Микрофоны
Микрофоны бывают разные – угольные, электромагнитные, пьезоэлектрические, ленточные, динамические, конденсаторные. Благодаря своим качествам в концертной и студийной работе в основном используются последние два типа, а потому о них и пойдет речь.
1
Все видели как работает динамическая головка громкоговорителя и многие знают как она устроена. В поле мощного постоянного магнита подвешена электрическая катушка прикрепленная к бумажному или пластиковому диффузору (излучателю). При подведении к катушке переменного тока в ней образуется магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита и заставляет катушку двигаться, а с ней и диффузор. Диффузор попеременно сжимая и разряжая воздух образует звуковую волну.
Конструкция микрофона, хотя он имеет куда меньшие размеры и рассмотреть его сложнее, практически идентична, только работает он наоборот – звуковая волна давит на мембрану (так здесь называется та часть которая в громкоговорителе называется диффузором), мембрана двигает катушку, в катушке под влиянием магнитного поля образуется переменное напряжение – звуковой электрический сигнал. Главное приемущество ДМ – его простота, а благодаря легкости мембраны и миниатюрности катушки его можно сделать достаточно чувствительным и широкодиапазонным. Самый простой ДМ содержит лишь описанную выше головку помещенную в защитный корпус. Недостатком таких микрофонов является их чувствительность к электромагнитным наводкам, что связано с одной стороны с их электромагнитной конструкцией, с другой стороны с малый уровнем выходного сигнала. Для устранения наводок было придумано немало ухищрений, как например использование особых экранирующих конструкций, противофоновой противофазной катушки вычитающей помеху из сигнала, встроенного усилителя. Но самым эффективным и простым способом борьбы с наводками является симметричное включение микрофона. Вспомним конструкцию ДМ. У катушки два конца. В простейшем случае (при несимметричном соединении) один конец соединяется с землей (оплеткой экрана кабеля) а второй с сигнальной линией. Если кабель короткий и рядом нет мощных источников помех (например трансформаторов питания), а головка хорошо экранирована, то проблемм обычно не возникает. Если же кабель длинный, то и на него наводятся помехи. Что б от них избавиться применяют симметричное (баллансное) соединение. При этом от микрофона отходят не два а три проводника - от двух концов катушки и от экрана. Однако для того что б при таком включении можно было получить полезный сигнал относительно земли (общего провода) два противофазных сигнала на концах катушки надо сделать синфазными и просуммировать. Для этого в преампах используют либо трансформатор, либо дифференциальный усилитель, отчего подобное включение еще называют дифференциальным. Так как помеха наводится на оба провода одинаково (синфазно), а полезный сигнал является на концах катушки противофазным, то при суммировании с инверсией одного из сигналов, амплитуда полезного сигнала удваивается, а помеха наоборот вычитается. Для еще лучшего согласования с длинной линией на выходе хороших микрофонов также встраивается специальный трансформатор.
2
Представьте себе электрический конденсатор состоящий из неподвижной пластины и тонкой и легкой металлизированной мембраны натянутой очень близко от пластины. Если на такой конденсатор подать через резистор напряжение, то при воздействии на мембрану звуковой волны будет меняться расстояние между ней и пластиной, а вместе с этим емкость конденсатора, а значит и напряжение на нем. Получится высокочувствительный микрофон, по понятным причинам называемый конденсаторным. Благодаря очень малому весу мембраны КМ обладает самыми хорошими характеристиками, являясь своего рода королем микрофонов. Существуют КД с так называемой большой мембраной (около дюйма диаметром), используемые для записи голоса и некотороых инструментов и с так называемой малой мембраной (порядка 0.5-0.7 дюйма) имеющие форму и размеры близкие к сигаре и предназначенные для записи инструментов. Выходное сопротивление головки КМ очень высокое, а сигнал очень мал, в связи с чем для согласования с линией и входом преампа вначале в КМ встраивали вакуумные лампы. Недостатками ламповых микрофонов по сравнению с динамическими были высокий уровень шумов и слабая перегрузочная способность (большие искажения при большом уровне сигнала). Неудобство вызывали также необходимость подводить к микрофону высокое напряжение для питания анода лампы и напряжение накала, ограниченный срок службы ламп. Поэтому в 70-е годы ХХ-го века, когда стали доступны полевые транзисторы, свойства которых близки свойствам ламп, производители постепенно отказались от ламповых микрофонов. Резко улучшились шумовые параметры микрофонов, упростилось питание, пропала проблемма долговечности ламп. Но вместе со всем этим пропало и одно полезное свойство ламповых КМ – сатурация приводящая к специфическим искажениям при которых тембр обогащается приятными на слух гармониками.
Вместе с тем прогресс не стоял на месте. Шумовые свойства ламп улучшились, было придумано питание головки не постоянным током, а высокочастными колебаниями получаемыми от встроенного генератора. Вот почему в 90-е годы разработчики, на новом витке развития КМ, решили вернуться к идее ламповых микрофонов. Так появились NEUMANN M-147, M149, AKG Solid Tube и другие. Небольшой сенсацией начала нового века стал австралийский RODE K2, который будучи ламповым, стал рекордсменом как по уровню шумов, так и по перегрузочной способности, обойдя по этим параметрам все транзисторные микрофоны, в том числе предыдущего рекордсмена – NEUMANN TLM-103.
Это доказало тот факт, что ламповые микрофоны могут быть столь же качесвтенными как и транзисторные и при этом сохранять то свойственное им специфическое ламповое звучание которое так ценится звукорежиссерами.
3
Электретный микрофон является разновидностью КМ. Когда КМ стали транзисторными, для их еще большего удешевления и упрощения цепей питания, придумали мембраны с электретным слоем который заряжается на заводе и тем самым отпадает необходимость в сравнительно высоком напряжении питания головки. Со временем электрет постепенно разряжается и параметры микрофона ухудшаются.
4
В последнее время наметилась тенденция все записывать при помощи КД. С одной стороны это естественно – КД самые качественные микрофоны. С другой стороны такой подход не всегда верен. Во-первых существуют инструменты, например барабаны, которые не излучают столь уж широкий спектр частот, при том что они обладают очень громким звучанием, а значит микрофоны для их записи не должны быть очень уж чувствительными и наводки и шумы также не являются критическими параметрами. Поэтому применение ДМ для записи таких инструментов не приводит к потере качества, более того звук может быть даже качественнее из-за того что ДМ лучше выдерживают высокое давление (при условии что они снабжены длинноходовой катушкой), не говоря уже о том что они значительно дешевле и прочнее чем КМ.
Во-вторых в спектре некоторых инструментов присутствуют частоты от которых желательно было бы избавиться, а некоторые частоты наоборот желательно выделить, причем еще до записи, ибо как известно следует стремиться сразу записать сигнал как можно ближе по звучанию к желаемому. Существуют ДМ с нелинейной частотной характеристикой, которая с одной стороны является недостатком этих микрофонов, с другой является оптимальной для определенных целей. Так микрофоны SHURE SM57 и SM58 стандартно используются для записи гитарных комбов и малого барабана. Просто сразу получается нужный, стандартизованный звук (что не исключает конечно использования для этого других микрофонов). Одни микрофоны больше подходят для одних инструментов, другие для других, а потому желательно иметь как можно больше микрофонов (разных моделей и разных производителей), опытным путем определив какой микрофон из вашего арсенала больше подходит скажем для скрипки, какой для флейты и т.д. То же относится и к КМ. В частности не всем голосам подходит звучание лампового КМ. Вообще транзисторный КМ является наиболее универсальным решением в том случае если вы ограничены в средствах и можете себе позволить лишь один микрофон. Но лучше конечно иметь и ламповый КМ в качестве основного и транзисторные КМ в качестве альтенативных, а также в качестве оверхедов, КМ с малой мембраной для записи инструментов, ДМ для записи барабанов и комбов, специальные басовые ДМ для басовых комбов, контрабаса и большого барабана.
И еще один совет при выборе универсального КМ – обратите внимание на то что б его уровень шумов был не хуже -75 дБ, а максимальное звуковое давление при уровне искажений 0.5% (SPL) было не меньше 132 дБ. Это будет гарантировать вам неискаженную запись любого источника и долгую жизнь микрофона. Для записи «тихих» инструментов, например гитары, или слабых голосов пригодны и микрофоны с меньшим SPL.
(продолжение ниже)
Микрофоны бывают разные – угольные, электромагнитные, пьезоэлектрические, ленточные, динамические, конденсаторные. Благодаря своим качествам в концертной и студийной работе в основном используются последние два типа, а потому о них и пойдет речь.
1
Все видели как работает динамическая головка громкоговорителя и многие знают как она устроена. В поле мощного постоянного магнита подвешена электрическая катушка прикрепленная к бумажному или пластиковому диффузору (излучателю). При подведении к катушке переменного тока в ней образуется магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита и заставляет катушку двигаться, а с ней и диффузор. Диффузор попеременно сжимая и разряжая воздух образует звуковую волну.
Конструкция микрофона, хотя он имеет куда меньшие размеры и рассмотреть его сложнее, практически идентична, только работает он наоборот – звуковая волна давит на мембрану (так здесь называется та часть которая в громкоговорителе называется диффузором), мембрана двигает катушку, в катушке под влиянием магнитного поля образуется переменное напряжение – звуковой электрический сигнал. Главное приемущество ДМ – его простота, а благодаря легкости мембраны и миниатюрности катушки его можно сделать достаточно чувствительным и широкодиапазонным. Самый простой ДМ содержит лишь описанную выше головку помещенную в защитный корпус. Недостатком таких микрофонов является их чувствительность к электромагнитным наводкам, что связано с одной стороны с их электромагнитной конструкцией, с другой стороны с малый уровнем выходного сигнала. Для устранения наводок было придумано немало ухищрений, как например использование особых экранирующих конструкций, противофоновой противофазной катушки вычитающей помеху из сигнала, встроенного усилителя. Но самым эффективным и простым способом борьбы с наводками является симметричное включение микрофона. Вспомним конструкцию ДМ. У катушки два конца. В простейшем случае (при несимметричном соединении) один конец соединяется с землей (оплеткой экрана кабеля) а второй с сигнальной линией. Если кабель короткий и рядом нет мощных источников помех (например трансформаторов питания), а головка хорошо экранирована, то проблемм обычно не возникает. Если же кабель длинный, то и на него наводятся помехи. Что б от них избавиться применяют симметричное (баллансное) соединение. При этом от микрофона отходят не два а три проводника - от двух концов катушки и от экрана. Однако для того что б при таком включении можно было получить полезный сигнал относительно земли (общего провода) два противофазных сигнала на концах катушки надо сделать синфазными и просуммировать. Для этого в преампах используют либо трансформатор, либо дифференциальный усилитель, отчего подобное включение еще называют дифференциальным. Так как помеха наводится на оба провода одинаково (синфазно), а полезный сигнал является на концах катушки противофазным, то при суммировании с инверсией одного из сигналов, амплитуда полезного сигнала удваивается, а помеха наоборот вычитается. Для еще лучшего согласования с длинной линией на выходе хороших микрофонов также встраивается специальный трансформатор.
2
Представьте себе электрический конденсатор состоящий из неподвижной пластины и тонкой и легкой металлизированной мембраны натянутой очень близко от пластины. Если на такой конденсатор подать через резистор напряжение, то при воздействии на мембрану звуковой волны будет меняться расстояние между ней и пластиной, а вместе с этим емкость конденсатора, а значит и напряжение на нем. Получится высокочувствительный микрофон, по понятным причинам называемый конденсаторным. Благодаря очень малому весу мембраны КМ обладает самыми хорошими характеристиками, являясь своего рода королем микрофонов. Существуют КД с так называемой большой мембраной (около дюйма диаметром), используемые для записи голоса и некотороых инструментов и с так называемой малой мембраной (порядка 0.5-0.7 дюйма) имеющие форму и размеры близкие к сигаре и предназначенные для записи инструментов. Выходное сопротивление головки КМ очень высокое, а сигнал очень мал, в связи с чем для согласования с линией и входом преампа вначале в КМ встраивали вакуумные лампы. Недостатками ламповых микрофонов по сравнению с динамическими были высокий уровень шумов и слабая перегрузочная способность (большие искажения при большом уровне сигнала). Неудобство вызывали также необходимость подводить к микрофону высокое напряжение для питания анода лампы и напряжение накала, ограниченный срок службы ламп. Поэтому в 70-е годы ХХ-го века, когда стали доступны полевые транзисторы, свойства которых близки свойствам ламп, производители постепенно отказались от ламповых микрофонов. Резко улучшились шумовые параметры микрофонов, упростилось питание, пропала проблемма долговечности ламп. Но вместе со всем этим пропало и одно полезное свойство ламповых КМ – сатурация приводящая к специфическим искажениям при которых тембр обогащается приятными на слух гармониками.
Вместе с тем прогресс не стоял на месте. Шумовые свойства ламп улучшились, было придумано питание головки не постоянным током, а высокочастными колебаниями получаемыми от встроенного генератора. Вот почему в 90-е годы разработчики, на новом витке развития КМ, решили вернуться к идее ламповых микрофонов. Так появились NEUMANN M-147, M149, AKG Solid Tube и другие. Небольшой сенсацией начала нового века стал австралийский RODE K2, который будучи ламповым, стал рекордсменом как по уровню шумов, так и по перегрузочной способности, обойдя по этим параметрам все транзисторные микрофоны, в том числе предыдущего рекордсмена – NEUMANN TLM-103.
Это доказало тот факт, что ламповые микрофоны могут быть столь же качесвтенными как и транзисторные и при этом сохранять то свойственное им специфическое ламповое звучание которое так ценится звукорежиссерами.
3
Электретный микрофон является разновидностью КМ. Когда КМ стали транзисторными, для их еще большего удешевления и упрощения цепей питания, придумали мембраны с электретным слоем который заряжается на заводе и тем самым отпадает необходимость в сравнительно высоком напряжении питания головки. Со временем электрет постепенно разряжается и параметры микрофона ухудшаются.
4
В последнее время наметилась тенденция все записывать при помощи КД. С одной стороны это естественно – КД самые качественные микрофоны. С другой стороны такой подход не всегда верен. Во-первых существуют инструменты, например барабаны, которые не излучают столь уж широкий спектр частот, при том что они обладают очень громким звучанием, а значит микрофоны для их записи не должны быть очень уж чувствительными и наводки и шумы также не являются критическими параметрами. Поэтому применение ДМ для записи таких инструментов не приводит к потере качества, более того звук может быть даже качественнее из-за того что ДМ лучше выдерживают высокое давление (при условии что они снабжены длинноходовой катушкой), не говоря уже о том что они значительно дешевле и прочнее чем КМ.
Во-вторых в спектре некоторых инструментов присутствуют частоты от которых желательно было бы избавиться, а некоторые частоты наоборот желательно выделить, причем еще до записи, ибо как известно следует стремиться сразу записать сигнал как можно ближе по звучанию к желаемому. Существуют ДМ с нелинейной частотной характеристикой, которая с одной стороны является недостатком этих микрофонов, с другой является оптимальной для определенных целей. Так микрофоны SHURE SM57 и SM58 стандартно используются для записи гитарных комбов и малого барабана. Просто сразу получается нужный, стандартизованный звук (что не исключает конечно использования для этого других микрофонов). Одни микрофоны больше подходят для одних инструментов, другие для других, а потому желательно иметь как можно больше микрофонов (разных моделей и разных производителей), опытным путем определив какой микрофон из вашего арсенала больше подходит скажем для скрипки, какой для флейты и т.д. То же относится и к КМ. В частности не всем голосам подходит звучание лампового КМ. Вообще транзисторный КМ является наиболее универсальным решением в том случае если вы ограничены в средствах и можете себе позволить лишь один микрофон. Но лучше конечно иметь и ламповый КМ в качестве основного и транзисторные КМ в качестве альтенативных, а также в качестве оверхедов, КМ с малой мембраной для записи инструментов, ДМ для записи барабанов и комбов, специальные басовые ДМ для басовых комбов, контрабаса и большого барабана.
И еще один совет при выборе универсального КМ – обратите внимание на то что б его уровень шумов был не хуже -75 дБ, а максимальное звуковое давление при уровне искажений 0.5% (SPL) было не меньше 132 дБ. Это будет гарантировать вам неискаженную запись любого источника и долгую жизнь микрофона. Для записи «тихих» инструментов, например гитары, или слабых голосов пригодны и микрофоны с меньшим SPL.
(продолжение ниже)
