Микрофоны, их типы, основные технические характеристики, назначение. Особенности применения в журналистике

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 гурманами-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 постоянного тока. Но 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.

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 внешних конденсаторных микрофонов.

С точки зрения акустико-механических принципов устройства микрофонов они делятся  на приемники давления и приемники градиента давления.

В микрофонах-приемниках давления звуковая волна воздействует на одну, фронтальную сторону диафрагмы, в приемнике градиента давления (разности) - на обе стороны. Различие в устройстве акустических приемников сказывается прежде всего на их пространственных характеристиках.

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 на 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;  
• 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;  
• если у кардиоидного микрофона чувствительность при отклонении от оси сильно ослабляется, образуя вытянутую кардиоиду ("грушу"), это суперкардиоидный микрофон;  
• в случае резкого падения чувствительности микрофона при отклонении от оси микрофон является гиперкардиоидным, или остронаправленным.

Существуют  двусторонненаправленные микрофоны, график которых представляет собой "восьмерку". При этом следует учитывать, что характеристики направленности сильно зависят от соотношения длины волны и размеров микрофона, т.е. 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. Радиомикрофоны представляют собой "комбайн" из микрофонной головки и передатчика в одном корпусе и приемника. 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. 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.  

3. Характеристики микрофонов.

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.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Специфика использования  различных видов  микрофонов. Использование микрофонов в журналистике.

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 используются 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 неизменного диаметра. Ручные микрофоны обычно являются односторонне-направленными - кардиоидами, а в случае необходимости улучшенной помехозащищенности - суперкардиоидами.

Если  микрофон не предполагается держать  в руке, его форма может быть любой - куб, шар, ромб и другой. Такой микрофон имеет встроенное крепление - зажим, 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 внутри специальных резиновых растяжек, чтобы акустически изолировать микрофон от пола и стойки.

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

Большую популярность на радио и телевидении  завоевали сравнительно новые типы микрофонов - настольные (планшет - "таблетка") и петличные. 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) этот микрофон часто используют на публицистических программах типа "разговор за круглым столом", потому что одного микрофона достаточно, чтобы воспринимать звук от всех участников.

Петличные микрофоны, так называемые "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 собственно уже не к 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, расположенных акустически и соединенных электрически таким образом, 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 от 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 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. Некоторые фирмы идут еще дальше - устанавливая выключатель, они снабжают микрофон еще и устройством блокировки этого выключателя! Вот, если бы эти усилия 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. Неслучайно производители  снабжают микрофоны различными устройствами защиты. Плетеная проволочная сетка предохраняет 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 экран из мехового ворса, особенно с микрофонами-"пушками", 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 звуковой сигнал 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 экранизация, не говоря уже о ее отсутствии - главный  источник проблем как в студии, так и в звукоусилении.