ещё один момент, касающийся выбора в пользу ламповых микрофонов – это качество капсюлей. Конечно, какой же производитель поставит в микрофон плохой капсюль, если Вы выкладываете за него $800. 2000?!
Что же касается размеров самой лампы и выделяемого ею тепла, то эти недостатки уже давно преодолены разработкой миниатюрных ламп и нувисторов (металлокерамических миниламп).

Ленточные микрофоны

Несмотря на то, что ленточные микрофоны относятся по конструктивным признакам к динамическим микрофонам, мы всё же выделим их в отдельную группу, так как по звучанию они ближе к конденсаторным микрофонам. Происходит это потому, что сама ленточка, являющаяся преобразователем звука в сигнал, также как и в случае с конденсаторным микрофоном, имеет очень малый вес, малую инерцию. Кроме того, она не натянута, как мембрана в конденсаторном микрофоне, а висит достаточно свободно, поэтому собственный резонанс ленточки сдвинут в инфранизкие частоты, и не окрашивает звук ни снизу, как динамические микрофоны, ни сверху, как конденсаторные микрофоны.
Алюминиевая лента, находясь в магнитном поле и повторяя колебания воздуха, генерирует электрический сигнал, подающийся на первичную обмотку трансформатора для согласования низкого сопротивления ленты с входным сопротивлением усилителя.
Хрупкость в изготовлении и эксплуатации и слабый сигнал – основные недостатки ленточных микрофонов. Преодолеть можно только последний их них: технология малошумящих транзисторов шагнула далеко вперёд, и теперь от уровня шума можно несколько отодвинуться, хотя при этом микрофон всё равно остаётся транзисторным. Производить же ламповые ленточные микрофоны, отвечающие современным стандартам, весьма затратно, поэтому и стоят такие микрофоны для рядовой студии недосягаемо дорого.

Параметры и характеристики микрофонов

Один из основных параметров микрофона – это его чувствительность — это отношение выходного напряжения к звуковому давлению, и выражается в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Так как звуковое воздействие на микрофон может быть самым разным, измерение чувствительности стандартизировано: оно производится на частоте 1000 Гц. Проще говоря, более чувствительный микрофон при той же громкости звука в помещении, и при тех же положениях ручек на пульте даст в наушники более громкий сигнал.
К диапазону частот , и частотной характеристике, указанным в паспорте микрофона нужно отнестись очень внимательно, вернее, наоборот, снисходительно. Так как существует один очень важный момент – при каких условиях они были измерены. По частотному диапазону судят о классе микрофона, о его качестве. Но дело в том, что померить частотную характеристику микрофона можно при разных временах интеграции измерительного прибора, а зафиксировать частотный диапазон можно по разным уровням спада. Поясним.
Скажем лента измерительного прибора движется с определённой скоростью, а самописец, скользящий по ней фиксирует АЧХ. И мы можем задать такое время интеграции, что самописец будет фиксировать каждую, даже самую малую неравномерность, а можем заставит двигаться его так медленно, что он не успеет зафиксировать даже спад после 20кГц. А далее, измеряя частотный диапазон мы можем сказать: при спаде (неравномерности АЧХ) в –3дБ частотный диапазон микрофона составляет 40. 16000Гц, а при спаде в –6дБ он составляет 30. 18000Гц, а при спаде –10дБ он составляет 20. 22000Гц. При этом, если Вам не пишут, при каком спаде (неравномерности АЧХ) был зафиксирован частотный диапазон, можете предположить, что это был именно последний случай.
В такой ситуации микрофон 19А19 ЛОМО, замеренный по самым жёстким стандартам окажется как раз в первой категории, 40. 16000Гц, а какой-нибудь новоиспечённый китайский экземпляр, очевидно проигрывающий ему по звучанию, будет пестрить изумительными, на первый взгляд параметрами.
Вот почему звукорежиссёры предпочитают выбирать микрофоны по брендам и на слух, не заглядывая в руководства и описания.
Динамический диапазон микрофона — это разность между самым тихим сигналом и самым громким, который микрофон может воспроизвести без искажений. Чем он больше, тем лучше для всех.
С точки зрения пространственных характеристик микрофоны делятся на направленные и ненаправленные. Направленность определяется как изменение чувствительности микрофона при перемещении источника звука неизменной интенсивности относительно оси, перпендикулярной плоскости диафрагмы.
В случае, если чувствительность микрофона меняется очень слабо, микрофон является ненаправленным, и его характеристика направленности графически изображается в виде круга, круговая диаграмма направленности.
Если чувствительность микрофона в пределах фронтальной полусферы меняется мало, а чувствительность со стороны тыльной полусферы резко падает, микрофон является односторонненаправленным, кардиоидным, диаграмма направленности — кардиоида.
Если у кардиоидного микрофона чувствительность при отклонении от оси сильно ослабляется, образуя вытянутую кардиоиду это суперкардиоидный микрофон.
В случае резкого падения чувствительности микрофона при отклонении от оси, этот микрофон является гиперкардиоидным, или остронаправленным. Такие микрофоны в основном применяются на телевидении, в кино, и в системах подзвучки.
Существуют также двусторонненаправленные микрофоны, график характеристики которых представляет собой «восьмерку».

О характерных заблуждениях

1. Маленький микрофон – плохой микрофон.
Неверно в корне. Есть плохие большие и очень хорошие маленькие. Маленькие микрофоны вообще наиболее правильно передают звуковую картину, недаром измерительные микрофоны все как один тонюсенькие. Однако делать суперкачественные микрофоны в небольшом объёме не оправдано там, где в этом нет необходимости. Действительно, студийные микрофоны, в основной массе имеют диаметр мембран около дюйма. Но это не относится, например, к записи перкусий, где предпочтительнее небольшие диаметры, передающие острую атаку более точно. И это не значит, что грамотный звукорежиссёр не сможет записать вокалиста в пол-дюймовый микрофон так, что Вы не отличите от дюймового. Всё дело в качестве микрофона и в опыте, а не в размере.

2. Все минимикрофоны – конденсаторные.
Совершенно не обязательно. Компактности, так же как и качеству микрофонов разных конструкций нет предела. Технологии шагают, и там, где применение динамического микрофона предпочтительнее, а размеры ограничены, сегодня применяют динамические микрофоны. Например, подзвучка саксофонов и других духовых инструментов в живых выступлениях, там, где нужен упругий звук, который конденсаторные микрофоны дать не могут.

3. Конденсаторные микрофоны – более шумные.
Скорее, наоборот. Хотя сравнивать эти вещи практически невозможно. Шум, который Вы услышите, воткнув в тракт динамический микрофон – это шум входной ячейки пульта (если у Вас в тракте всё в порядке, ничего не фонит, и не шумят соседи).
Конденсаторные же микрофоны, за счёт большей чувствительности, менее критичны к качеству входных ячеек пультов. И, в силу своих пространственных характеристик, передают все акустические шумы в помещении, и разговор соседей в том числе, даже если они говорят негромко. Поэтому конденсаторные микрофоны требуют большей заглушённости помещения, чем динамические микрофоны.

4. Динамические микрофоны для сцены, конденсаторные микрофоны для студии.
В основном – да, но это не правило. Есть определённое количество вокалистов настолько привыкших петь в динамические микрофоны на сцене, что и в студии у них это получается значительно лучше, чем пение в конденсаторный микрофон.
Поставив конденсаторный микрофон на запись «бочки», скорее всего Вы отправите его в последний путь.
Кроме того, производители постоянно экспериментируют, предлагая всё больше неплохих вариантов конденсаторных микрофонов для работы вокалистов на сцене.

5. Чувствительность конденсаторных микрофонов выше чувствительности динамических микрофонов, значит конденсаторные микрофоны лучше.

Думаю, ход мысли тут уже ясен. :о)

Думайте головой, слушайте ушами!

Александр Филин, «Adada.Ru»

Конденсаторный микрофон — описание, принцип действия, сфера применения

Конденсаторный микрофон - описание, принцип действия, сфера применения

Конденсаторный микрофон — это конденсатор, включенный в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока (так называемое «фантомное питание») и активным нагрузочным сопротивлением. Конденсаторный микрофон отличается широким динамическим диапазоном частот и равномерной АЧХ, что позволяет сохранять амплитудный баланс на всем спектре.

Принцип действия конденсаторного микрофона

Конденсатор состоит из двух металлических элементов, закрепленных на небольшом расстоянии друг от друга. Чем ближе находятся эти пластины, тем выше показатель емкости. Капсюль конденсатора в микрофоне выполнен по идентичной схеме, в конструкции предусмотрена тонкая мембрана (диафрагма), которая размещается у самой пластины. Капсюль изготавливается из токопроводящих материалов, включающих майлар, тонкую фольгу. При столкновении с диафрагмой микрофона звуковая волна совершает колебания относительно металлических пластин, изменяя расстояние между ними, т.е. принцип действия конденсаторных микрофонов построен на конвертации звуковой энергии в электрическую. Но потенциала одной системы конденсатора мало для раскачки звукового сигнала до необходимого уровня громкости. Показатель напряжения капсюля достаточно высокий, а тока — низкий. В связи, с чем в конструкции микрофона применяется специальный «конвертор импеданса», который представляет собой передаточную схему. Он усиливает интенсивность тока и делает выходной сигнал максимально мощным.

Сфера применения конденсаторных микрофонов

Конденсаторные микрофоны широко используются в звукозаписи, радиовещании, телевидении, также в домашних условиях.

Направленность микрофонов: как это устроено

Аватар пользователя

Микрофон кажется простым девайсом, пока не доходит до практики. Какой стороной его направлять на источник звука, под каким углом и на каком расстоянии? Как выбрать микрофон исходя из ситуации? Все это определяет его направленность. Из всех характеристик именно она вызывает больше всего вопросов. О ней и пойдет речь.

Вот основное, что нужно знать для выбора микрофона, подходящего ситуации:

  • Микрофоны бывают: ручными — чтобы читать репортажи и петь караоке, настольными — для блогов и стримов, подвесными — чтобы записывать инструменты, типа прищепка — чтобы вешать на собеседника и записывать интервью, накамерными — вешать на видеокамеру.
  • Профессиональные микрофоны подключаются кабелем XLR к преампу, аудиокарте, микшеру или ди-боксу. Один из этих приборов готовит сигнал до удобоваримого вида и «скармливает» его аналого-цифровому преобразователю (АЦП), чтобы получить нули и единицы. Но есть микрофоны, в которые уже встроен преамп и АЦП — их достаточно подключить к компьютеру по USB и готово.
  • Микрофоны отличаются конструкцией — они бывают динамическими, конденсаторными, ленточными и электретными. В динамический нужно говорить вплотную. Конденсаторные более чувствительные — можно поставить и в паре метров от источника звука, но для усиления слабого сигнала ему нужно фантомное питание +48V. Электретные — дешевые микрофоны в виде микрочипа, они во всех гарнитурах и телефонах. Ленточные — специфические студийные микрофоны.
  • Микрофоны различаются по направленности, основные — это однонаправленные (кардиоидные), двунаправленные и всенаправленные.

Направленность — один из главных определяющих факторов при выборе микрофона. На сцене нужен кардиоидный, чтобы он не ловил лишнего — только вокал, для интервью подойдет двунаправленный, с записью целой группы в комнате или эмбиентных звуков типа шелеста листвы и шума дождя лучше всего справится всенаправленный. Легко запутаться, поэтому о направленности нужно рассказать подробнее.

Всенаправленные

Первые угольные и конденсаторные микрофоны были всенаправленными. Они ловят всё вокруг в горизонтальной плоскости. Такие микрофоны по сути представляют собой очень чувствительный барометр, который состоит из коробки с тонкой диафрагмой внутри. Даже незначительное звуковое давление с любой стороны колеблет диафрагму. Речь на всенаправленные микрофоны можно писать только в хорошо заглушенном помещении, иначе вместе с голосом запишется шум авто за окном и стук соседа по трубе.

Диаграмма направленности всенаправленного Neumann M50

И все же иногда их применяют для записи вокала в студии. Благодаря своей конструкции они меньше других микрофонов восприимчивы к взрывным согласным «п» и «б», а также к завываниям ветра. Также в них отсутствует эффект приближения — большинство других микрофонов выдает больше низких частот с приближением источника звука к диафрагме. Всенаправленные же записывают одинаковый тембр на разном расстоянии.

Всенаправленные микрофоны меньше всего окрашивают звук, поэтому записанные на них сэмплы и инструменты звучат натурально и естественно. Лучше всего они подходят для записи:

  • Групп музыкантов с акустическими инструментами — небольших оркестров, народной музыки, фолка и этники.
  • Больших акустических инструментов — от акустической гитары до волынки, фортепиано, рояля и органа.
  • Сэмплов — шелеста леса, журчания ручья, звука запуска авто и т.п.
  • ASMR — специфический жанр на ютубе про мурашки от шуршащих звуков, по своей сути родственны сэмплам. Здесь подробнее о том, как выбрать микрофон для ASMR.
  • Голоса, особенно когда микрофон в форме петлички. Тогда его не нужно точно позиционировать, а близость к источнику звука отсекает лишнее.

Двунаправленные

Всенаправленные микрофоны хороши для записи музыки в студии, но для радиоведущих круговая диаграмма не очень удобна. Микрофон ловит все вокруг, а должен — только речь диктора. Поэтому вскоре после релиза всенаправленных микрофонов компания RCA изобрела двунаправленный микрофон — он ловил только спереди и с тыла.

Двунаправленные микрофоны одинаково чувствительны к звукам спереди и сзади, но имеют участки абсолютной тишины по бокам. Их конструкция основана на принципе разницы давления. Диафрагма открыта с обеих сторон, а девайс определяет разницу в давлении между одной стороной и другой. Если говорить в мембрану спереди, сигнал будет с положительной полярностью, если сзади — с отрицательной. Диаграмму двунаправленного микрофона иногда называют восьмеркой.

Диаграмма направленности двунаправленного микрофона AEA R84

Такие микрофоны обычно не воспринимают звуки по сторонам — на 90 и 270 градусах.
Звук с этих позиций ложится на мембрану одновременно спереди и с тыла, получаются два одинаковых сигнала с разной полярностью, что в итоге дает ноль. Так образуется купол тишины, который удобно использовать на практике — в студии или полевых условиях. Некоторые микрофоны для видеокамер двунаправленные — так можно записать чистый звук для репортажа в сложных условиях.

Довольно узкий угол приема сигнала полезен для изоляции голоса или инструмента, окруженного другими источниками звука. Двунаправленность полезна для захвата двух источников, когда они друг напротив друга. Но стоит помнить, что на двунаправленных микрофонах сильнее, чем на других, проявляется эффект приближения. Также они очень чувствительны к взрывным согласным.

На практике такие микрофоны используются:

  • Для интервью и диалогов. Очевидное решение для записи двух собеседников.
  • Для записи бэк-вокалистов — двое поют в один микрофон.
  • Для перкуссии в оркестре — например, можно расположить между томами и конгами.
  • Для поющего пианиста — чтобы захватить и вокал, и инструмент.

Кардиоидные

На самом деле первый двунаправленный микрофон был закрыт с тыла крышкой, а потому был как бы однонаправленным. Вскоре появился другой подход к созданию однонаправленного микрофона: в одном устройстве умещалось два капсюля — двунаправленный ленточный и всенаправленный динамический. Их диаграммы настроены так, что при объединении они усиливают друг друга спереди и взаимовычитаются сзади. Так получился настоящий кардиоидный микрофон.

Сегодня кардиоидная направленность встречается чаще всего. Микрофон с таким паттерном наиболее чувствителен к звукам спереди, и наименее — с противоположной стороны. По сторонам, в диапазоне от 90 до 270 градусов, чувствительность падает до -6 Дб. В итоге получается диаграмма, напоминающая сердце — отсюда и «кардио» в названии. Такие микрофоны чувствительны к взрывным согласным и проявляют эффект приближения — если говорить вплотную к мембране, будет больше низких частот.

Кардиоидная диаграмма направленности микрофона Shure SM57

Микрофоны с кардиоидной направленностью — самые популярные и используются повсеместно:

  • Для записи в неподготовленных помещениях и на улице. Кардиоидная диаграмма отсечет отражения от стен, топот соседского ребенка, шум автомобилей или стук пальцев по клавиатуре. Они хороши для репортажей, стримов, подкастов, видеоблогов. Их можно использовать для записи в сложных и шумных условиях.
  • На сцене. При живом выступлении на вокалиста нацелен сценический монитор, через который исполнитель слушает себя, поэтому любой микрофон, кроме кардиоидного, будет заводиться — ловить фидбэк от монитора и оглушительно свистеть.
  • В студии. Они позволяют захватывать инструменты индивидуально, отсекая звучание остальных источников, поэтому незаменимы при записи барабанов и гитар. Комбинация кардиоидных микрофонов позволяет создать собственный уникальный паттерн направленности.

Суперкардиоидные и гиперкардиоидные

Слева — суперкардиоидная направленность, справа — гиперкардиоидная

Суперкардиоидная диаграмма отличается узконаправленностью. По бокам ее чувствительность снижена — до 10 Дб на 90 и 270 градусах, плюс она имеет глухие участки с тыла.

Ее часто путают с гиперкардиоидной диаграммой, которая весьма похожа. Но в отличие от суперкардиоидной, гиперкардиоидная еще более узконаправленная — чувствительность по бокам снижена на 12 Дб, при этом она имеет более широкий тыловой участок приема сигнала.

Обе диаграммы хорошо прижились в микрофонах для кино. Наверняка все видели кадры со съемочной площадки, где над актером висит большой мохнатый микрофон на длинном шесте. Мохнатая оболочка — это защита от ветра, она натягивается на полый каркас, внутри которого находится микрофон типа «шотган» — в форме трубки. Их конструкция серьезно усиливает эффект прямой направленности.

Микрофон типа «шотган» и диаграмма его направленности

Это позволяет без лишних шумов записать голос актера с расстояния — так, чтобы микрофон не попал в кадр (хотя иногда все же попадает). Такие же монтируются на некоторые видеокамеры.

Ультранаправленными бывают также микрофоны для сцены и подкастов. Однако с ними сложнее работать, чем с обычными кардиоидными. Шотган-микрофоны и вовсе настолько чувствительны к направлению, что их сигнал нужно постоянно мониторить в наушниках, чтобы держать их по курсу источника звука.

Мультинаправленные

Мультинаправленные микрофоны позволяют переключаться между несколькими паттернами. Обычно их делают из двух диафрагм с кардиоидной направленностью, соединенных вместе. Разные направленности достигаются комбинированием двух сигналов с разной полярностью. Поэтому дефолтный выбор будет следующим:

  • Кардиоидная — задействована одна диафрагма.
  • Двунаправленная — обе диафрагмы с разной полярностью.
  • Всенаправленная — обе диафрагмы с одинаковой полярностью

Встречаются и другие пресеты, но все они легко достигаются игрой с фазой и амплитудой сигнала двух диафрагм. При этом нужно помнить, что кардиоидные диафрагмы подвержены взрывным согласным и эффекту приближения. Также всенаправленный режим будет лишь имитацией всенаправленности, поскольку та основана на капсюле с другим принципом действия. Тем не менее, мультинаправленные микрофоны очень удобны и универсальны.

Стерео, бинауральные, амбисоник

Стереомикрофон представляет собой минимум две диафрагмы в одном девайсе — обычно двунаправленные или кардиоидные. Классические сочетания:

  • X-Y: две кардиоидные капсюли под углом 90–135 градусов друг относительно друга.
  • Центр-Стороны: кардиоидная мембрана нацелена вперед, а перпендикулярно к ней расположена двунаправленная.
  • Пара Блюменштайна: две двунаправленные диафрагмы под углом 90 градусов друг к другу. Они создают очень натурально звучащую стереофоническую картину, в которой источники звука локализуются крайне точно и аккуратно.

Слева направо: X-Y, центр-стороны, пара Блюменштайна.

Профессиональные стереомикрофоны используются в записи аудио для кино и игр. Они также популярны в видеоблогинге, особенно в ASMR-видео. В некоторых настольных микрофонах для подкастов и стриминга есть стереорежим, к примеру, в Blue Yeti X он реализован в сочетании X-Y.

Сочетание нескольких диафрагм используется в спикерфонах — микрофонах для конференций. Они улавливают звуки во всех направлениях, позволяя целой дюжине собеседников использовать лишь один микрофон.

Бинауральные микрофоны — особый вид стереомикрофонов. Это целая конструкция — в макет головы или ушных раковин микрофоны монтируются по всенаправленной диафрагме. Звук преломляется и отражается от макета подобно тому, как он ведет себя с живым слушателем.

В результате получается запись с феноменальным эффектом присутствия, но слушать ее нужно только в наушниках. Многие музыканты и некоторые игровые студии экспериментируют с бинауральным аудио, также на ютубе есть целые жанры с записями в этом формате.

Амбисоник — система трехмерного пространственного звука. Ее часто комбинируют с видео на 360 градусов — вместе с поворотом камеры изменяется угол восприятия источников звука в реальном времени. Это достигается записью аудио на амбисоник-микрофоны.

Они состоят из 4–8 кардиоидных диафрагм и захватывают все вокруг во всех трех плоскостях. В итоге получается несколько дорожек, которые можно микшировать с помощью специального софта, указывая лишь направление, куда смотрит виртуальный слушатель. Как и бинауральное аудио, технология амбисоник находит применение в контенте для очков виртуальной реальности.

Большинство микрофонов уязвимы к взрывным согласным и к расстоянию до мембраны. Бороться с обоими эффектами нужно с помощью поп-фильтра — это главный аксессуар к любому микрофону.

Настольные USB-микрофоны уже идут с подставкой, но для профессиональных студийных девайсов понадобится микрофонная стойка. Получить более ясный звук в неподготовленном помещении поможет акустический экран с креплением на стойку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *