Всё о микрофонах

Микрофон является предметом первой необходимости для музыкантов, звукорежиссеров, журналистов, и многих других профессий, связанных с записью и усилением звука. Для профессионалов и просто опытных «звуковиков» вопрос о выборе микрофона не стоит, но что делать «чайникам»? Как выбрать микрофон? Какие они вообще бывают? На какие характеристики и особенности обратить внимание? Именно на эти вопросы постараемся ответить в данной статье.

Итак, микрофон – это устройство, преобразующее звуковой сигнал в электрический для его последующей обработки и передачи на другие устройства: усиления, записи, воспроизведения и т.д.

Чтобы сделать правильной выбор в пользу покупки того или иного микрофона, нужно четко понимать его назначение и задачи, которые ему стоит решать. От поставленных перед микрофоном задач зависят характеристики, по которым и определяется модель микрофона.

Типы микрофонов

Начнем с того, что существуют три основных типа микрофонов: динамические, конденсаторные и ленточные, которые имеют разные механизмы преобразования звуковых волн в электромагнитные колебания.

1. Динамические микрофоны

Это наиболее распространенный тип микрофонов, что связано с их универсальностью. Мембрана динамического микрофона улавливает звуковые волны, которые в, свою очередь, приводят в движение катушку, находящуюся в магнитном поле. В результате явления электромагнитной индукции, в катушке возникает переменный ток, который передается далее по кабелю. Электромагнитные колебания описывают звуковые волны, точно передавая фазу, частоту и амплитуду, поэтому сигнал называется аналоговым.

Достоинства:

• Прочные и надежные, не подвержены перепадам влажности и способны выдержать высокое звуковое давление.

• Могут использоваться для записи в шумных местах и различных внешних условиях.

• Имеют простую конструкцию.

• Не требуют фантомного питания.

• Доступны по цене.

Недостатки:

• Ограниченный частотный диапазон, частоты выше 12 кГц слабо воспринимаются и обрабатываются, что иногда может сыграть в вашу пользу, когда существует много высоких частот или посторонних шумов в принимаемом сигнале.

• Медленная реакция на перепады звукового давления.

Динамические микрофоны часто используют во время живых выступлений.

Наиболее популярные модели динамических микрофонов по версии POP-MUSIC:

1.  SHURE SM58

2.  SE ELECTRONICS V7

3.  SENNHEISER E845S

   

2. Конденсаторные микрофоны

Обычно конденсаторные микрофоны применяют для звукозаписи в студиях, что связано с полнотой и детальностью передаваемой ими звуковой картины. Металлическая мембрана, состоящая из пластинок (конденсатора), колеблется под воздействием звуковых потоков воздуха, преобразуя звуковую волну в электромагнитную. В основе данного физического явления лежит зависимость электроемкости конденсатора от расстояния между пластинами, а значит и частоты создаваемых электромагнитных колебаний. Для создания и поддержания электрического поля в конденсаторе необходим источник напряжения, так называемое фантомное питание. Почти во всех конденсаторных микрофонах имеется встроенный предусилитель, призванный усилить слабый сигнал, передаваемый мембраной.

Достоинства:

• Детальный и объемный звук

• Высокая чувствительность, особенно в области высоких частот.

• Частотная характеристика, охватываемая весь диапазон, воспринимаемый человеческим ухом.

• Быстрая реакция на изменение звукового давления.

Недостатки:

• Необходимость фантомного питания (от батарейки, микшера, усилителя и т.д.)

• Высокая чувствительность к акустическим характеристикам окружающего пространства (шумы, потоки воздуха, эхо).

• Дополнительное использование поп-фильтров и держателей-пауков.

Наиболее популярные модели конденсаторных микрофонов по версии POP-MUSIC:

1. SE ELECTRONICS X1 S

2. AUDIO-TECHNICA AT2020

3. AKG PERCEPTION 120

4. RODE NT1-A

     

3. Ленточные микрофоны

Ленточные микрофоны теряют свою популярность с возрастанием популярности конденсаторных микрофонов, хотя можно встретить немалое число их поклонников. В подобных микрофонах также используется явление электромагнитной индукции, но подвижный элемент-проводник представляет собой металлическую тонкую ленту, сложенную гармошкой, которая приходит в движение при колебаниях воздуха. Особенностью ленточных микрофонов можно назвать одинаковую чувствительность с обеих сторон капсулы, чем объясняется тип диаграммы направленности (восьмерка). Ленточные микрофоны часто используют для записи электрогитар, что связано со смягчением высоких тонов.

Достоинство: естественный звук, приятный для слуха.

Недостатки:

Наиболее популярные модели ленточных микрофонов по версии POP-MUSIC:

1. SE ELECTRONICS VR1
2. SE ELECTRONICS VR2

Основные характеристики микрофонов

Определившись с типом микрофона, и тем самым существенно сузив круг предлагаемых моделей, остановимся на основных технических характеристиках, на которые следует опираться при выборе микрофона.

Основные характеристики:

• частотный диапазон и АЧХ

• чувствительность

• диаграмма направленности

• импеданс (сопротивление)

• максимальный уровень звукового давления

• эквивалентный уровень шума

• тип питания.

1. Частотный диапазон – это диапазон звуков, которые микрофон способен воспринять и передать. Измеряется интервалом частот, выражается в герцах (Гц). Идеальное человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20 – 20000 Гц. Человеческий голос вписывается в гораздо более узкий диапазон (60-1300 Гц), диапазон музыкальных инструментов существенно шире, но индивидуален для каждого типа инструмента.

Обычно новички выбирают микрофон с максимально широким частотным диапазоном, что правильно, ведь тогда микрофон становится универсальным. Если же отбросить универсальность и подбирать микрофон для определенного инструмента, то можно выбрать модель с частотным диапазоном, который максимально охватывает весь спектр звучания инструмента.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и уровень искажений определяют чувствительность микрофона по всему рабочему частотному диапазону и нюансы звука, характерные для определенной модели микрофона. На АЧХ влияют особенности мембраны, вес и материал, из которого она изготовлена, особенности конструкции внутренних цепей и блоков микрофона.

В этом отношении микрофоны делятся на два типа: те, которые имеют одинаковый уровень по всему диапазону частот, и те, которые имеют пиковый уровень или, наоборот, провалы на определенных частотах. Вторые используют под определенные задачи, например, чтобы усилить определенный источник звука (разборчивость вокала или конкретного инструмента).

АЧХ представляет собой график, на котором можно увидеть на каких именно частотах и насколько децибел происходит отклонение амплитуды сигнала от оригинала. Иногда АЧХ может быть представлена не графиком, а числовыми значениями. Например, запись 80Hz — 20kHz (+/- 2dB) говорит о том, то в указанном диапазоне отклонение от линейности может составлять максимум 2 дБ, без указания определенных частот, на которых происходит это отклонение.

2. Чувствительность – это величина, равная отношению напряжения (в В) на выходе микрофона к звуковому давлению (в Па), действующему на его вход. Данный параметр показывает насколько тихий звук (выраженный в дБ или мВ/Па) микрофон способен уловить и преобразовать в сигнал электрический. Чем ближе указываемое значение в децибелах (дБ) к нулю, тем более чувствителен микрофон, который способен уловить даже очень тихий звуковой сигнал, для значений, указанных в мВ/Па (милливольт на паскаль) цифра, наоборот, должна быть максимальной.

Как понять, необходим вам сверхчувствительный микрофон или можно обойтись меньшей суммой? Оцените предполагаемую обстановку, в которой микрофон будет работать: если в студии – чувствительность должна быть высокой, если будут посторонние шумы (концерт, улица, клуб), то чувствительность микрофона не сыграет в вашу пользу, уловив все ненужные шумы и помехи.

3. Направленность определяет чувствительность микрофона на определенных расстояниях вокруг него, образующих конкретный рисунок (диаграмму). Направленность микрофона определяется конструкцией капсулы и влияет на такие параметры микрофона, как подавление шума, эффект поворота микрофона относительно источника звука, определение оптимального расстояния до источника. Если вам кажется, что чувствительность микрофона одинакова по всему радиусу, то есть микрофон расположен как бы в центре звукового круга, то такие микрофоны называются

ненаправленными или всенаправленными. Применяются они нечасто, так как захватывают много посторонних шумов и чувствительны к обратной связи, обычно их используют для стереозаписи или записи звуков живой природы.

Обычно микрофоны имеют направленность, диаграммы которых образуют следующие рисунки:

• Кардиоида

• Суперкардиоида

• Гиперкардиоида

• Полукардиоида

• Восьмерка.

Кардиоида — название данной диаграммы говорит о том, что ее форма напоминает форму сердца. При такой диаграмме микрофон записывает звук, поступающий во фронтальную часть капсулы с углом работы в 130 градусов, отсекая посторонние шумы. Поэтому микрофоны с кардиоидой обычно используют для записи вокала в студии. Важно помнить, что такие микрофоны нельзя располагать вблизи динамиков и слишком близко к источнику звука.

Суперкардиоида и гиперкардиоида отличаются более узкой зоной охвата в задней части, угол работы также сужен и составляет 115 и 105 градусов, соответственно. Суперкадиода хорошо изолирует посторонние звуки во фронтальной части, но при этом улавливает их в задней части. У гиперкардиоиды же появляются боковые зоны с минимальным улавливанием звука. Микрофоны с гиперкардиоидой отлично улавливают два источника звука, направления на которые составляют некоторый угол. Микрофоны с суперкадиоидой подойдут для записи одного источника звука в шумной среде, при этом они устойчивы к обратной связи.

Полукардиоида отсекает всё, что расположено сзади микрофона, воспринимая только фронт. При этом по бокам не должно присутствовать источников звука. Идеальная направленность для микрофонов, применяемых на лекциях и конференциях.

Восьмерка — диаграмма, название которой говорит само за себя. Одинаковая чувствительность во фронтальной части и сзади, нулевая – по бокам. Подобные микрофоны чаще всего используются для стереофонической записи, а также дл одновременной записи двух вокалистов.

Некоторые модели микрофонов являются универсальными и их направленность можно переключать.

4. Импеданс или сопротивление микрофона (обозначается буквой Z) влияет на качество передачи звука между микрофоном и предусилителем. Для безупречной работы, рекомендуется подобрать пару «микрофон -предусилитель» так, чтобы входное сопротивление усилителя превышало выходное сопротивление микрофона в 10 раз. Если предусилитель уже есть, подбирайте к нему микрофон, и наоборот, учитывая данную рекомендацию.

Профессиональные микрофоны всегда имеют низкое сопротивление на выходе (Lo-Z), не превышающее 600 Ом, чтобы была возможность передать сигнал без потери качества на расстояния до 100 метров.

5. Максимальный уровень звукового давления (dBSPL) – значение (в дБ) максимальной силы звука, которую микрофон способен передать без потери качества. Это важный параметр для подзвучивания, например, ударных и духовых инструментов.

6. Эквивалентный уровень шума или уровень собственного шума (dB/dBA). Конечно, чем ниже этот параметр, тем лучше. Обычно его значение не выше 30 dBA.

7. Тип питания: фантомное (от усилителя или микшера), батарейки, аккумулятор и т.д.

Особенности применения микрофонов

Очень приближенно применение микрофонов можно разделить на три сферы:

• звукоусиление (концерты, шоу, выступления на сцене),

• студийная запись,

• теле- и радиовещание

Каждая сфера имеет свою специфику и определенные требования к применяемым микрофонам.

Во время выступления на сцене обычно используются сразу несколько микрофонов, поэтому микрофоны подбирают односторонне направленные, чтобы захватить только нужный звук, избежав посторонних шумов и обратной связи. Выбор направленности микрофонов – суперкардиоида и гиперкардиоида. Для каждого источника звука нужен свой микрофон, с индивидуально подобранными параметрами. Чаще всего используются динамические микрофоны в силу их универсальности, доступности и надежности. И хотя существует условное разделение микрофонов на вокальные и инструментальные, они зачастую оказываются универсальными. Однако, некоторые инструменты, например, басовые (контрабас, тромбон, бочка), требуют особой частотной характеристики и для них необходимы специализированные микрофоны. 

Студийная звукозапись обычно осуществляется с конденсаторными микрофонами с их высокой чувствительностью, хотя для записи, например, ударных используют микрофоны динамические. Интересно, что взаимное расположение источника звука и микрофона (расстояние, угол) дают разнообразные эффекты, которые обнаруживаются только на практике. 

Телевизионные студийные микрофоны — однонаправленные, компактные, с беспроводной гарнитурой. Для радиовещания – габаритные, расположенные на стойке, с переключаемой диаграммой направленности и частотным диапазоном, максимально подходящим для передачи речи.

Микрофоны специального назначения

Существуют такие микрофоны, у которых имеется строго определенное предназначение и конкретные задачи, которые он призвать решать. Рассмотрим некоторые из них.

1. Микрофон граничного слоя предназначен для звукоусиления в театре, подзвучивания рояля, с возможностью прикрепить микрофон к крышке инструмента. Особенность его в том, что капсула микрофона расположена над металлической поверхностью, что позволяет предотвратить попадание на диафрагму отраженных волн и, как следствие, фазовых искажений.

2. Стерео – микрофон, особенность которого заключается в наличии сразу двух капсул, ориентированных в противоположных направлениях. Такой микрофон позволяет записывать объемный звук, когда один микрофон может заменить пару или даже тройку микрофонов.

3. Микрофон-пушка предназначен для использования на открытом пространстве, поэтому нашел широкое применение в кинематографе и журналистике. Это конденсаторный микрофон с очень узкой направленностью, он воспринимает звук, идущий только с фронтальной стороны, остальные звуки заглушаются, благодаря фронтальному сдвигу.

Это далеко не все виды микрофонов специального назначения, а лишь основные. Дополнительные функции, такие как возможность переключать диаграмму направленности, изменять уровень выходного сигнала, встроенные фильтры для обрезания низких частот являются приятным бонусом, а иногда и необходимостью для профессиональной работы, но при этом увеличивают не только сложность конструкции микрофона, но и его стоимость.

Выбор микрофона

Правильно подобранный микрофон – залог качественной звукозаписи. Предварительно изучив вышеописанные характеристики, приступаем к выбору модели микрофона.

Во-первых, ставим перед микрофоном задачи и определяемся с областью его применения: караоке (нужна четкость передачи звука), инструментальная или вокальная запись в студии (высокая чувствительность, определенный частотный диапазон), концертное выступление (надежность и устойчивость к внешним условиям). От поставленных задач зависит расстановка приоритетов в характеристиках.

Сценические микрофоны, например, должны отличаться небольшими размерами, эргономичностью и универсальностью. Репортерские – надежностью и способностью выдержать любые погодные условия, узкой направленностью. Студийные музыкальные микрофоны хоть и должны отличаться особой чувствительностью и устойчивостью, но их нужно тоже выбирать по назначению: вокальные или инструментальные.

Не пренебрегайте такой характеристикой микрофона, как его внешний вид, дело не привлекательности устройства, а в комфорте его использования: как микрофон лежит в руке, не скользит ли, нет ли неприятных запахов, торчащих деталей и т. д.

Изучите, что входит в комплект покупаемого микрофона. Это могут быть гарнитура, крепление, ветрозащита и т.д. Да, на качество звука эти милые дополнения не влияют, зато что-то не придется докупать, что тоже приятно. Например, для репортеров обязательным аксессуаром являются ветрозащитный колпачок и удобное крепление.

Выбор микрофона — сложное и важное решение. Иногда опыт правильного подбора микрофонов приходит с годами, как и опыт использования различных методов звукозаписи и подзвучивания. Только практика сделает вас профессионалом, но начинать получать теоретические основы работы с микрофонами можно уже сегодня.

 

Типы и характеристики микрофонов

15 Июня 2018, Пт

Каждый знает, что такое микрофон и для чего он существует. Без него невозможно представить жизнь музыканта, звукорежиссёра, диктора, журналиста и даже радиста. Мы часто видим их вблизи, мы знаем, что они используются для усиления звука нашего музыкального инструмента или голоса на сцене. Но мы не можем утверждать, что знаем о микрофонах все. В этой статье мы кратко опишем наиболее распространенные типы микрофонов, расскажем об их основных характеристиках и особенностях.
Какие же бывают микрофоны?

Конденсаторные и динамические микрофоны

Микрофон — это устройство, преобразующее энергию звуковой волны в электрическую. На практике оно преобразует колебание воздуха (звуковые волны) в колебания электрического тока. На практике он делает то же самое что и вокалист, только с точностью наоборот (не генерирует сигнал, а улавливает и передает его). Разница между разными типами микрофонов заключается в том, как происходит эта операция приема и преобразования звуковой волны в электрическую. В нашей статье мы поговорим о наиболее распространенных типах микрофонов: динамических, конденсаторных и ленточных.

Динамические микрофоны

Динамические микрофоны наиболее распространены чем другие, особенно часто их используют во время живых выступлений. Их работа основана на принципе электромагнитной индукции. Мембрана захватывает звуковые волны, которые приводят катушку в движение, она при движении в магнитном поле (создаваемых магнитом) генерирует изменение тока.

Особенности: динамические микрофоны довольно прочны и надежны, они не особенно страдают от влажности и легко справляются с сильным звуковым давлением. Они также не нуждаются в фантомном питании и доступны по цене (в сравнении с конденсаторными). Однако их частотная характеристика весьма ограничена, а высокие и очень высокие частоты (выше 12000 Гц) – принимаются и обрабатываются очень слабо. Но это не всегда плохо, это может даже помочь вам в некоторых случаях:

• Много посторонних источников звука
• Звук очень громкий
• Много высоких частот в принимаемом сигнале

Самые популярные модели вокальных микрофонов по мнению MusicProfi:

1. Shure SM87A, Shure SM58, Shure Beta58A
2. Beyerdynamic TG V50d s
3. Lewitt MTP 350 CM
4. ElectroVoice RE-20

Конденсаторные микрофоны

Конденсаторный микрофон может записывать звук объемно, чисто и очень детально. Внутри его мы найдем металлическую мембрану, ее пластинки двигаются от колебаний воздуха, преобразуя таким образом звуковую волну в электрический сигнал. Для работы такого типа микрофонов требуется источник дополнительного питания (фантомное питание), который обычно предоставляется микшером или предусилителем, а в некоторых случаях — внутренней батарейкой или аккумулятором.

Особенности: конденсаторные микрофоны, в коллективном воображении, являются типичными «студийными микрофонами». Они более чувствительные, из-за того, могут преобразовывать в электрический сигнал весь звуковой спектр, который может услышать человеческое ухо. Конденсаторные микрофоны обладают такой частотной характеристикой, которая может охватить весь диапазон частот, воспринимаемый нашим слухом, иногда даже идя дальше. Но есть один серьезный недостаток: повышенная чувствительность делает их более уязвимыми к отражениям окружающей среды, воздушным ударам и шумов. Не случайно, конденсаторные микрофоны всегда устанавливаются на специальных держателях (пауках) и закрываться поп-фильтрами.

Будьте осторожны: тот факт, что они более чувствительны, чем динамические, не означает, что они хуже. Мы часто выбираем динамический микрофон (или ленточный) просто потому, что его характеристики лучше подходят для записи в шумных местах и сложных условиях. Если нам нужно получить чистый и детальный звук, богатый тембрально и который откроет нам все нюансы исполнения песни и игры на музыкальном инструменте, в таком случае конденсаторный микрофон — лучший выбор!

Напротив, если нам нужно записать звук с гитарного усилителя, громкий голос или взять интервью на улице – наш выбор динамический микрофон.

Топ конденсаторных микрофонов: 

1. Neumann U87 и все из TLM серии,
2. AKG C414, C-1000
3. RODE NT2
4. SHURE KSM44ASL
5. Electro-Voice RE 20
    

Ленточные микрофоны

Ленточные микрофоны, как и динамические, используют принцип индукции. В них движущийся элемент состоит из металлического тонкого листика, сложенного гармошкой. Ленточные микрофоны, в отличие от динамических собратьев, чувствительны с обеих сторон капсулы, именно по этой причине, их диаграмма направленности имеет форму восьмерки.

Ленточные микрофоны имеют очень богатую историю создания и использования: в начале прошлого века они широко использовались для воспроизведения и записи звука. Создание конденсаторного микрофона отодвинуло ленточные модели на второй план. Несмотря на это, они все еще используются в студиях звукозаписи.

Особенности: довольно ограниченная частотная характеристика, но их кривая очень схожа с кривой нашего слухового аппарата. По мере повышения частоты звуковой волны, чувствительность данного типа микрофонов уменьшается, из-за этого эффекта в конечном итоге мы получаем очень естественный и приятный для нашего уха звук. Благодаря этой особенности их можно использовать для записи электрогитар (высокие частоты будут мягче и приятнее слуху).

Самые известные ленточные микрофоны:

1. SHURE KSM353/ED
2. Beyerdynamic M160, M130 и M260
3. sE Electronics SE X1
4. MXL R77-L

Диаграммы направленности микрофонов

Мы кратко рассмотрели, с какими типами микрофонов мы будем работать чаще всего на выступлениях или в студии. Теперь давайте рассмотрим другой фундаментальный аспект: диаграммы направленности микрофонов, то есть режимы записи звуков в пространстве. Поехали!

Кардиоида

Эта диаграмма направленности берет свое название от характерной формы его диаграммы, которая немного напоминает форму сердца. Микрофон с кардиоидным рисунком записывает звук, который поступает в фронтальную часть капсулы. Это особенность позволяет использовать их для записи вокала в прямом эфире и на студии, поскольку она дает возможность нам сосредоточить внимание на источнике звука снизив влияние посторонних звуков и шумов. Именно поэтому для избежания побочных эффектов, кардиоидный микрофон никогда не используются вблизи колонок и громкоговорителей.

ИНТЕРЕСНО! Многие кардиоидные микрофоны часто имеют «порты» в задней части капсулы, созданные специально для оптимизации направленности микрофона. Держа микрофон слишком близко к источнику звука, мы рискуем сделать наш микрофон всенаправленным, рискуя вызвать эффект Ларсена.

Суперкардиоида и Гиперкардиоида

Эти две диаграммы направленности мы объединили в одну группу по причине того, что они очень похожи своим рисунком. Это один из вариантов кардиоидного рисунка, в котором фронтальная часть усиливается в ущерб повышения чувствительности тыла. Прекрасным примером микрофона с суперкардиоидной диаграммой является Shure Beta 58. 58-й отлично снимает звук, если он расположен между двумя источниками под углом в 45 градусов. Таким образом, источники звука направлены в области низкой чувствительности микрофона, позволяя записать больше пространства. Если источник находится перед микрофоном, то лучше выбрать классическую кардиоиду (к примеру, Shure SM-58), который будет иметь преимущество в данной ситуации, так как сконцентрируется на одной звуковой волне.

Всенаправленный

Микрофоны с этой диаграммой направленности имеет охват звука в 360°. Они используются для записи звуков живой природы, а также для стерео записи.

Восьмерка

Как легко понять из названия, микрофоны с диаграммой направленности в форме восьмерки принимают звук только спереди и сзади и почти нечувствительны по бокам.