Основные типы микрофонов, информация. Опции

[Strej Film]

Основные типы микрофонов

1. Динамические микрофоны

Простейший микрофон, постоянно используемый в телепроизводстве, по существу представляет собой миниатюрный электрогенератор. Как в динамо-машине электростанции, в динамическом микрофоне имеется катушка провода, подвешенная в магнитном поле. Катушка укреплена на мембране из пластика или фольги. Звуковые волны вызывают колебания мембраны, катушка движется в поле и (вспомним школьный курс физики) вызывает электричество.

Электричество получается путем прямого преобразования звукового давления, и для того чтобы обеспечить приемлемый по величине сигнал, это давление должно быть довольно высоким. Динамические микрофоны не столь чувствительны, как конденсаторные (второй тип микрофона, широко используемый в телепроизводстве), и вырабатываемого ими напряжения недостаточно для подключения к камкодеру напрямую. Зато благодаря простоте механической конструкции и довольно высокой прочности они меньше подвержены воздействию влаги и колебаний температуры, а прямое преобразование звука означает отсутствие искажений и электронного шума. Обычно такие микрофоны малочувствительны к посторонним звукам, которые возникают при их перемещении, что особенно важно для записи интервью.

Динамический микрофон по своему устройству очень похож на обычный головной телефон (как электрогенератор похож на электродвигатель). Собственно говоря, головной телефон можно подсоединить к чувствительному микшерному входу и использовать в качестве аварийного угольного микрофона. Работая инженером на радиостанции, я иногда подшучивал над диктором, используя обратный эффект: что-нибудь шептал в интерком, предварительно подключенный к студийному микрофону. И микрофон, действуя в этом случае в качестве телефона, вдруг произносил: "Фу! Ты наелся чеснока!".


2. Конденсаторные микрофоны

Конденсаторные микрофоны чаще используются в кино- и видеопроизводстве. Им не нужны большие магниты, значит, они могут быть легкими и компактными, что важно для кулонного микрофона или устройств, подвешиваемых на журавле. По сравнению с динамическими высококачественные конденсаторные микрофоны более чувствительны к слабым звукам и их изготовление обходится дешевле, поэтому они обычно применяются в недорогих комплексных системах.

В конденсаторном микрофоне звук не преобразуется в электричество, а модулирует напряжение, вырабатываемое отдельным источником. Металлизированная электрически заряженная пластиковая мембрана устанавливается вблизи жесткой пластины. Когда под действием звука мембрана колеблется, с нее на пластину поступает микроскопический, но переменный поток электронов. Поскольку этот сигнал слишком слаб, чтобы посылать его на запись (он потухает при прохождении даже через короткий кабель), в самом микрофоне устанавливается небольшой предусилитель.

Диафрагма от источника питания предусилителя заряжается до пары сотен вольт. Это обеспечивает высокую чувствительность микрофона (или, что то же самое, очень низкие собственные шумы), и такая конструкция считается предпочтительной для высококачественных студийных и подвесных микрофонов. Но сообщить заряд небольшому предмету можно не только электрическим, но и химическим способом - подобно тому, как изготавливают статически заряженные тампоны для удаления пыли. Так был создан вездесущий электретный конденсаторный микрофон, который можно найти практически где угодно, от сотового телефона до кинокамеры. Миниатюрные электретные кулонные микрофоны бывают настолько маленькими, что их почти невозможно увидеть невооруженным глазом. Полноразмерные электретные микрофоны (стоимостью $75 - 500 в зависимости от конструкции и диаграммы направленности) хорошо подходят в качестве подвесных устройств при видеосъемке.

Все конденсаторные микрофоны нуждаются в питании для предусилителя, но способы подачи этого питания различны и несовместимы друг с другом.

Если у камеры имеется микрофонный вход в виде мини-гнезда, то низкое постоянное напряжение может подаваться непосредственно на звуковую мембрану. При этом могут возникать искажения сигнала микрофонного уровня, поступающего с микшера или радиоприемника. В таком случае необходим адаптер - с блокирующей емкостью или трансформаторный (последний также обеспечивает сбалансированное подключение). Кстати, термины "конденсатор" и "емкость" в электронике означают одно и тоже, но первый чаще относится к микрофонам, а второй - к элементам схем. Полноразмерные студийные микрофоны питаются либо от встроенной батареи, либо по методу "фантомного питания", когда низкое постоянное напряжение подается сразу на оба провода симметричного звукового кабеля, а второй полюс подключается к его экранной оплетке.

Динамический микрофон, который не нуждается в питании, вообще не почувствует фантомную запитку (конечно, в том случае, если он правильно подключен по симметричной схеме; при неправильном подключении напряжение может повредить микрофон, так что лучше отключать фантомную запитку, если в ней нет особой необходимости).

Миниатюрные электретные петличные микрофоны имеют встроенную батарею в соединительной вилке или используют фантомное питание. При подключении в беспроводных системах они питаются от батареи передатчика.

При первой подаче напряжения конденсаторный микрофон может издать громкий хлопок, поэтому при замене батареи и подключении микрофона к источнику фантомного питания регулятор громкости рекомендуется отключать.


3. Микрофоны других типов

Для записи дикторского текста иногда может применяться ленточный микрофон. Он основан на том же принципе, что и динамический, но не имеет мембраны. Вместо нее используется маленькая полоска фольги, подвешенная в сильном поле и приводимая в движение непосредственно звуковой волной. Благодаря такой конструкции ленточный микрофон точнее передает звуки, особенно не слишком слабые, такие как речь, и поэтому хорошо подходит для речевого вещания. Но эти устройства почти никогда не применяются при видеосъемке: они слишком тяжелы для ручной штанги и не очень чувствительны. А кроме того, сильный ветер может сбить ленту с правильного положения, что потребует дорогостоящего ремонта.

В пьезоэлектрическом микрофоне на мембране укреплена кристаллическая или керамическая пластинка, которая вырабатывает электрическое напряжение при изгибе, а принцип действия угольного микрофона основан на электропроводном устройстве порошка угля, находящегося под давлением.

Эти два типа микрофонов отличаются невысокой точностью передачи звука и большим уровнем шума, поэтому они почти вышли из употребления; вместо них применяются дешевые электретные микрофоны.

Jay Rose ([email protected])

[Strej Film]

Основные типы микрофонов

1. Динамические микрофоны

Простейший микрофон, постоянно используемый в телепроизводстве, по существу представляет собой миниатюрный электрогенератор. Как в динамо-машине электростанции, в динамическом микрофоне имеется катушка провода, подвешенная в магнитном поле. Катушка укреплена на мембране из пластика или фольги. Звуковые волны вызывают колебания мембраны, катушка движется в поле и (вспомним школьный курс физики) вызывает электричество.

Электричество получается путем прямого преобразования звукового давления, и для того чтобы обеспечить приемлемый по величине сигнал, это давление должно быть довольно высоким. Динамические микрофоны не столь чувствительны, как конденсаторные (второй тип микрофона, широко используемый в телепроизводстве), и вырабатываемого ими напряжения недостаточно для подключения к камкодеру напрямую. Зато благодаря простоте механической конструкции и довольно высокой прочности они меньше подвержены воздействию влаги и колебаний температуры, а прямое преобразование звука означает отсутствие искажений и электронного шума. Обычно такие микрофоны малочувствительны к посторонним звукам, которые возникают при их перемещении, что особенно важно для записи интервью.

Динамический микрофон по своему устройству очень похож на обычный головной телефон (как электрогенератор похож на электродвигатель). Собственно говоря, головной телефон можно подсоединить к чувствительному микшерному входу и использовать в качестве аварийного угольного микрофона. Работая инженером на радиостанции, я иногда подшучивал над диктором, используя обратный эффект: что-нибудь шептал в интерком, предварительно подключенный к студийному микрофону. И микрофон, действуя в этом случае в качестве телефона, вдруг произносил: "Фу! Ты наелся чеснока!".


2. Конденсаторные микрофоны

Конденсаторные микрофоны чаще используются в кино- и видеопроизводстве. Им не нужны большие магниты, значит, они могут быть легкими и компактными, что важно для кулонного микрофона или устройств, подвешиваемых на журавле. По сравнению с динамическими высококачественные конденсаторные микрофоны более чувствительны к слабым звукам и их изготовление обходится дешевле, поэтому они обычно применяются в недорогих комплексных системах.

В конденсаторном микрофоне звук не преобразуется в электричество, а модулирует напряжение, вырабатываемое отдельным источником. Металлизированная электрически заряженная пластиковая мембрана устанавливается вблизи жесткой пластины. Когда под действием звука мембрана колеблется, с нее на пластину поступает микроскопический, но переменный поток электронов. Поскольку этот сигнал слишком слаб, чтобы посылать его на запись (он потухает при прохождении даже через короткий кабель), в самом микрофоне устанавливается небольшой предусилитель.

Диафрагма от источника питания предусилителя заряжается до пары сотен вольт. Это обеспечивает высокую чувствительность микрофона (или, что то же самое, очень низкие собственные шумы), и такая конструкция считается предпочтительной для высококачественных студийных и подвесных микрофонов. Но сообщить заряд небольшому предмету можно не только электрическим, но и химическим способом - подобно тому, как изготавливают статически заряженные тампоны для удаления пыли. Так был создан вездесущий электретный конденсаторный микрофон, который можно найти практически где угодно, от сотового телефона до кинокамеры. Миниатюрные электретные кулонные микрофоны бывают настолько маленькими, что их почти невозможно увидеть невооруженным глазом. Полноразмерные электретные микрофоны (стоимостью $75 - 500 в зависимости от конструкции и диаграммы направленности) хорошо подходят в качестве подвесных устройств при видеосъемке.

Все конденсаторные микрофоны нуждаются в питании для предусилителя, но способы подачи этого питания различны и несовместимы друг с другом.

Если у камеры имеется микрофонный вход в виде мини-гнезда, то низкое постоянное напряжение может подаваться непосредственно на звуковую мембрану. При этом могут возникать искажения сигнала микрофонного уровня, поступающего с микшера или радиоприемника. В таком случае необходим адаптер - с блокирующей емкостью или трансформаторный (последний также обеспечивает сбалансированное подключение). Кстати, термины "конденсатор" и "емкость" в электронике означают одно и тоже, но первый чаще относится к микрофонам, а второй - к элементам схем. Полноразмерные студийные микрофоны питаются либо от встроенной батареи, либо по методу "фантомного питания", когда низкое постоянное напряжение подается сразу на оба провода симметричного звукового кабеля, а второй полюс подключается к его экранной оплетке.

Динамический микрофон, который не нуждается в питании, вообще не почувствует фантомную запитку (конечно, в том случае, если он правильно подключен по симметричной схеме; при неправильном подключении напряжение может повредить микрофон, так что лучше отключать фантомную запитку, если в ней нет особой необходимости).

Миниатюрные электретные петличные микрофоны имеют встроенную батарею в соединительной вилке или используют фантомное питание. При подключении в беспроводных системах они питаются от батареи передатчика.

При первой подаче напряжения конденсаторный микрофон может издать громкий хлопок, поэтому при замене батареи и подключении микрофона к источнику фантомного питания регулятор громкости рекомендуется отключать.


3. Микрофоны других типов

Для записи дикторского текста иногда может применяться ленточный микрофон. Он основан на том же принципе, что и динамический, но не имеет мембраны. Вместо нее используется маленькая полоска фольги, подвешенная в сильном поле и приводимая в движение непосредственно звуковой волной. Благодаря такой конструкции ленточный микрофон точнее передает звуки, особенно не слишком слабые, такие как речь, и поэтому хорошо подходит для речевого вещания. Но эти устройства почти никогда не применяются при видеосъемке: они слишком тяжелы для ручной штанги и не очень чувствительны. А кроме того, сильный ветер может сбить ленту с правильного положения, что потребует дорогостоящего ремонта.

В пьезоэлектрическом микрофоне на мембране укреплена кристаллическая или керамическая пластинка, которая вырабатывает электрическое напряжение при изгибе, а принцип действия угольного микрофона основан на электропроводном устройстве порошка угля, находящегося под давлением.

Эти два типа микрофонов отличаются невысокой точностью передачи звука и большим уровнем шума, поэтому они почти вышли из употребления; вместо них применяются дешевые электретные микрофоны.

Jay Rose ([email protected])

[Strej Film]

Радиомикрофоны создаются на базе стандартных микрофонных головок (капсюлей), поэтому их акустические характеристики практически идентичны базовым проводным аналогам. Рассмотрение вопроса о принципах и системах FM-передачи, используемой в радиомикрофонной связи, выходит за рамки данной статьи. Практикам же необходимо учитывать, что одновременная работа нескольких радиомикрофонов может вызвать взаимные помехи. В случае, когда необходимо все-таки использовать большое число радиомикрофонов, следует обращаться к моделям, снабженным специальной функцией отстройки от помех, которую имеют далеко не все системы.

Параметры микрофонов охватывают ряд характеристик, как правило, отраженных 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, т.е. 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, выражаемые в омах и измеряемые также, 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 1 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 общего изучения абстрактного микрофона 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.