Устройство и технические параметры микрофонов




НазваниеУстройство и технические параметры микрофонов
страница1/22
Дата публикации14.03.2013
Размер1.83 Mb.
ТипДокументы
vbibl.ru > Физика > Документы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22
Микрофоны.

Устройство и технические параметры микрофонов.



Без всякого сомнения, микрофон является самым известным и распространенным видом "созидающего" аудиооборудования. Даже люди, бесконечно далекие от аудиотехнологии и не имеющие никакого представления об аудиотехнике, знают, как выглядит микрофон и для чего он нужен. Да и по возрасту это наиболее почтенный прибор - он существовал уже тогда, когда еще не было ни усилителей, ни громкоговорителей, не говоря уже о других компонентах звукового тракта.

Как и положено ветерану, он весьма консервативен - в отличие, к примеру, от цифровых систем, множащихся как грибы и имеющих почти такой же срок жизни, многие удачные модели микрофонов выпускаются десятилетиями с минимальными изменениями.

Поскольку микрофон напрямую сопрягается с человеком, он "одушевляется" им, как никакой другой прибор. Каких только эпитетов не услышишь от звукорежиссеров и артистов в отношении микрофонов! И вообще отношение к микрофону больше напоминает отношение к музыкальному инструменту, чем к техническому прибору. За редкими экземплярами охотятся как за скрипками Страдивари или гитарами Рамиреса.

Однако при всей индивидуальности и характерности микрофон - это прибор, имеющий целый ряд нормируемых параметров, по которым сравнивают и оценивают различные типы и модели. Это технические, акустические и электрические параметры. Количество их ограничено стандартами (например, ГОСТ 6495-84), поэтому о звучании микрофонов по ним можно судить только в самых общих чертах.

Вопрос о классификации микрофонов не так прост, как может показаться.

Они различаются:

- по принципу преобразования звуковой энергии в электрическую (механо-электрические характеристики);

- по принципу воздействия звука на диафрагму (механо-акустические характеристики);

- по принципу зависимости выходного сигнала от пространственной ориентации (характеристики направленности);

- по принципу включения в аудио тракт (коммутационные характеристики).

К тому же, микрофон, сочетая в себе вышеназванные принципы в самой разной комбинации, может еще и иметь разный дизайн и предназначение - ручной, подвесной, петличный, накамерный, прикрепляемый к музыкальному инструменту, настольный и т.д.

С точки зрения механо-электрического принципа выбор невелик - в настоящее время используются только динамические и конденсаторные микрофоны. Все прочие не находят применения в профессиональной практике.
Устройство динамического микрофона аналогично устройству динамического громкоговорителя (поэтому последние часто используются и в качестве микрофона - в рациях, переговорных устройствах, то есть там, где компактность важнее качества звука). Диафрагма динамического микрофона связана с катушкой, находящейся в зазоре вокруг магнита. (Рис. 1). Продольные колебания прилегающего воздуха смещают диафрагму с катушкой относительно постоянного магнитного поля, что приводит к появлению на концах катушки переменного электрического напряжения, амплитуда и частота которого пропорциональны силе и частоте звука, воздействующего на диафрагму.
В конденсаторном микрофоне звук воздействует на мембрану, являющуюся одной из обкладок конденсатора. (Рис. 2). Этот конденсатор включен в последовательную цепь с источником постоянного тока. При звуковом воздействии на мембрану она начинает колебаться, вызывая изменение емкости, которое, в свою очередь, превращает постоянное напряжение источника в переменное. В силу ряда особенностей использования конденсатора в качестве электроакустического преобразователя конденсаторный микрофон всегда снабжается специальным усилителем, согласующим выход микрофона с входом нагрузки. (Действительно, предложение включить конденсатор на вход усилителя низкой частоты вызовет у инженера-электронщика неадекватную реакцию).

Большинство микрофонных предусилителей являются транзисторными. Однако существует ряд дорогих студийных моделей с ламповыми усилителями. Их неточно называют "ламповыми микрофонами". Лампа используется здесь только с целью добиться так называемого "лампового звука", ценимого аудиофилами.

Конденсаторные микрофоны делятся на микрофоны с большой диафрагмой и с малой. Первые в силу размеров, дизайна и изрядной цены используются только в студии, вторые более универсальны.

Особой разновидностью конденсаторного микрофона является электретный микрофон, у которого пластины конденсатора, изготовленные из специального материала, постоянно заряжены и не требуют источника напряжения. Этот источник в электретных микрофонах все же имеется, но только для питания микрофонного усилителя, который так же необходим в электретных микрофонах, как и в обычных конденсаторных микрофонах.

Большинство современных конденсаторных микрофонов используют постоянное напряжение 48 В, которое подается от специального источника питания, либо с микшерного пульта, имеющего функцию так называемого "фантомного питания". Многие профессиональные видеокамеры также имеют возможность подачи фантомного питания для того, чтобы использовать в видеосъемке внешние конденсаторные микрофоны.

С точки зрения механо-акустических характеристик, в микрофонах-приемниках давление звуковой волны воздействует на одну, фронтальную сторону диафрагмы, в приемнике градиента давления (разности) - на обе стороны. Различие в устройстве акустических приемников сказывается, в основном, на их пространственных характеристиках. По принципу устройства микрофоны делятся на приемники давления и приемники градиента давления.

С точки зрения пространственных характеристик микрофоны делятся, прежде всего, на направленные и ненаправленные. Направленность определяется как изменение чувствительности микрофона при перемещении источника звука неизменной интенсивности относительно оси, перпендикулярной плоскости диафрагмы. Естественно, что наиболее чувствителен микрофон именно по этой оси. Однако поведение микрофона по мере отклонения источника от этой оси различно:

- в случае если чувствительность меняется очень слабо, микрофон является ненаправленным, и его характеристика направленности графически изображается в виде круга (Рис. 3);

- если чувствительность в пределах фронтальной полусферы меняется мало, а чувствительность со стороны тыльной полусферы резко падает, микрофон является односторонненаправленным. Поскольку график характеристики направленности напоминает сердце ("крендель"), то такой микрофон называется кардиоидным (Рис. 4);

- если у кардиоидного микрофона чувствительность при отклонении от оси сильно ослабляется, образуя вытянутую кардиоиду ("грушу"), это суперкардиоидный микрофон (Рис. 5);

- в случае резкого падения чувствительности микрофона при отклонении от оси, этот микрофон является гиперкардиоидным, или остронаправленным;

- Существуют также двусторонненаправленные микрофоны, график характеристики которых представляет собой "восьмерку".

При этом следует учитывать, что характеристики направленности сильно зависят от соотношения длины волны и размеров микрофона, то есть от частоты звука. В отношении низких частот направленность микрофонов проявляется меньше, в отношении высоких - больше. Собственно, такими же свойствами обладает и "самый главный микрофон" - человеческое ухо.

С точки зрения способов коммутации микрофоны делятся на традиционные проводные и радиомикрофоны. Радиомикрофон представляет собой "комбайн" из микрофонной головки и передатчика (трансмиттера) в одном корпусе и приемника (ресивера). Петличные радиомикрофоны состоят их двух частей: самого микрофона, закрепленного на лацкане, воротнике и т.п., и соединенного с ним скрытым кабелем передатчика, находящегося на поясе, в кармане и т.п.

Радиомикрофоны создаются на базе стандартных микрофонных головок (капсюлей), поэтому их акустические характеристики практически идентичны базовым проводным аналогам. (Рассмотрению вопроса о принципах и системах FM-передачи, используемой в радиомикрофонной связи, и радиомикрофонам вообще, был посвящен обзор в четвертом номере журнала за 1999 год).

Параметры микрофонов охватывают ряд характеристик, отраженных, как правило, в их технической документации.

Это, прежде всего, номинальный диапазон частот, в котором сигнал на выходе микрофона может быть зарегистрирован. Чем он шире, тем выше класс микрофона.

Тесно связана с номинальным диапазоном частот неравномерность частотной характеристики, то есть разность между максимальной и минимальной чувствительностью микрофона в пределах номинального диапазона частот. Чем меньше неравномерность и ровнее кривая чувствительности, тем лучше микрофон.

^ Чувствительность микрофона - 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 в условиях действия прямой звуковой волны (так называемое "свободное поле") и на частоте 1000 Гц. Чувствительность конденсаторных микрофонов значительно выше чувствительности динамических.

Смысл такого параметра, как перепад чувствительности "фронт/тыл", ясен из названия. Его значение различно для разных типов направленности микрофонов.

Тесно связаны между собой такие параметры, как выходное сопротивление и сопротивление нагрузки, выраженные в Омах и измеряемые так же, как правило, на частоте 1000 Гц. При этом сопротивление нагрузки должно быть в несколько раз больше, чем выходное сопротивление (не меньше, чем в 3 раза).

Следует отличать чувствительность от уровня чувствительности, зависящего от номинального сопротивления нагрузки.

Стандартный уровень чувствительности выражается в децибелах (дБ) и отражает уровень мощности, развиваемой микрофоном в номинальную нагрузку при давлении в один паскаль. При этом, чем меньше сопротивление нагрузки (и, стало быть, выходное сопротивление микрофона), тем выше уровень чувствительности микрофона.

^ Предельное звуковое давление измеряется в диапазоне средних частот и указывает, при каком уровне гармоники превысят 0,5%. Для профессиональных микрофонов это число достигает гигантского значения - до 140 дБ.

^ Уровень собственных шумов микрофона определяется как уровень эквивалентного звукового давления при отсутствии воздействующего звукового сигнала, и измеряется в децибелах. Чем ниже значение этого параметра, тем, естественно, лучше. Для профессиональных микрофонов он составляет 20 дБ и менее.

^ Динамический диапазон микрофона - это разность между двумя предыдущими параметрами.

Не нормируется и не указывается в документации такой параметр, как отношение сигнал/шум. Но на практике его вычисляют, вычитая из уровня 94 дБ значение уровня собственных шумов микрофона.

Техническая документация на микрофоны может содержать и дополнительные параметры - это зависит от производителя. Но паспорт профессионального микрофона должен содержать графики его испытаний - кривые частотной характеристики и характеристики направленности.

От общих понятий перейдем к конкретным конструктивным решениям.

Микрофоны, в зависимости от своего предназначения, могут быть ручными, закрепляемыми на стойках и растяжках, петличными, настольными, накамерными и т.д.

Рассмотрим, как отличия в конструктивном исполнении зависят от функционального предназначения.

Большинство микрофонов должно использоваться как в студии, так и в "живой" (live) работе (концерт, театр, репортаж и т.п.) Поэтому ручной микрофон - самый распространенный тип. Сама микрофонная головка, или капсюль, располагается в верхней части, и может иметь форму шара или близкую к ней. Для удержания микрофона в руке головка прикреплена к рукоятке цилиндрической формы, на конце которой имеется разъем (как правило, типа XLR) для подключения кабеля. Если микрофонная головка маленького размера, то микрофон может иметь форму цилиндра. Ручные микрофоны обычно являются односторонненаправленными - кардиоидными, а в случае необходимости улучшенной помехозащищенности - суперкардиоидными.

Если микрофон не предполагается держать в руке, его форма может быть любой - куб, шар, пуля, ромб и др. Такой микрофон имеет встроенное крепление - зажим или резьбу - для установки на стойке, шарнире, гибком шланге, головной гарнитуре (пара "наушники-микрофон"). Дорогие студийные микрофоны могут вообще не иметь крепежных приспособлений, так как их подвешивают на специальных резиновых растяжках, чтобы акустически изолировать микрофон от пола и стойки.

Характеристика направленности "неручных" микрофонов может быть как односторонней (разной степени остроты), например, у микрофонов, прикрепляемых к музыкальным инструментам, так и ненаправленной - например, микрофонов "общего пространства зала" (ambience).

Большую популярность на радио и телевидении завоевали сравнительно новые типы микрофонов - настольный (планшет-"таблетка") и петличный. Планшетный микрофон, используемый иногда и в театре (уже как напольный), представляет собой плоскую или чуть выпуклую пластину с большой мембраной и разъемом на торце. Благодаря ненаправленной характеристике (точнее, он чувствителен в пределах полусферы) этого микрофона достаточно, чтобы снимать звук со всех участников "круглого стола" и других подобных программ.

Петличные микрофоны, т.н. "лавалье", имеют очень миниатюрную, но высокочувствительную головку и закрепляются, как и следует из названия, на одежде с помощью зажима-прищепки. В связи с тем, что их ось наибольшей чувствительности не может быть направлена прямо на говорящего, петличные микрофоны почти всегда ненаправленные. Часто они снабжены встроенными фильтрами низких частот, ведь одежда - не лучшее место для крепления микрофона.

Применяемые в репортажной видеосъемке (ENG) накамерные микрофоны, как правило, конденсаторные и остронаправленные. Это связано с тем, что микрофон должен брать звук точно с того места, куда направлен объектив, и не воспринимать звуки, приходящие от источника вне кадра. Во многих камерах имеется переменное усиление, управляемое трансфокатором по принципу "ближе-громче", "дальше-тише", хотя данная функция относится уже не к собственно микрофону, а к видеокамере.

Говоря о характеристиках направленности микрофонов, следует учитывать, что многие профессиональные микрофоны имеют переключаемую направленность. Это достигается сборкой микрофона из нескольких капсюлей, так расположенных акустически и так соединенных электрически, что при разных вариантах их включения меняется характеристика направленности микрофона - от ненаправленной до остронаправленной и двусторонненаправленной. Переключатель обычно расположен на корпусе микрофона, но бывает и дистанционное управление - с блока питания, расположенного около микшерного пульта.

В некоторых микрофонах 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.

Помимо переключателей направленности, во многих микрофонах, особенно ручных для "живой" работы, имеются фильтры низких частот, а также переключатели частотной характеристики: ровная, с завалом низких, с подъемом высоких. Это сделано для удобства и быстроты коррекции частотной характеристики самим исполнителем. В студийной практике этими функциями микрофона обычно не пользуются. Вместо них в студийных микрофонах часто имеется аттенюатор на 10 дБ, защищающий тракт при очень сильных сигналах.

Почти общепринятым стандартом стало наличие на ручных микрофонах кнопки-выключателя. Как показывает практика, ничего, кроме конфузов и проблем, эта кнопка звукорежиссеру не приносит. Нередки случаи, когда уходящий со сцены артист выключает микрофон, а идущий следом об этом и не подозревает. Некоторые фирмы идут еще дальше - устанавливая выключатель, они при этом снабжают микрофон еще и… устройством блокировки этого выключателя. Поистине, эти бы усилия да направить на улучшение звука...

Любой микрофон, дорогой или не очень, великолепно звучащий или так себе, - сложный и хрупкий прибор. Вывести его из строя или испортить звук ничего не стоит. Поэтому производители снабжают микрофоны различными устройствами защиты. Прежде всего, это плетеная проволочная сетка, предохраняющая капсюль и диафрагму от прямого механического повреждения - удара, царапанья и т.п. Под сеткой устанавливается тканевый экран, защищающий микрофон, прежде всего от слюны. Поверх микрофонной головки обычно надевается еще и съемный поролоновый экран-колпачок. В репортажной радио - и видеопрактике часто используют, особенно с микрофонами-"пушками", экран из мехового ворса, гасящий задувания ветра в микрофон. В студийной практике микрофоны защищают специальной рамочкой с натянутым тонким поролоновым листом.

Микрофон является самым слабым источником сигналов. Поэтому эти сигналы в наибольшей степени подвержены искажениям и зашумлениям от внешних электромагнитных полей. Единственным средством защиты микрофонного сигнала, особенно при длинных линиях, может быть симметричный (балансный) провод, у которого аудиосигнал идет по внутренним проводам, закрытым экранной оплеткой. Присоединяемый к корпусу пульта или усилителя, экран защищает слабый микрофонный сигнал от сопоставимых по уровню внешних наводок.

Все эти сведения, казалось бы, очевидны и общеизвестны, однако плохая или неправильная экранировка, не говоря уже о ее отсутствии - главный источник проблем, как в студии, так и в звукоусилении.

Коммутация современных профессиональных микрофонов фактически унифицирована - это симметричный разъем XLR (Canon). Встречавшиеся ранее разъем DIN и нестандартные отечественные ушли в прошлое. Для правильной коммутации микрофонов необходимо, чтобы контактный стержень (пин) 1 был присоединен к экрану кабеля и корпусу микрофона, контакт 2 - к плюсу ("горячий"), контакт 3 - к минусу ("холодный").

При многомикрофонной работе (более одного микрофона) следует сразу проконтролировать их синфазность, то есть совпадение полярности. Даже лучшие профессиональные микрофоны от одной фирмы не гарантируют автоматической синфазности. Проверить ее несложно - при поочередном введении фейдеров пульта громкость должна возрастать. Разумеется, на все микрофоны воздействует один источник звука. Не проверивший синфазность перед сессией звукорежиссер может быть наказан выбрасыванием записи на помойку!
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Устройство и технические параметры микрофонов iconЗадачи, которые ставятся перед звукорежиссером в процессе записи...
В художественных и технологических целях используются также другие технические средства: ревербераторы, эквалайзеры, авторегуляторы...

Устройство и технические параметры микрофонов icon2. Технические характеристики
Настоящий паспорт устанавливает основные технические параметры и характеристики аппарата для воздушно- плазменной резки металлов...

Устройство и технические параметры микрофонов iconАнализатор качества гсм ак-3
Настоящий паспорт удостоверяет гарантированные изготовителем параметры и технические характеристики прибора “Анализатор ак-3”

Устройство и технические параметры микрофонов iconАнализатор качества гсм ак-4
Настоящий паспорт удостоверяет гарантированные изготовителем параметры и технические характеристики прибора “Анализатор ак-4”

Устройство и технические параметры микрофонов iconАнализатор качества гсм ак-12
Настоящий паспорт удостоверяет гарантированные изготовителем параметры и технические характеристики прибора “Анализатор ак-12”

Устройство и технические параметры микрофонов iconРуководство по эксплуатации Устройство и управление
Защищайте устройство от воды. Если вода попала в устройство, извлеките аккумулятор и прекратить использовать его немедленно

Устройство и технические параметры микрофонов iconБеседа и обмен мгновенными сообщениями
Параметры печати для наилучших результатов используйте следующие параметры печати: размер бумаги: стандартный (A4) (21 x 29,7 см)...

Устройство и технические параметры микрофонов iconPszApplicationName и pszCommandLine
Параметры psaProcess, psaThread и blnheritHandles. Параметры psaProcess и psaThread определяют нужные атрибуты. В эти параметры можно...

Устройство и технические параметры микрофонов iconТехнические характеристики основных типов грузовых автомобилей. Основные параметры
Дополнительные: особенности различных типов а/м, их специфика, области применения и т п

Устройство и технические параметры микрофонов iconПроекта, краткое описание предыдущих работ исполнителей по тематике проекта
Основные технические параметры, определяющие количественные, качественные и стоимостные характеристики продукции (в сопоставлении...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница