Общие сведения о микрофонах
Микрофон — электроакустический прибор, осуществляющий преобразование акустических колебаний на входе в электрические колебания на выходе.
Микрофон является первичным элементом в звукоусилительной цепи включающей также усилитель и громкоговоритель. Микрофоны имеют повсеместное применение, используются:
- для речевых объявлений (транспорт, промышленность, индустрия);
- для звукозаписи (студии звукозаписи, журналистика, телевидение);
- для вокала (эстрада, театр);
- для озвучивания (трансляция матчей, митинги, конференции);
- для специального назначения (например, для прослушивания).
В СОУЭ микрофон применяется в качестве технического средства. осуществляющего ручное, полуавтоматическое и дистанционное оповещение.
Устройство микрофона
На рис.1 изображена упрощенная схема функционирования микрофона.
Рис.1 — Упрощенная схема функционирования микрофона
- АК – акустическая подсистема;
- АМ – акустико-механическая подсистема;
- ЭМ – электромеханическая подсистема;
- ЭЛ – электрическая подсистема.
Акустическая подсистема, иногда называемая антенной, характеризует микрофон как приемник звука. Звуковое давление от источника звука, воздействуя на антенну, вызывает механическую силу, определяемую размером, формой корпуса (капсюля) микрофона, расстоянием от источника до микрофона, углом падения звуковой волны относительно акустической оси микрофона (акустическая ось микрофона, иногда называемая рабочей осью, как правило, совпадает с его физической и геометрической осью).
Акустико-механическая подсистема служит для согласования силы (энергии), формируемой приемником (антенной), с реакцией подвижного элемента преобразователя (например, смещением диафрагмы конденсаторного микрофона). Данная подсистема определяет частотную характеристику (чувствительности) и характеристику направленности микрофона.
Электромеханическая подсистема представляет собой устройство, преобразующее механические колебания подвижного элемента в электродвижущую силу (ЭДС). Эффективность и стабильность работы преобразователя зависит от ряда факторов, например, от площади мембраны.
Электрическая подсистема (как правило, представляется в виде электрической схемы) выполняет функцию согласования электрической части подсистемы с звукоусилительным устройством. В конденсаторных микрофонах, например, большое емкостное сопротивление капсюля д.б. согласовано с низкоомным входом предусилителя. Данная подсистема определяет такой параметр, как собственный шум микрофона.
Классификация микрофонов
Классификация микрофонов изображена на рис. 2.
Рис.2 — Классификация микрофонов
Микрофоны классифицируются по следующим признакам:
- по характеристике направленности;
- по типу преобразователя;
- по конструктивному исполнению;
- по способу связи.
Готовые усилители
Дорогие варианты рассматривать не буду, извините. Предполагается, что бюджет предельно ограничен.
Усилители для колонок/наушников не подойдут. Они недостаточно чувствительные, не подают фантомное питание на микрофон, а выходная мощность слишком большая даже для линейного входа.
На Алиэкспресс устройства нужно искать запросами «микрофонный предусилитель» и «предусилитель микрофона». Самые дешёвые варианты стоят полторы-две тысячи рублей. Предназначены для караоке, но, если не выкручивать на полную громкость, можно подключить к линейному входу.
За три тысячи рублей можно найти полноценный предусилитель, к которому еще и музыкальный инструмент подключается. Например, гитара со звукоснимателем.
Для подключения дешёвого компьютерного микрофона понадобится переходник 3.5 мм джек > 6.3 мм джек. У компьютера должен быть линейный вход.
И не стоит забывать про такое чудо, как конденсаторный микрофон BM 800, завоевавший голосовые связки ютуберов, обозревающих товары из китайшопов:
BM 800 микрофон для компьютера Конденсаторный 3.5 мм Проводной
Уточняю: я не рекомендую его к покупке. Не совсем понятно, при каких условиях он нормально работает, слишком уж противоречивы отзывы. Но иногда ВМ 800 можно найти за 300-500 рублей, что не сильно дороже примитивных электретных, зато с предусилителем. Но подключается он к микрофонному входу, а значит — привет, помехи звуковой карты.
Способ подключения
Все бюджетные проводные микрофоны подключаются через разъём TRS на 3,5 мм, а мало-мальски профессиональные модели — через высококачественный разъем XLR. Рассмотрим оба варианта.
Микрофонный разъём TRS на 3,5 мм
Разъёмы TRS, TS, а также TRRS получили широкое распространение в современной аудиотехнике недорогого потребительского уровня. Всевозможные компьютерные микрофоны, гарнитуры, петличные микрофоны, а также всевозможные наушники с микрофоном имеют именно такой штекер на конце кабеля. Для подключения монофонического микрофона используется штекер TS, где имеется лишь два контакта, а именно: GND и сигнальный проводник. TRS — это тот же TS, но с дополнительным кольцом для стереофонического использования. Если же необходимо подключить дешевый монофонический петличный микрофон к стандартному штекеру TRS, то его два сигнальных проводника замыкаются накоротко и на них подается сигнал с микрофона, а проводник GND распаивается на том же месте. TRRS – это модифицированный TRS, к которому просто добавили один сигнальный контакт. Основное применение штекер TRRS находит в гарнитурах для мобильных телефонов, где необходимо совместно использовать как стереофонические наушники, так и микрофон.
Высококачественный разъем XLR и балансная схема
В профессиональной звукозаписи применяют балансную схему включения микрофона с характерным разъемом XLR на конце аудиокабеля, к которому непосредственно соединяется микрофон. Там имеются три проводника: Sleeve или GND — это один общий провод, а также пара сигнальных. В паре сигнальных проводов выделяют прямой и инверсный проводник — Tip и Ring. По этим проводникам передаются электрические сигналы, амплитуда которых одинакова, а фазовый сдвиг токов, что они всегда находятся в противофазе. Такой трехпроводной симметричный принцип передачи слабых электрических сигналов звуковой частоты от микрофона до принимающего оборудования однозначно превосходит любые другие дифференциальные пары. Как правило, всевозможные помехи и наводки, которые однозначно появляются в небалансной схеме, в балансном включении действуют синфазно. Такая организация линии на физическом уровне практически полностью исключается помехи и наводки на приемном оборудовании, а полезный сигнал увеличивается теоретически в 2 раза. Основных плюсов от применения балансной схемы и трёхконтактного разъёма XLR два:
- хорошая устойчивость к всевозможным наводкам и помехам;
- возможность передавать чистый аналоговый сигнал на существенные расстояния без привнесения серьезных искажений.
Конденсаторный микрофон
Конденсаторный микрофон работает на основе свойств электрического конденсатора. В этом случае в качестве капсюля используется заряженный конденсатор, состоящий из двух пластин. Одна из них жёсткая и неподвижно закрепленная, другая — лёгкая и подвижная, которая исполняет роль мембраны микрофона. При воздействии звуковых волн на мембрану изменяются расстояние между пластинами, заряд конденсатора и, соответственно, выходной электрический сигнал.
Профессиональная мудрость. Один из самых популярных конденсаторных микрофонов – легендарный Neumann U87. Ниже можно познакомиться с процессом его изготовления.
Конденсаторный микрофон
Плюсы:
- Создает сильные аудиосигналы без необходимости использовать предусилитель
- Как правило, более чувствительны к восприятию слабых и/или отдаленных звуков
- Большая динамическая частотная характеристика
- Идеально подходит для записи в тихом помещении (при обычном использовании)
Минусы:
- Требует внешнего питания и/или батарей
- Повышенная чувствительность может привести к искажению в определенных ситуациях
- Обычно дороже динамических (но не всегда)
- Более хрупкая электроника, чем у динамических типов
Чтобы представить себе работу конденсаторного микрофона можно вспомнить устройство электростатического драйвера, который применяется в высококлассных наушниках.
В таком драйвере тонкая диафрагма подвешена между двумя сетками (также известными как статоры), которые подключены к источнику напряжения. Диафрагма изготовлена из электропроводящих материалов, так что она может удерживать фиксированный заряд и взаимодействовать с сетками.
Аудио сигналы пропорциональной силы, но противоположной полярности отправляются в каждую сетку; если одна сетка толкает диафрагму, другая сетка тянет с одинаковой силой. Поскольку решетки колеблются от изменений напряжения, диафрагма движется вперед и назад, что приводит к созданию звуковых волн, которые мы можем слышать. В отличие от динамических микрофонов, конденсаторы не имеют магнитов.
Как и в случае электростатических динамиков, основными преимуществами этих микрофонов являются повышенная чувствительность и чувствительность. Конструкция тонкой диафрагмы способна быстро реагировать на слабое давление звуковых волн.
Именно этот эффект позволяет конденсаторным моделям с исключительной точностью улавливать даже очень слабый звук и делает их идеальными для записи в тихом помещении, а также тогда, когда необходимо сделать запись с широким частотным диапазоном.
Благодаря особенностям конструкции такие микрофоны могут быть самой разной формы и размера, что делает их привлекательными для покупки.
Высокая чувствительность, на первый взгляд, может показаться абсолютным преимуществом, ведь запись получается очень высокого качества. Однако, не всё так просто. Из-за этого свойства конденсаторные микрофоны плохо подходят для записи очень громких звуков или музыкальных инструментов, также они гораздо больше динамических моделей подвержены паразитному эффекту обратной связи – это когда в микрофон попадает звук, который был воспроизведён с него же колонкой. Из-за этого эффекта в колонках появляется быстро нарастающий нестерпимый писк. Пока микрофон не убрать достаточно далеко, чтобы он не улавливал собственный звук из колонки, от него не избавиться.
Также из-за этого свойства такие микрофоны плохо подходят для записи в шумной обстановке, т. к. все паразитные шумы будут очень тщательно записаны. Например, если вы хотите записать интервью сидя в кафе, за окном которого идёт дождь – это будет плохой идеей, т. к. гораздо чаще на записи окружающий шум будет громче, чем голос человека. Конечно, запись можно почистить в редакторе, но на это потребуется много времени и качество заметно пострадает.
Проблема
У большинства дешёвых микрофонов чувствительность по умолчанию недостаточна для того, чтобы вас отчётливо слышали. Приходится кричать, но на постоянной основе так делать нельзя, оранье — занятие утомительное и вредное.
Внимательно изучив вопрос, я пришёл к выводу, что в ситуации виноваты производители, чрезмерно упрощающие конструкцию устройства. Отдав свои кровно заработанные 100-500 рублей, покупатель по сути получает модуль (капсюль) электретного микрофона без какой-либо электронной «обвязки».
Электретный микрофон и стандартный штекер 3,5 мм jack. Такая конструкция не позволяет микрофону быть чувствительным, но записать звук можно
Всякие гибкие ножки, прищепки — это опциональная мишура. Формально такие микрофоны работают, но их чувствительность и качество записи невысоки (слышен шум). Ничто не мешает добавить в схему несколько электронных компонентов, улучшив способность микрофона улавливать тихие звуки.
Типичный представитель электретных микрофонов
Здесь и дальше пойдёт речь об электретных микрофонах, как самых доступных на рынке. И, частично, конденсаторных. Не динамических!
Также я не рассматриваю вопрос покупки отдельной звуковой карты. Это уже было в статье «Как настроить микрофон, записать и обработать звук – инструкция для начинающих».
В динамические микрофоны уже встроен усилитель
Схемы усилителей довольно просты, поэтому умеющие пользоваться паяльником люди переделывают микрофоны и наслаждаются жизнью.
Кстати, даже в дешёвых петличках за 100 рублей ставят неплохие электретные модули. Например, у меня есть микрофончик-прищепка Genius десятилетней давности, работает шикарно. После доработки, разумеется.
Кроме низкой чувствительности, на записях можно услышать негромкое шипение. Его можно подавить фильтрами в аудиоредакторе, но когда помехи слишком сильны, очистка от шума исказит полезную часть записи и голос зазвучит глухо, словно из бочки.
Шум (в 99% случаев это помехи от электромагнитных полей) появляется на нескольких этапах доставки звука:
- В электретном капсюле микрофона.
- В микрофонном предусилителе, если он имеется.
- При передаче сигнала по не экранированному от помех соединительному кабелю.
- В усилителе звуковой карты.
Наиболее больное место — звуковая карта компьютера. Замена на более качественную и/или вынос за пределы корпуса компьютера может избавить от шума, но не у всех есть деньги на подобный апгрейд.
Чаще всего пользователь остаётся один на один с дешёвым микрофоном, воткнутом в фоняще-шипящую звуковую карту, распаянную на материнской плате компьютера. Можно попытаться сделать звук громче программно.
Виды микрофонов по особенностям записи и передачи звука
Если говорить обобщенно, динамический микрофон подходит для концертов и репетиций, конденсаторный – для записи треков в студии, а ленточный – более чувствительный вариант для людей с высоким голосом. Остальные подробности читайте ниже.
Динамический
Недорогой и самый доступный вариант. Хорошо переносит перегрузки, поэтому неплохо справляется с записью ударных, гитарных усилителей и других громких источников звука. Конструкция надежная, падения и встряски динамические микрофоны переносят легче в сравнении с конденсаторными.
Плюсы
Динамический микрофон менее чувствительный по сравнению с конденсаторным. И это плюс, потому что посторонние шумы, например, когда играют дети, а также звуки из открытого окна, шум проезжающих машин и т.д. просто не попадут в запись.
Динамический микрофон маскирует недостатки голоса, но и не подчеркивает его достоинства.
Минусы
Главный недостаток – заметная нехватка низких частот.
Низкая чувствительность одновременно считается и минусом, потому что голос слышен заметно хуже даже на незначительном удалении от лица.
Если просто включить динамический микрофон и послушать тишину, вы услышите неприятный фоновый шум, который сказывается на качестве записи. От этого фона реально избавиться, если заземлить звуковую карту.
Есть проблемы с достоверностью передачи тембра.
Если по объективным причинам вам больше подходит динамический микрофон, старайтесь выбирать более дорогие модели. Они выдают достаточно неплохой звук, подходят для домашних репетиций, записи видео и подкастов.
Если часто сжимать такой микрофон рукой, он хрустит намного меньше, чем более дешевые модели. Низких частот больше и они слышны четче.
Конденсаторный
Если вы долго работали с динамическим микрофоном, а потом перешли на хороший конденсаторный, разница будет заметна с первых секунд. Намного больше верхних частот, звук получается более сочным, ярким и реалистичным. Другие частоты тоже более четкие.
Плюсы
При отдалении от микрофона на небольшое расстояние голос не становится тише. Более того, отлично прослушивается реверберация (остаточное послезвучие) помещения.
Особенности конструкции позволяют выпускать модели небольших размеров, в то время как динамические микрофоны не могут быть меньше определенных параметров.
Конденсаторный микрофон одинаково заметно подчеркнет преимущества и недостатки голоса.
По факту, это идеальный вариант для чистовых студийных записей, а не для многочисленных тренировок и репетиций.
Минусы
Высокая чувствительность. Если во время записи в другом конце комнаты кошка прыгнет со стола на пол, конденсаторный микрофон запишет и этот звук.
Конденсаторный микрофон закреплен на стойке, его нельзя взять в руку, ходить с ним по комнате и репетировать песню.
Конструкция слишком хрупкая – при падении реально может выйти из строя.
Нуждается в дополнительном питании.
Хотите использовать микрофон в связке с большим экраном? Прочитайте статью о том, как настроить Smart TV самостоятельно.
Ленточный
По эксплуатационным характеристикам часто ближе к конденсаторному микрофону, хотя во многих классификациях считается подвидом динамических устройств.
Плюсы
Неплохой вариант для чистовых записей, но не для репетиций.
Лучше воспроизводит высокие частоты. Поэтому, если, например, у блогера или подкастера голос с высокими нотами, для чистовых записей лучше выбирать именно ленточный микрофон.
Некоторые модели даже более чувствительны к особенностям помещения, чем конденсаторные микрофоны.
Минусы
Очень нежный, правильно хранить такую аппаратуру только в горизонтальном положении.
Чтобы найти любимые песни для караоке, вам точно пригодится статья о том, как скачать музыку с Ютуба.
Три золотых правила при выборе микрофона
- «Нет правил, есть руководящие принципы». Основные принципы помогают добиться хорошей записи, но при этом не стоит бояться экспериментировать.
- «Общее качество записываемого звука будет не лучше, чем самое слабое звено в цепи записи». «Слабое звено» желательно устранить до того, как сигнал попадёт на жесткий диск. Вариант «исправлю потом в процессе сведения» чаще даёт результат хуже, чем профилактика ошибок в процессе записи.
- «Хорошее правило» гласит: хороший музыкант + хорошее расположение + хорошее исполнение + хороший микрофон + хороший инструмент + хорошая акустика = хорошее звучание.
Да, существуют основные принципы выбора микрофонов. Но только если звукорежиссёр творчески подходит к этому вопросу, можно получить максимально качественное звучание конкретного музыкального инструмента или голоса.
Подберем для записи вашей песни правильные микрофоны.Забронировать время в студии со скидкой -22%! Спешите!.
Конденсаторные и динамические микрофоны
Термины «конденсаторный» и «динамический» применяются для обозначения двух основных типов высококачественных микрофонов, которые используются в настоящее время.
Отличия конденсаторных и динамических (катушечных) микрофонов:
Разновидностью конденсаторного микрофона является электретный микрофон, он значительно дешевле, менее требователен к условиям эксплуатации, но обладает более скромными характеристиками.
Разновидностью динамического микрофона является ленточный динамический микрофон. По своим характеристикам он ближе к конденсаторному и может использоваться только в студийных условиях.
Любой микрофон — это преобразователь, трансформирующий одну форму энергии (акустический звук, то есть колебания воздуха) в другую (электрический сигнал). Есть три основных типа микрофонов — динамические, ленточные и конденсаторные.
Поскольку мембрану можно сделать очень тонкой, она может иметь меньшую массу, следовательно менее инертна, а следовательно обладает более быстрой реакцией и, таким образом, конденсаторные микрофоны могут воспринимать частоты в более широком диапазоне, по сравнению, например, с микрофонами динамическими.
Выбор правильного микрофона для записи — это искусство, познать которое можно только годами экспериментирования, изучения различных микрофонов и источников звука (инструментов, голосов и т. д.). И все равно, практически никто с полной уверенностью не может определить, какой микрофон следует использовать в каждом конкретном случае, не испробовав в начале несколько вариантов. Опыт и знания помогают лишь сузить число претендентов.
Направленность
Совсем не праздный, и часто возникающий в студиях вопрос при подходе исполнителя к микрофону — «куда в него петь?». Правильная сторона обозначается логотипом фирмы.
Частотный диапазон
Указан диапазон частот, которые микрофон может воспринимать на равном уровне. Лучше всего использовать микрофон с таким частотным диапазоном, чтобы спад низких частот начинался сразу после самой низкой основной частоты источника.
Чувствительность
Чувствительность указывает среднее напряжение, производимое микрофоном при звуковом давлении 1 Паскаль = 94 дБ. Значение относится к частоте 1 кГц и сопротивлению нагрузки 1 кОм. Более высокая чувствительность микрофона означает, что при одинаковой громкости звука он производит более сильный сигнал (выше напряжение), чем микрофон с более низкой чувствительностью. В результате лучше отношение сигнал/шум. Чувствительность указана в милливольтах на Паскаль.
Эквивалентный уровень шума
Микрофон всегда производит некоторый шум. Уровень этого шума измеряется в децибелах, эквивалентно звуковому давлению, необходимому для получения сигнала такого же уровня. Отношение сигнал/шум высчитывается как разница между уровнем звука 94 дБ и указанным в таблице уровнем шума.
Максимальный уровень звукового давления
Уровень максимального звукового давления указывает на способность микрофона выдерживать громкие звуки без искажений (до уровня искажений 0,5 %). Напомню, что 0 дБ — порог слышимости, 70 дБ — средняя речь, 130 дБ — болевой порог. Указан уровень с задействованным аттенюатором (максимальное значение), если он есть. Динамический диапазон, указываемый в характеристиках некоторых микрофонов, является разницей между максимальным уровнем звукового давления (без аттенюатора) и эквивалентным уровнем шума.
Аттенюатор
Аттенюатор ослабляет сигнал до предусилителя, то есть он защищает предусилитель от перегрузки, но отнюдь не защищает мембрану. Впрочем, современные микрофоны не могут быть повреждены тем уровнем максимального звукового давления, который могут производить подавляющее большинство инструментов.
Фильтр
Пропускающий фильтр высоких частот позволяет вам отрезать ненужную низкочастотную информацию. Если известно, указана частота среза.
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.
Только практика сделает вас профессионалом, но начинать получать теоретические основы работы с микрофонами можно уже сегодня.
