Чому мікрофони тихі та як їх доопрацювати. Саморобний надчутливий мікрофонний підсилювач Високочутливий мікрофон

Це продовження тем:

Ці теми я об'єднав в одну і, таким чином, вийшов новий пост, в якому піде мова надчутливого мікрофонного підсилювача, що включає в себе кілька електретних мікрофонів і дозволяє вловлювати слабкі звуки на тлі акустичного шуму. електретних мікрофонів.

Фільтр присутності налаштований у резонанс на частоту 3 – 4 кГц, завдяки цьому мова стає більш виразною та виділяється з рівня сторонніх акустичних шумів приміщення чи вулиці. Застосування фільтра підвищує динамічний діапазон приймально-передаючого тракту за рахунок придушення шумів активних елементів, що знаходяться вище резонансної частоти фільтра, а також зменшує рівень нелінійних спотворень, виражених у вигляді хрипів при гучному мовленні, через ослаблення вищих гармонік за смужкою пропускання фільтра. Нерідко таке звучання, з використанням фільтра присутності, плутають із компресією звуку, але не знаходять властиві їй спотворення. Мікрофон з такою корекцією частотної характеристики менше боявся поривів вітру, швидко звільняючись від перевантажень, зберігав запис, тому використовувався для репортажу.

Повний звуковий діапазон сприйняття звуку становить 20 Гц – 20 кГц, але для прослуховування музичних творів досить мати вужчу смугу частот 40 Гц – 15 кГц, а відтворення промови її можна обмежити до 300 Гц – 6 кГц.

Саме ж людське вухо найбільш чутливе до частоти близько 3 кГц, тобто частотна характеристика вуха матиме підйом на цій частоті, орієнтуючись на максимальну щільність спектра розмовної мови. Напевно, помічали, зазвичай це властиво жінкам, щоб бути почутими вони вдаються до тембра, що їсть, забарвлення голосу, наголошуючи на високочастотних складових спектру мови. Таке звучання при сильному сторонньому шумі поширюється великі відстані. Аналогію, закладену природою, можна провести з плачем немовляти, яке розбудить будь-кого.

Технічна сторона вирішується шляхом виготовлення мікрофонного підсилювача з діапазоном частот, що пропускаються 300 Гц - 6 кГц, а частотна характеристика підсилювача має підйом 8 - 10 дБ на частоті близько 3,5 кГц і спад після 6 кГц. Висока лінійність і стабільність параметрів підсилювача забезпечується рахунок застосування операційних підсилювачів (ОУ) М1, М2, завдяки чому вихідний сигнал не піддається обмеженню до величини 1,25 вольт середньоквадратичного значення напруги.

Мінімальний рівень шумів досягається застосуванням у першому каскаді підсилювача на польовому транзисторі Т1 з додатковою корекцією частотної характеристики області верхніх частот, а також використання фільтра нижніх частот на операційному підсилювачі М1, додатково послаблює власний шум підсилювача і акустики вище 6 кГц.

Схема розрахована до роботи з електретним мікрофоном Мic. Використовуючи комбіновану схему включення електретних мікрофонів, мені вдалося розібрати навіть шепіт на рівні гучної розмови та постійного акустичного шуму.

Нагадаю, що паралельне включення мікрофонів зменшує їх власний шум у 1,41 разу, що покращує співвідношення сигнал/шум всього тракту, якщо розглядати мікрофони як перший каскад підсилювача, що відповідає за цей параметр. Послідовне включення мікрофонів сприймається як підсилювач з динамічним навантаженням, який забезпечує компресію звукового сигналу.

Я використовував від двох до трьох пар увімкнених мікрофонів. Подальше збільшення кількості мікрофонів мало впливає якість звуку. Цікаві результати вийшли з використанням мікрофонів різних типів, що значно зменшує нерівномірність частотної характеристики та власні шуми самих мікрофонів, причому, чим гірші характеристики мікрофонів, тим помітніше на слух зміни їх параметрів на краще при комбінованому їх з'єднанні.

При використанні різних типів мікрофонів їхня кількість може виявитися непарною. У цьому випадку їхнє включення підбираю таким чином, щоб у середній точці їх з'єднання вийшло близько половини напруги живлення.

Конструкція.

Так як підсилювач має великий вхідний опір, то щоб уникнути фону та наведень мікрофони слід розпаювати в безпосередній близькості вхідного каскаду. Монтаж може бути виконаний як на деталях SMD, так і на електронних компонентах для монтажу. В останньому випадку всі з'єднання між електронними компонентами повинні бути якомога коротшими.

Параметри підсилювача.

Номінальна напруга живлення 5вольт.

Загальний коефіцієнт посилення 100. Коефіцієнт посилення першого каскаду 7,5.

Розглянуто схеми та конструкції високочутливих мікрофонів у комплексі з саморобними малошумними підсилювачами низької частоти (УНЧ).

Конструювання чутливого та малошумного підсилювача (УНЧ) має свої особливості. Найбільший вплив на якість відтворення звуків і розбірливість мови надають амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) підсилювача, рівень його шумів, параметри мікрофона (АЧХ, діаграма спрямованості, чутливість і т.д.) або датчиків, що його замінюють, а також їх взаємна узгодженість з підсилювачем . Підсилювач повинен мати достатньо посилення.

З використанням мікрофона - це 60дб-80дб, тобто. 1000-10000 разів. Враховуючи особливості прийому корисного сигналу та його низьку величину в умовах порівняно значного рівня перешкод, які існують завжди, доцільно у конструкції підсилювача передбачити можливість корекції АХЧ, ті. частотної селекції оброблюваного сигналу

При цьому необхідно враховувати, що найбільш інформативна ділянка звукового діапазону зосереджена у смузі від 300 Гц до 3-3.5 кГц. Щоправда, іноді з метою зменшення перешкод цю смугу скорочують ще більше. Використання смугового фільтра у складі підсилювача дозволяє значно збільшити дальність прослуховування (у 2 та більше разів).

Ще більшу дальність можна досягти використанням у складі УНЧ селективних фільтрів з високою добротністю, що дозволяють виділяти або придушувати сигнал на певних частотах. Це дозволяє значно підвищити співвідношення сигнал/шум.

Елементарна база

Сучасна елементна база дозволяє створювати якісні УНЧ на основі малошумливих операційних підсилювачів(ОУ), наприклад, К548УН1, К548УН2, К548УНЗ, КР140УД12, КР140УД20 і т.д.

Однак, незважаючи на широку номенклатуру спеціалізованих мікросхем та ОУ, та їх високі параметри, УНЧ на транзисторахнині не втратили свого значення. Використання сучасних, малошумливих транзисторів, особливо в першому каскаді, дозволяє створити оптимальні за параметрами та складністю підсилювачі: малошумливі, компактні, економічні, розраховані на низьковольтне живлення. Тому транзисторні УНЧ часто є гарною альтернативою підсилювачам на інтегральних мікросхемах.

Для мінімізації рівня шумів у підсилювачах, особливо у перших каскадах, доцільно використати високоякісні елементи. До таких елементів відносяться малошумливі біполярні транзистори з високим коефіцієнтом посилення, наприклад, КТ3102, КТ3107. Однак, залежно від призначення УНЧ, використовуються і польові транзистори.

Велике значення мають і параметри інших елементів. У малошумливих каскадах електронних схем використовують оксидні конденсатори К53-1, К53-14, К50-35 тощо, неполярні - КМ6, МБМ тощо, резистори - не гірші за традиційні 5% МЛТ-0.25 і МЛ Т- 0.125, найкращий варіант резисторів - дротяні, безіндуктивні резистори.

Вхідний опір УНЧ має відповідати опору джерела сигналу - мікрофона або датчика, що його замінює. Зазвичай вхідний опір УНЧ намагаються зробити рівним (або трохи більше) опору джерела-перетворювача сигналу на основних частотах.

Для мінімізації електричних перешкод доцільно для підключення мікрофона до УНЧ використовувати екрановані дроти мінімальної довжини. Електретний мікрофон МЕК-3 рекомендується монтувати на платі першого каскаду мікрофонного підсилювача.

При необхідності значного видалення мікрофона від УНЧ слід використовувати підсилювач з диференціальним входом, а підключення здійснювати кручений парою проводів в екрані. Екран підключається до схеми в одній точці загального дроту максимально близько першого ОУ. Це забезпечує мінімізацію рівня наведених у дротах електричних перешкод.

Малошумний УНЧ для мікрофону на К548УН1А

На малюнку 1 представлений приклад УНЧ на основі спеціалізованої мікросхеми - ІС К548УН1А, що містить 2 малошумливі ОУ. ОУ та УНЧ, створений на базі цих ОУ (ІВ К548УН1А), розраховані на однополярну напругу живлення 9В – ЗОВ. У наведеній схемі УНЧ перший ОУ включено у варіанті, що забезпечує мінімальний рівень шумів ОУ.

Мал. 1. Схема УНЧ на ОУ К548УН1А та варіанти підключення мікрофонів: а – УНЧ на ОУ К548УН1А, б – підключення динамічного мікрофона, в – підключення електретного мікрофона, г – підключення віддаленого мікрофона.

Елементи для схеми малюнку 1:

• R1 = 240-510, R2 = 2.4к, R3 = 24к-51к (підстроювання посилення),
• R4=3к-10к, R5=1к-3к, R6=240к, R7=20к-100к (підстроювання посилення), R8=10; R9 = 820-1.6к (для 9В);
• С1 = 0.2-0.47, С2 = 10мкФ-50мкФ, С3 = 0.1, С4 = 4.7мкФ-50мкФ,
• С5=4.7мкФ-50мкФ, С6=10мкФ-50мкФ, С7=10мкФ-50мкФ, С8=0.1-0.47, С9=100мкФ-500мкФ;
• ОУ 1 і 2 - ОУ ІВ К548УН1А (Б), два ОУ в одному корпусі ІВ;
• Т1, Т2 - КТ315, КТ361 або КТ3102, КТ3107 або аналогічні;
• Т – ТМ-2А.

Вихідні транзистори даної схеми УНЧ працюють без початкового усунення (з Iпокою=0). Спотворення типу “сходинка” практично відсутні завдяки глибокому негативному зворотному зв'язку, що охоплює другий ОУ мікросхеми і вихідні транзистори. два резистори по 3-5к з баз транзисторів на загальний провід та провід живлення.

До речі, в УНЧ у двотактних вихідних каскадах без початкового усунення добре працюють вже застарілі германієві транзистори. Це дозволяє використовувати з такою структурою вихідного каскаду ОУ з відносно низькою швидкістю наростання вихідної напруги без небезпеки спотворень, пов'язаних з нульовим струмом спокою. Для виключення небезпеки збудження підсилювача на високих частотах використовується конденсатор СЗ, підключений поряд з ОУ, та ланцюжок R8С8 на виході УНЧ (досить часто RC на виході підсилювача можна виключити).

Малошумний мікрофонний УНЧ на транзисторах

На малюнку 2 представлений приклад схеми УНЧ на транзисторах. У перших каскадах транзистори працюють у режимі мікрострумів, що забезпечує мінімізацію внутрішніх шумів УНЧ. Тут доцільно використовувати транзистори з великим коефіцієнтом посилення, але малим зворотним струмом.

Це можуть бути, наприклад, 159НТ1В (Iк0=20нА) або КТ3102 (Iк0=50нА), або аналогічні.

Мал. 2. Схема УНЧ на транзисторах та варіанти підключення мікрофонів: а УНЧ на транзисторах, б – підключення динамічного мікрофона, в – підключення електретного мікрофона, г – підключення віддаленого мікрофона.

Елементи для схеми малюнку 2:

• R3=5.6к-6.8к (регулятор гучності), R4=3к, R5=750,
• R6 = 150к, R7 = 150к, R8 = 33к; R9 = 820-1.2к, R10 = 200-330,
• R11=100к (підстроювання, Uет5=Uэт6=1.5В),
• R12=1 до (підстроювання струму спокою Т5 і Т6, 1-2 мА);
• С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15мкФ-1мкФ, С3=1800,
• С4=10мкФ-20мкФ, С5=1мкФ, С6=10мкФ-50мкФ, С7=100мкФ-500мкФ;
• Т1, Т2, Т3 -159НТ1, КТ3102Е або аналогічні,
• Т4, Т5 - КТ315 або аналогічні, але можна і МП38А,
• Т6 - КТ361 або аналогічні, але можна і МП42Б;
• М - МД64, МД200 (б), МЕК-3 або аналогічний (в),
• Т – ТМ-2А.

Використання подібних транзисторів дозволяє забезпечити не тільки стійку роботу транзисторів при малих колекторних струмах, але й досягти хороших підсилювальних характеристик за низького рівня шумів.

Вихідні транзистори можуть використовуватися як кремнієві (КТ315 і КТ361, КТ3102 і КТ3107 тощо), так і германієві (МП38А і МП42Б і т.п.). Налаштування схеми зводиться до встановлення резистором R2 та резистором RЗ відповідних напруг на транзисторах: 1,5В – на колекторі Т2 та 1,5В – на емітерах Т5 та Т6.

Мікрофонний підсилювач на ЗУ з диференціальним входом

На малюнку 3 представлений приклад УНЧ ОУ з диференціальним входом. Правильно зібраний та налаштований УНЧ забезпечує значне придушення синфазної перешкоди (60 дБ і більше). Це забезпечує виділення корисного сигналу за значного рівня синфазних перешкод.

Слід нагадати, що синфазна перешкода - перешкода, що надходить у рівних фазах на обидва входи ОУ УНЧ, наприклад, перешкода, наведена на обидва сигнальні дроти від мікрофона. Для забезпечення коректної роботи диференціального каскаду необхідно виконати умову: R1 = R2, R3 = R4.

Рис.3. Схема УНЧ на ОУ з диференціальним входом та варіанти підключення мікрофонів: а – УНЧ з диференціальним входом, б – підключення динамічного мікрофона, в – підключення електретного мікрофона, г – підключення віддаленого мікрофона.

Елементи для схеми малюнку 3:

• R7=47к-300к (підстроювання посилення, К=1+R7/R6), R8=10, R9=1,2к-2.4к;
• C1=0.1-0.22, C2=0.1-0.22, СЗ=4.7мкФ-20мкФ, C4=0.1;
• ОУ - КР1407УД2, КР140УД20, КР1401УД2Б, К140УД8 або інші ОУ у типовому включенні, бажано з внутрішньою корекцією;
• D1 - стабілітрон, наприклад, КС133, можна використовувати світлодіод у звичайному включенні, наприклад, АЛ307;
• М - МД64, МД200 (б), МЕК-3 або аналогічний (в),
• Т – ТМ-2А.

Резистори доцільно підібрати за допомогою омметра серед 1%-резисторів із хорошою температурною стабільністю. Для забезпечення необхідного балансу рекомендується один із чотирьох резисторів (наприклад, R2 або R4) виконати змінним. Це може бути високоточний змінний резистор-підстроєчник із внутрішнім редуктором.

Для мінімізації шумів вхідний опір УНЧ (значення резисторів R1 і R2) повинен відповідати опору мікрофона або датчика, що його замінює. Вихідні транзистори УНЧ працюють без початкового усунення (з 1покоя=0). Спотворення типу "сходинка" практично відсутні завдяки глибокій негативної зворотний зв'язок, що охоплює другий ОУ і вихідні транзистори. При необхідності схему включення транзисторів можна змінити.

Налаштування диференціального каскаду: подати синусоїдальний сигнал 50 Гц на обидва входи диференціального каналу одночасно, підбором величини RЗ або R4 забезпечити на виході ОУ 1 нульовий рівень сигналу 50 Гц. Для установки використовується сигнал 50 Гц, т.к. електромережа частотою 50 Гц дає максимальний внесок у сумарну величину напруги перешкоди. Хороші резистори та ретельне налаштування дозволяють досягти придушення синфазної перешкоди 60дб-80дб і більше.

Для підвищення стійкості роботи УНЧ доцільно зашунтувати висновки живлення конденсаторами ОУ і на виході підсилювача включити RC-цілочку (як у схемі підсилювача на малюнку 1). Для цього можна використовувати конденсатори КМ6.

Для підключення мікрофона використано кручена пара проводів в екрані. Екран підключається до УНЧ (тільки в одній точці!) максимально близько від входу ОУ.

Поліпшені підсилювачі для чутливих мікрофонів

Застосування у вихідних каскадах УНЧ низькошвидкісних ОУ та експлуатація кремнієвих транзисторів у підсилювачах потужності в режимі без початкового зміщення (струм спокою дорівнює нулю - режим В) може, як це вже зазначалося вище, призвести до перехідних спотворень типу “сходинка”. У цьому випадку для виключення даних спотворень доцільно змінити структуру вихідного каскаду таким чином, щоб вихідні транзистори працювали з початковим невеликим струмом (режим АВ).

На малюнку 4 наведено приклад подібної модернізації наведеної схеми підсилювача з диференціальним входом (рисунок 3).

Рис.4. Схема УНЧ на ОУ з диференціальним входом та з низьким рівнем спотворень вихідного каскаду.

Елементи для схеми малюнку 4:

• R1=R2=20к (рівно або трохи вище максимального опору джерела в робочому діапазоні частот),
• RЗ=R4=1м-2м; R5=2к-10к, R6=1к-Зк,
• R7=47к-300к (підстроювання посилення, К=1+R7/R6),
• R8=10, R10=10к-20к, R11=10к-20к;
• С1 = 0.1-0.22, С2 = 0.1-0.22, СЗ = 4.7мкФ-20мкФ, C4 = 0.1;
• ОУ - К140УД8, КР1407УД2, КР140УД12, КР140УД20, КР1401УД2Б або інші ОУ у типовому включенні та бажано з внутрішньою корекцією;
• Т1, Т2 - КТ3102, КТ3107 або КТ315, КТ361 або аналогічні;
• D2, D3 - КД523 чи аналогічні;
• М - МД64, МД200, МЕК-3 або аналогічний (в),
• Т – ТМ-2А.

На малюнку 5 представлений приклад УНЧ на транзисторах. У перших каскадах транзистори працюють у режимі мікрострумів, що забезпечує мінімізацію шумів УНЧ. Схема багато в чому аналогічна схемою малюнку 2. Для збільшення частки корисного сигналу низького рівня і натомість неминучих перешкод у схему УНЧ включений смуговий фільтр, який би виділення частот смузі 300 Гц -3.5 кГц.

Рис.5. Схема УНЧ на транзисторах зі смуговим фільтром і варіанти підключення мікрофонів: а - УНЧ зі смуговим фільтром; б - підключення динамічного мікрофона; в - підключення електретного мікрофона.

Елементи для схеми малюнку 5:

• R1=43к-51к, R2=510к (підстроювання, Uкт2=1.2В-1,8В),
• R3=5.6к-6.8к (регулятор гучності), R4=3к, R5=8.2к,
• R6 = 8.2к, R7 = 180, R8 = 750; R9 = 150к, R10 = 150к, R11 = 33к,
• R12 = 620, R13 = 820-1,2к, R14 = 200-330,
• R15=100к (підстроювання, Uет5=Uэт6=1.5В), R16=1 до (підстроювання струму спокою Т5 і Т6, 1-2мА);
• С1=10мкФ-50мкФ, С2=0.15-0.33, С3=1800,
• С4=10мкФ-20мкФ, С5=0.022, С6=0.022,
• С7=0.022, С8=1мкФ, С9=10мкФ-20мкФ, С10=100мкФ-500мкФ;
• Т1, Т2, Т3 -159НТ1, КТ3102Е або аналогічні;
• Т4, Т5 - КТ3102, КТ315 або аналогічні, але можна і застарілі, германієві транзистори, наприклад, МП38А,
• Т6 - КТ3107 (якщо Т5 - КТ3102), КТ361 (якщо Т5 - КТ315) або аналогічні, але можна і застарілі, германієві транзистори, наприклад, МП42Б (якщо Т5 - МП38А);
• М - МД64, МД200 (б), МЕК-3 або аналогічний (в),
• Т – ТМ-2А.

У цій схемі також доцільно використовувати транзистори з великим коефіцієнтом посилення, але малим зворотним струмом колектора (Iк0), наприклад, 159НТ1В (Iк0=20нА) або КТ3102 (Iк0=50нА), або аналогічні. Вихідні транзистори можуть використовуватися як кремнієві (КТ315 і КТ361, КТ3102 і КТ3107 тощо), так і германієві (застарілі транзистори МП38А і МП42Б і т.п.).

Налаштування схеми, як і у разі схеми УНЧ на рис.11.2, зводиться до встановлення резистором R2 та резистором RЗ відповідних напруг на транзисторах Т2 і Т5, Т6: 1,5В - на колекторі Т2 та 1,5В - на емітерах Т5 та Т6.

Конструкція мікрофону

З великого листа щільного паперу з ворсом, під оксамит, виготовляється труба діаметром 10-15 см і довжиною 1.5-2 м. Ворс, як можна здогадатися, звичайно, має бути не зовні, а всередині. В один кінець цієї труби вставляється мікрофон. Краще, якщо це буде хороший динамічний або конденсаторний мікрофон.

Однак можна скористатися і звичайним, побутовим мікрофоном. Це може бути, наприклад, динамічний мікрофон типу МД64, МД200 або мініатюрний МКЕ-3.

Щоправда, з побутовим мікрофоном результат буде дещо гіршим. Звичайно, мікрофон необхідно підключити за допомогою екранованого кабелю до чутливого підсилювача з малим рівнем власних шумів (рис.1 та 2). Якщо довжина кабелю перевищує 0.5 м, краще скористатися мікрофонним підсилювачем, мають диференціальний вхід, наприклад, УНЧ на ОУ (рис.

Це дозволить зменшити синфазну складову перешкод - різного роду наведення від найближчих електромагнітних пристроїв, тло 50 Гц від мережі 220 В і т. д. Тепер про другий кінець цієї паперової труби. Якщо цей вільний кінець труби направити на джерело звуку, наприклад, на групу людей, що розмовляють, то можна почути мову. Здавалося б нічого особливого.

Саме для цього існують мікрофони. І труба для цього зовсім не потрібна. Однак дивно те, що відстань до тих, хто розмовляє, може бути значною, наприклад, 100 і більше метрів. І підсилювач, і мікрофон, з такою трубою, дозволяють все досить добре чути на такому значному видаленні.

Відстань може бути збільшена навіть при використанні спеціальних селективних фільтрів, що дозволяють виділяти або пригнічувати сигнал у вузьких смугах частот.

Це дозволяє підвищити рівень корисного сигналу за умов неминуче існуючих перешкод. У спрощеному варіанті замість спецфільтрів можна застосувати смуговий фільтр в УНЧ (рис. 4) або скористатися звичайним еквалайзером – багатосмуговим регулятором тембру, у крайньому випадку – традиційним, т.с. звичайним, двосмуговим, регулятором тембру НЧ та ВЧ.

Література: Рудомедов Є.А., Рудометов В.Є – Електроніка та шпигунські пристрасті-3.

Мікрофон може використовуватися як для запису музики вдома, стримінгу чи караоке, так і для концертних виступів та запису цілого оркестру. Динамічні мікрофони, здатні пережити різкі перепади звукового тиску, часто використовують для точної передачі звуку ударних, а конденсаторні мікрофони можуть записувати навіть тихі звуки.

Конденсаторні та динамічні мікрофони

Конденсаторні мікрофони більш чутливі, мають широкий частотний діапазон, передають звук вірогідніше і можуть бути компактними. Але вони надто чутливі до падінь чи ударів і можуть працювати на холоді. Крім того, для роботи конденсаторного мікрофона потрібне додаткове живлення 48 В. Така функція є в багатьох пультах мікшера, підсилювачах, зовнішніх звукових картах і інших пристроях з мікрофонним входом. Якщо його немає, можна додатково придбати блок з фантомним харчуванням. Конденсаторні мікрофони найчастіше використовують у студіях звукозапису, на телебаченні та при відеозйомці.

Динамічні мікрофони витримують різкі звуки або перепади звукового тиску, тому їх часто використовують для запису ударних установок. Їх конструкція більш надійна і менш схильна до виходу з ладу після падіння. Для динамічних мікрофонів меншою мірою характерна проблема зворотного зв'язку, вони менше ловлять низькочастотні шуми або призвуки. Але у них не найширший частотний діапазон і нижча достовірність передачі звуку. Динамічні мікрофони використовують у студіях, на виїзді, на концертах, у театрах та вдома.

Характеристики мікрофонів

Чутливість мікрофона вказується в дБ, і що менше це значення по модулю, то простіше мікрофону записувати тихі звуки. Деякі динамічні мікрофони мають досить низьку чутливість -70 дБ, тоді як багато конденсаторні мікрофони мають більш високу чутливість на рівні від -46 до -35 дБ і вище. Якщо необхідно провести запис у безпосередній близькості від мікрофона, не потрібно гнатися за пристроями з високою чутливістю, і навпаки, якщо завдання передбачає отримання досить тихих звуків у камерній атмосфері (акустична гітара, струнний квартет), потрібно подбати про мікрофон з вищою чутливістю.

Максимальний рівень звукового тиску (SPL) показує, яку гучність звуку розрахований мікрофон. Високим значенням рівня звукового тиску є показники понад 90 дБ. Такий шум можна відчути поблизу Ніагарського водоспаду чи рок-концерті. Рівень шуму в тихій студії звукозапису становить 10 дБ, а реактивний літак, що злітає, здатний розвивати звуковий тиск, близький до больового порога людини в 130 дБ. Мікрофони з високим показником максимального рівня звукового тиску варто вибирати для концертної діяльності або будь-якої іншої області, де джерело звуку дуже потужне.

Одні з найважливіших параметрів мікрофона – динамічний діапазон (здатність відтворювати найтихіші та найгучніші звуки без спотворень) та відношення «сигнал/шум» (різниця в дБ між 94 дБ динамічного діапазону мікрофона та власним шумом). Що чим це значення, тим краще – ви отримаєте більш чисте, прозоре та динамічне звучання.

Чим ширший частотний діапазон, тим звук при передачі природніший і натуральніший - і басові інструменти не «з'їдаються», і високі ноти добре чутні. Майже всі динамічні мікрофони мають діапазон від 50 – 80 Гц до 15 кГц – цього достатньо для вокалу та більшої частини акустичних інструментів, за винятком найнижчих та високочастотних – контрафагота, туби, великого органу, роялю, контрабасу, великого барабана та скрипки, цимбал та багатьох дерев'яних духових інструментів. Якщо ж є завдання якісно записати виступ симфонічного оркестру, мікрофон краще підбирати з ширшим діапазоном - конденсаторний. Для простої передачі досить охоплення в 100 –10000 Гц.

Чим більший опір мікрофона, тим гірше його чутно, якщо не використовувати пульт мікшера або звукову карту з вбудованими підсилювачами. При підключенні високоомного мікрофона до стандартного входу комп'ютера або караоке звук буде дуже тихим.

Спеціалізовані мікрофони

Мікрофони для спілкування через мережу коштують недорого, оскільки від них не вимагають високої якості звукопередачі. Вони бувають настільного виконання або у вигляді прищіпки для кріплення на одяг.

Мікрофони для великих конференцій чітко передають мову та усувають сторонні звуки (кашель, шарудіння паперів). Їх можна розділити на настільні поверхневі мікрофони, мікрофони «на гусячій шиї», мікрофони прикордонного шару (вбудовуються в стіл або в кафедру нарівні з їх поверхнею), а також ручні, петличні та головні.

Коли за невеликим столом збирається група з кількох людей, не обов'язково кожному її учаснику ставити окремий мікрофон, достатньо встановити в центрі столу всенаправлений мікрофон. Якщо ж беруть участь у конференції багато, і їм необхідно говорити часто по черзі або виступати по одному перед усіма, краще використовувати односпрямований мікрофон «на гусячій шиї», кардіоїдний або суперкардіоїдний, який вловлює звук, який тільки в нього говорить.

Більш просунутий варіант – великі конференц-системи, що складаються з пульта «голови» (який може керувати іншими мікрофонами), пультів «делегатів» та головного пристрою, що дозволяє робити переклади, запис самої конференції та призначення груп делегатів. У таких пультів є кнопка вкл/викл, можливість підключення навушників, деякі - вибір перекладу, вбудований динамік і підсвічування на стрижні мікрофона.

Мікрофони для запису відео фотоапаратом мають можливість встановлення в «гарячий черевик» (hot shoe) фотоапарата і підключаються до нього через роз'єм 3,5 мм mini-jack (рідше XLR).

Бездротові мікрофони

Бездротові мікрофони дуже зручні і часто бувають необхідні у різних сферах – у театрах, на концертах чи лекціях у великих аудиторіях. Перше, що тут необхідно враховувати, - це відстань, на якій може працювати система, в середньому це 50 - 60 м. Але існують і системи з дальністю дії до 100 м. Якщо потрібно використовувати декілька радіосистем в одному місці, потрібно враховувати, скільки радіосистема може мати різні частоти, щоб вони не створювали один одному проблем.

Головний або петличний мікрофон, що працює з радіосистемою, має поясний (або кишеньковий) передавач, мікрофон якого підключається кабелем невеликої довжини. Але не всякий мікрофон можна підключити до будь-якого передавача. Недолік бездротових мікрофонів – необхідність зміни батарейок або підзарядки акумуляторів у середньому через 6 годин роботи.

Дорогий професійний мікрофон немає сенсу купувати, якщо немає відповідного обладнання для його підключення - підсилювачів або студійних звукових карт та професійних пристроїв для запису, а також підготовленого приміщення (студії). Він не зможе працювати в таких умовах відповідно до заявлених характеристик.

Якщо ви шукаєте недорогий, але якісний і надійний мікрофон для дому, наприклад, щоб співати в домашньому караоке або записувати вокал на ноутбук, краще вибрати динамічний мікрофон, оскільки він найменш схильний до поломки при випадкових падіннях або ударах і не вимагає додаткового харчування. Достатньо підключити його до звукової карти, караоке системи або в мікшерний пульт.

Якщо мікрофон підбирається для запису подкастів в домашніх умовах, потрібно врахувати, наскільки він чутливий і «примхливий» - конденсаторний мікрофон з високою чутливістю записуватиме звуки працюючих електроприладів у кімнаті. Для їх усунення потрібно буде подбати про додаткові аксесуари: поп-фільтр і мікрофонну стійку.

Довідкова стаття, яка ґрунтується на експертній думці автора.

Мікрофон називається електроакустичний перетворювач звукових коливань в електричні сигнали. Ще нещодавно мікрофони були відносно рідкісними пристроями. Сьогодні мікрофони – скрізь. Кожен у кишені має смартфон, в якому встановлюють кілька мікрофонів, іноді до чотирьох. Ще один мікрофон – на руці, у смарт-годиннику. У iPhone 6 коштує три мікрофони, а в iPhone 6S - навіть чотири. Один прикладають до вуха при розмові, іншим користується гучним зв'язком, ще один використовується для запису звуку при зйомці основною камерою. Один із мікрофонів iPhone використовується для шумоподавлення. У режимі гучномовця можуть використовуватися всі чотири мікрофони в залежності від орієнтації телефону.

У цій статті ми розглянемо технічні характеристики мікрофонів та приділимо особливу увагу одній з основних характеристик – чутливості, яку можна перевести з логарифмічних одиниць до лінійних за допомогою цього конвертера.

Виробники мікрофонів щороку випускають мільярди мікрофонів. Перші мікрофони встановлювалися в телефони та радіопередавачі. Зараз мікрофони використовуються в акустиці (передача та перетворення на електричні сигнали та потік цифрової інформації голосу, музики, звуків природного походження), а також для цілей, не пов'язаних з акустикою (в різних датчиках). У наші дні мікрофони використовуються в багатьох пристроях: телефонах, системах гучного зв'язку, в апаратурі радіо- та телевізійного мовлення, відеозапису, в мегафонах, системах розпізнавання мови, системах усного перекладу за участю людини-перекладача або (нехай не сьогодні, але вже дуже скоро ) у повністю автоматизованих системах усного перекладу.

У багатьох системах мікрофони використовуються для цілей, не пов'язаних із акустикою. Це датчики для вимірювання відстаней, пристрої, які можуть увімкнути та вимкнути різне обладнання у відповідь на певний звуковий сигнал, датчики, що визначають наявність певних звуків, наприклад, детонаційних стуків двигунів. При появі детонаційних стуків такі п'єзоелектричні датчики визначають їх наявність, щоб електронний блок управління зміг вжити заходів для їх запобігання.

Класифікація мікрофонів

Існують також спеціалізовані мікрофони. Одним із прикладів таких мікрофонів є гідрофони, що використовуються для прослуховування та запису підводних звуків, наприклад, що видаються морськими ссавцями або підводними човнами. Іншими прикладами є контактні мікрофони та контактні п'єзоелектричні звукознімачі, які вловлюють звукові коливання твердих об'єктів і водночас погано сприймають коливання повітря.

Мікрофони класифікуються за різними ознаками:

Технічні характеристики мікрофонів

Який тип мікрофона вибрати для запису оркестру, співака, малого барабана чи гітари? Кардіоїдний, неспрямований, а, можливо, гостроспрямований високочутливий мікрофон? А як щодо ціни? Невже мікрофон за 20 тисяч доларів записуватиме звук у 200 разів краще за мікрофон за 100 доларів або в 20 тисяч разів краще за мікрофон за долар (приблизно стільки коштують мікрофони, що встановлюються в iPhone або недорогі комп'ютерні мікрофони). А якщо я вам скажу, що мікрофон-петлічка за долар, на якому навіть немає назви, звучатиме набагато краще, ніж Neumann за 20 тисяч, встановлений на камері за п'ять метрів від джерела звуку? Цілком можливо, що ви зможете відповісти на ці питання, якщо навчитеся читати та розуміти технічні характеристики мікрофонів.

Як приклад, розглянемо характеристики динамічного кардіоїдного мікрофона Shure PGA48:

• Чутливість на частоті 1 кГц без навантаження: -53,5 дБВ/Па (2,10 мВ/Па) при еталонному рівні чутливості 1 Па = 94 дБ SPL
• Номінальний діапазон частот: 70-15000 Гц
• Характеристика спрямованості: кардіоїда
• Модуль повного електричного опору: 600 Ом
• Вихідний з'єднувач: професійний триполюсний з'єднувач (вилка) типу XLR

Тепер розглянемо характеристики мікрофонів докладніше.

Чутливість у децибелах та лінійних одиницях

Мікрофон є перетворювач, який перетворює звуковий тиск в електричну напругу на виході. Його чутливість є співвідношення між вхідним звуковим тиском і вихідною електричною напругою. Вона показує, наскільки добре мікрофон виконує цю функцію перетворення. Високочутливий мікрофон створює більш високу напругу для певного звукового тиску, а отже, вимагає меншого посилення в мікшері або запису звуку. Однак чутливість не впливає на загальну якість мікрофона.

Чутливість можна виразити у зручних лінійних одиницях у вигляді відношення напруги на виході мікрофона в мілівольтах на розімкнутому виході або навантаженні в 1 кОм до тиску синусоїдального звукового сигналу з частотою 1 кГц. Саме такий підхід, втім, дуже непослідовний, прийнятий у російських ГОСТах, що описують параметри мікрофонів та їх вимір. Часто використовувані логарифмічні одиниці дуже зрозумілі людям далеким від техніки.

Чутливість мікрофона зазвичай (у Європі та Америці, але не за російським ГОСТом) виражається в логарифмічних одиницях (децибелах) і зазвичай вимірюється за допомогою випромінювання сигналу синусоїдальної форми частотою 1 кГц і тиском 1 паскаль (1 Па = 1 Н/м² = 10 дин/ см² = 10 мікробар, що відповідає рівню еквівалентного звукового тиску 94 дБ SPL, деякі виробники мікрофонів використовують інший еталонний рівень чутливості - 74 дБ SPL, який відповідає тиску 0,1 Па або 1 дин/см 2. Однак рекомендується використовувати 94 дБ SPL, оскільки рівень звукового тиску 74 дБ SPL дуже близький до типового рівня шуму.

Розмір сигналу, що знімається з мікрофона, є мірою його чутливості. Чим вона вища, тим більша чутливість мікрофона. У зв'язку з дуже великим діапазоном людського слуху та зручності для вимірювання звуків користуватися логарифмічною шкалою, чутливість мікрофонів часто вимірюють у децибелах щодо еталонного рівня чутливості 1 В/Па. Це дуже великий рівень, що набагато перевищує чутливість будь-якого мікрофона, тому їхня чутливість у децибелах виражається негативними значеннями. У цьому конвертері одиниць виміру для перекладу чутливості в децибелах лінійні одиниці мВ/Па і навпаки використовуються такі формули:

S dB re 1V/Pa = 20 log 10 (TFmV/Pa/1000 mV/Pa)

TF mV/Pa = 1000 mV/Pa × 10(S dB re 1V/Pa/20).

S dB щодо 1В/Па - чутливість у децибелах щодо 1 В/Па,

TF мВ/Па - чутливість у мВ/Па та

1000 мВ/Па = 1 В/Па - еталонний рівень чутливості, що дорівнює напрузі 1 В, що виробляється мікрофоном при дії на нього звукового тиску в 1 Па.

Логарифмічна чутливість у децибелах із зазначеним еталонним рівнем є «абсолютною» величиною, тобто її завжди можна перетворити на мВ/Па або будь-які інші лінійні значення.

Чому саме 94 або 74 децибелиЧи можна побачити у всіх статтях, присвячених чутливості мікрофонів? Це пов'язано з рівнем порогу чутності людини, що дорівнює 2 10⁻⁵ Н/м² або 20 мкПа для синусоїдальної хвилі частотою 1 кГц. Саме такий тихий звук може виявити здорова молода людина. Рівень звукового тиску в децибелах P SPL , виміряний за відносною шкалою для тиску 1 Па, що часто використовується для вимірювання чутливості мікрофонів, визначається за формулою

P SPL = 20·Log₁₀(P/P₀),

де P = 1 Па та P₀ = 2·10⁻⁵ Па. Тобто,

P SPL = 20·Log₁₀(1/2·10⁻⁵) = 93,979 dB.

Якщо ж використовувати як опорний рівень тиск не в 1 паскаль, а в 1 дин/см² = 2·10⁻⁴ Па, то маємо:

P SPL = 20 · Log₁₀ (1/2 · 10⁻⁴) = 73,979 дБ.

Зазначимо, що ці дві величини відрізняються рівно на 20 децибелів. Зазначимо також, що 94 та 74 децибели - це абсолютні значеннязвукового тиску, що дорівнює 1 Па і 1 дин/см² відповідно. .

Більш високі значення чутливості в децибелах вказують на більш високу чутливість, наприклад, мікрофон з чутливістю -50 дБ є більш чутливим, ніж мікрофон з чутливістю -65 дБ. Чутливість гідрофонів зазвичай виражають у децибелах щодо еталонного рівня 1 В/мкПа.

Незважаючи на те, що чутливість не є показником якості мікрофона, ця характеристика має особливе значення при запису таких слабких звуків, як рух рухів у курячих яйцях. У той же час, якщо потрібно записати звук ковальського молота, то при використанні високочутливого мікрофона вхідні каскади передпідсилювача або мікшера, швидше за все, будуть перевантажені, що призведе до появи спотворень. У гостронаправлених мікрофонах («гарматах») для запису звуків від віддалених джерел використовують високочутливі головки. У той же час у мікрофонах для запису мови або вокалу, які знаходяться всього за кілька сантиметрів від джерела звуку, наприклад, у згаданому вище Shure PG48, встановлені мікрофонні капсулі значно менше чутливості. Чутливість мікрофона - лише один показник серед багатьох інших, які слід врахувати при виборі мікрофона для конкретної галузі застосування.

У технічних характеристиках мікрофонів чутливість зазвичай вказується для розімкнутого ланцюгатобто без навантаження. Є кілька причин виміру чутливості саме таким чином. По-перше, у цьому випадку можна розрахувати, як працюватиме мікрофон на будь-яке навантаження. Для цього потрібно знати лише дві величини: чутливість без навантаження та повний вихідний опір мікрофона. По-друге, у сучасному устаткуванні для обробки та посилення звуку для ефективного використання мікрофони завжди підключають до високоомного навантаження, наприклад, 200-омний мікрофон слід підключати до навантаження опором не менше 2 кому. Тоді можна вважати, що мікрофон працює на розімкнутий ланцюг. Чутливість для розімкнутого ланцюга зручна також для порівняння чутливості різних мікрофонів.

При порівнянні чутливості мікрофонів різних виробників слід враховувати, які еталонні рівні чутливості використовуються в характеристиках - згадані вище 94 або 74 дБ SPL. Наприклад, взятий як приклад мікрофон Shure PGA48, має чутливість 2,1 мВ/Па, що відповідає чутливості –73,5 дБ щодо 1В/дин см² та –53,5 дБ щодо 1 В/Па. Видно, що різниця величин чутливості в децибелах дорівнює точно 20 дБ. Таким чином, для порівняння чутливості мікрофонів різних виробників можна скористатися нашим конвертером для перетворення різних значень одного еталонного рівня чутливості.

Нижче в таблиці наведено типові значення чутливості мікрофонів з різними типами перетворювачів дБВ/Па та мВ/Па.

Чутливість за потужністю

У літературі, присвяченій динамічним мікрофонам, випущеної до середини минулого століття, та й у характеристиках самих мікрофонів того часу можна знайти характеристики чутливості мікрофонів за потужністю, які були прийняті на зорі розвитку радіомовлення, коли була в ході концепція узгодження вхідного та вихідного імпедансу. Відповідно до цієї концепції, мікрофон повинен був підключатися до навантаження з імпедансом, що дорівнює внутрішньому імпедансу мікрофона. Пізніше була прийнята ідея узгодження щодо напруги, і вона залишається актуальною для мікрофонів та підсилювачів і зараз. Тобто, зараз вважається, що імпеданс будь-якого підсилювача має бути не меншим, ніж на порядок (вдесятеро) вищим, ніж внутрішній опір мікрофона. Тому концепція чутливості мікрофона за потужністю становить винятково історичний інтерес і тут не обговорюється.

Смуга відтворюваних частот

Графік частотної характеристики показує смугу частот, що відтворюються мікрофоном, в області 20 Гц - 20 кГц, тобто в діапазоні слуху людини. Часто на цьому графіку є криві різної відстані від мікрофона до джерела звуку. Діаграма отримана в результаті тестування мікрофона в звукомірній (безеховий) камері, яка забезпечує повне поглинання відбитих звуків. Випробуваний мікрофон міститься перед каліброваним гучномовцем, що випромінює рожевий шум, спектральна щільність якого згасає на 3 дБ на кожну октаву. Вихідний сигнал мікрофона аналізується і результати аналізу видаються у формі графіка частотної характеристики, на горизонтальній осі якого в логарифмічному масштабі вказується частота, а на вертикальній - відносний рівень сигналу децибелах.

Характеристика спрямованості

Характеристика (діаграма) спрямованості мікрофона показує залежність чутливості мікрофона до напряму падіння звукової хвилі щодо його акустичної осі. Зазвичай цю характеристику представляють у полярних координатах, у яких кожна точка на площині визначається відстанню від початку координат до цієї точки (полярним радіусом) і кутом між нульовим напрямком та напрямком на цю точку (азимутом). Найбільш часто застосовуються ненаправлені мікрофони або спрямовані мікрофони з діаграмою спрямованості у полярних координатах у формі кардіоїди, субкардіоїди, гіперкардіоїди та суперкардіоїди. Є двонаправлені мікрофони з діаграмою спрямованості у формі об'ємної вісімки.

Повний внутрішній (вихідний) опір

Модуль повного внутрішнього електричного опору (імпеданс) описує опір магнітної котушки або мембрани у разі стрічкового мікрофона або вихідний опір підсилювача у разі конденсаторного мікрофона. Діапазон значень модуля повного внутрішнього опору у різних типів мікрофонів великий - від 1 ома у стрічкового мікрофона до десятків і сотень мегаом у конденсаторних мікрофонів. Втім, в конденсаторних мікрофонах завжди є внутрішній підсилювач, вихідний опір якого значно (на кілька порядків) менший від вихідного опору самої головки конденсаторного мікрофона.

До середини п'ятдесятих років минулого століття інженери, які займаються питаннями звукозапису, погоджували імпеданси мікрофонів та підсилювачів. Однак у наші дні ніхто більше не стурбований питаннями узгодження імпедансів мікрофонів з підсилювачами, тому що зазвичай повний внутрішній вихідний опір самого мікрофона або його підсилювача відносно низький, у той час як вхідний опір підсилювача потужності або мікшера відносно високий (зазвичай вище більш ніж на порядок) ).

Тепловий шум та еквівалентний рівень шуму

Ми добре чуємо тихий шиплячий шум мікрофонів і підсилювачів (не плутати з мережевим гулом!), який є тепловим шумом, що є результатом броунівського руху іонізованих молекул у провіднику, що володіє електричним опором. Цей шум завжди присутній і позбутися його неможливо. Сучасні мікрофони мають модуль повного внутрішнього опору 150-300 Ом, і цей опір генерує тепловий шум і при повній відсутності звукового сигналу. Напівпровідникові прилади та резистори підсилювачів, до яких підключаються мікрофони, також генерують шум, який також неможливо усунути, але можна дещо зменшити у різний спосіб. Низький рівень шуму особливо корисний, коли доводиться працювати з дуже тихими звуками, оскільки такі звуки можуть «потонути» у неминучому шумі мікрофона та підсилювача.

Власний шум мікрофонів зазвичай наводиться в їх характеристиках у формі відношення сигнал-шум у децибелах або у формі величини власного шуму, яка вказується як еквівалентний рівень шуму. Наприклад, власний шум конденсаторного мікрофону iSK BM-800 дорівнює 16 дБ(А). Тут у децибелах з ваговим фільтром А (дБ(А)) вимірюється рівень звукового тиску з фільтром типу А щодо звукового тиску 20 мкПа, що відповідає порогу чутності людини. А-фільтр призначений для вимірювання щодо тихих звуків та для фільтрації низькочастотних шумів. За такої методики вимірювання власних шумів хорошими вважаються результати нижче 15 дБ(А). Є й інша методика вимірювання шуму, при використанні якої хороші шумові характеристики мають мікрофони, якщо результат вимірювань менше 30 дБ.

Рівень граничного звукового тиску

При записі звуку необхідно знати який граничний рівень звукового тиску може витримати мікрофон, що використовується без перевищення встановленого в нормативно-технічній документації сумарного коефіцієнта гармонійних спотворень (зазвичай 0,5, 1 або 3%) і, звичайно, без обмеження сигналу, при якому синусоїда перетворюється на меандр. 0,5-відсоткові викривлення можна виміряти, але не можна почути. Наприклад, рівень граничного звукового тиску мікрофону iSK BM-800 дорівнює 132 дБ на частоті 1 кГц за сумарного коефіцієнта гармонічних спотворень 1%.

Динамічний діапазон

Динамічний діапазон мікрофона визначається як діапазон звукових тисків в децибелах, верхня межа якого обмежена рівнем граничного звукового тиску, а нижній - еквівалентним рівнем власного шуму, виміряного з фільтром типу А. У прикладі конденсаторного мікрофона iSK BM-800 динамічний діапазон можна розрахувати як 132 дБ - 16 дБ = 116 дБ. Слід зазначити, що багато виробників мікрофонів не вказують динамічний діапазон технічних характеристик своїх виробів.

Ефект близькості

Кожен спрямований мікрофон характеризується ефектом близькості, що виявляється у підкресленні нижніх частот при наближенні джерела звукового сигналу близько мікрофону. У ненаправлених мікрофонів ефект близькості відсутній, тоді як у кардіоїдних динамічних вокальних мікрофонів спостерігається посилення нижніх частот до 16 дБ і навіть більше, якщо вокаліст торкається мікрофона губами. Ефект близькості зазвичай вказується на частотних характеристиках мікрофонів у формі окремих кривих із зазначенням відстані від мікрофона до джерела звуку. Провідні радіопередачи часто використовують ефект близькості для надання глибини своєму голосу. У той же час цей ефект може погіршити розбірливість мови.

Гармонічні спотворення

В акустиці сумарний коефіцієнт гармонічних спотворень сигналу визначається як відношення суми потужностей всіх гармонійних компонентів до потужності основної частоти та характеризує лінійність аудіосистеми. Зазвичай він виявляється у відсотках. Якщо повні гармонічні спотворення невеликі, то компоненти акустичної системи (мікрофон, підсилювач, мікшер, підсилювач потужності та гучномовець) дозволяють точніше відтворювати звук. Для калібрування мікрофона використовують випробувальний динамік, який випромінює чистий синусоїдальний звуковий сигнал. Звуковий сигнал, що впливає на мікрофон, аналізується на наявність перших п'яти гармонік основної частоти.

Тип мікрофонного з'єднувача

У мікрофонах для побутового використання зазвичай використовуються телефонні стерео або моно з'єднувачі типу TRS з діаметром вилки 6,35 мм, 3,5 мм або 2,5 мм. У професійних мікрофонах найчастіше використовується триполюсний з'єднувач XLR, призначений передачі балансного аудіосигналу. Іноді застосовуються інші з'єднувачі, наприклад, в радіоаматорській або професійній апаратурі зв'язку.

Триполюсний з'єднувач XLR, що використовується для балансної передачі звукового сигналупо екранованій кручений парі, заслуговує на особливу увагу. Він використовується в абсолютній більшості професійних мікрофонів. Балансні лінії дозволяють використовувати довгі кабелі, оскільки вони зменшують сприйнятливість кабелів до зовнішніх електромагнітних перешкод. Кабель має дві жили передачі звукового сигналу - одним проводом йде прямий сигнал від мікрофона (контакт 2), інакше инверсный (противофазний), полярність якого протилежна прямому сигналу (контакт 3). Ці два дроти підключаються до входу диференціального підсилювача, який підсилює різницю напруг між двома балансними лініями і пригнічує перешкоди синфазними. Скрутка проводів зменшує електромагнітні перешкоди, спричинені електромагнітною індукцією. Третій провід - екранне обплетення кабелю, що підключається до контакту 1 з'єднувача XLR.

Висновки

Ми сподіваємося, що, прочитавши цю статтю, ви зможете читати та розуміти технічні характеристики мікрофонів, порівнювати їх та вибирати мікрофон, який вам потрібен для виконання конкретного завдання. Однак пам'ятайте, що характеристики дають тільки об'єктивну інформацію про електроакустичні можливості мікрофона і не можуть показати як звучатиме мікрофон. Вони не можуть розповісти все про якість мікрофона. Наприклад, вони виразно не розкажуть про якість паяння елементів на друкованій платі підсилювача або якість виготовлення мембрани капсуля конденсаторного мікрофона.

А як щодо ціни? Тут варто пам'ятати, що відомі виробники мікрофонів використовують ті ж розраховані на снобізм методи залучення далеких від техніки покупців, які використовують компанії, що випускають парфуми та модний одяг. «Мікрофони Neumann визнані професіоналами по всьому світу! Їх можна знайти в будь-якій поважній студії звукозапису! Якщо у тебе є Neumann – ти справжній професіонал!»

В. М. Чобітків. Акустика. М. - «Книга на вимогу»

Складність вибору мікрофона під вокал полягає у неоднозначності характеристик даного пристрою з погляду розкриття індивідуальних голосових якостей виконавця. В ідеалі кожен користувач прагне вибирати модель, яка б якнайкраще підкреслювала переваги його вокалу і також приховувала недоліки. Визначити, наскільки конкретний мікрофон зможе впоратися із цим завданням, не так просто. Більше того, навіть придбання дорогої преміальної версії з передовими робочими показниками не буде гарантією ефективної роботи в різних умовах застосування. І все ж вибрати оптимальний мікрофон для вокалу можна, якщо в комплексі враховувати його експлуатаційні властивості, не забуваючи про функціональні особливості та конструкційну ергономіку.

Основні критерії вибору

Робочі властивості мікрофона дають зрозуміти, як точно може розкрити вокальні дані конкретна модель. Це не означає, що він дозволить якнайкраще їх відобразити, але сам факт наявності такого потенціалу є основою для вибору. Отже, увагу рекомендується звертати на такі показники, як чутливість, амплітудно-частотний діапазон та особливості спрямованості. Це головні характеристики, якими відрізняються вокальні мікрофони різних моделей. Насправді ці параметри можуть проводити деталізацію звучання, відсутність чи присутність завалів окремих частот, стабільність підтримки гучності тощо.

Амплітудно-частотний спектр в аудіоапаратурі найчастіше представлений однаковими значеннями, тому особливої ​​уваги на цю величину не звертають. Тим не менш, у випадку з мікрофонами важлива кожна деталь та облік імпульсної частотної характеристики має велике значення. Наприклад, якщо вибирається мікрофон для запису вокалу, ця характеристика визначить, наскільки ефективною буде реакція пристрою на електричні імпульси. У сукупності чутливість, частотний спектр і тип спрямованості приладу забезпечать той чи інший характер взаємодії як виконавця з мікрофоном, а й зв'язку з додатковим устаткуванням. Не варто забувати, що в процесі запису та відтворення бере участь також інша спеціалізована техніка. Мікрофон як мінімум повинен відповідати якісним характеристикам основного обладнання. І навпаки, якщо було придбано високоякісний сучасний мікрофон, його функція може бути неефективною при використанні у комплексі з бюджетною апаратурою. Наприклад, експлуатаційні показники можуть не розкритися навіть якщо використовується дешевий акустичний кабель.

Чутливість мікрофону

Від чутливості залежить рівень напруги, що формується на виході мікрофона у процесі звукового впливу. Іншими словами, це електрична віддача акустичного імпульсу, яка отримується в момент виконання вокальних партій. Зазвичай для оцінки цього показника використовується поняття звукового тиску, але фахівці все ж таки рекомендують використовувати комплексний підхід, тобто враховувати і частоту синусоїдального сигналу звукової хвилі, і вихідну напругу. Як впливає чутливість мікрофона на якість його роботи? На перший погляд може здатись, що високе значення як таке свідчить про можливість розкриття широкого потенціалу вокальних даних. Але це не зовсім так, і чутливість демонструє оманливість високих експлуатаційних показників як приладу.

Чутливість лише дає інформацію про здатність пристрою вловлювати сигнал з тією чи іншою силою, що виражатиметься у потужності зворотної віддачі із відтворенням звуку. Однак якість роботи мікрофона саме з точки зору акустичних властивостей мінімально залежить від чутливості, оскільки високий ступінь сприйнятливості мембрани можуть звести до нуля спотворення і перешкоди, значимість яких також зростає. Незважаючи на вокал має підбиратися з урахуванням оптимального показника чутливості. Якщо планується виступ на сцені, цей показник має бути високим, але для студії звукозапису немає потреби в посиленні сприйнятливості. До речі, для універсальних потреб оптимальним вибором стане цифрова модель, оскільки вона дозволяє гнучко налаштовувати величину чутливості під конкретні завдання та умови застосування пристрою.

Облік параметрів спрямованості

У певному сенсі із чутливістю пов'язана й спрямованість мікрофона. Показник чутливості, як зазначалося, висловлює здатність пристрою вловлювати силу далі перетворюючи їх у напругу. Діаграма спрямованості, своєю чергою, свідчить про те, з якого саме боку прилад приймає сигнал якнайкраще. Наприклад, всеспрямовані вокальні мікрофони однаково працюють з бічною чутливістю, в обробці передніх і задніх звукових хвиль. Двонаправлені моделі зазвичай орієнтуються працювати з бічними сторонами, але з сприймають сигнали спереду і заднього напрями.

Найбільш популярні односпрямовані модифікації, у яких передбачається три діаграми спрямованості вплинув на вибір. Що це означає на практиці? Це схеми захоплення звучання, які представлені кардіоїдною, суперкардіоїдною та гіперкардіоїдною моделями діаграм. При цьому всі три варіанти нечутливі до позаосьового та задньоосьового звучання, яке походить від джерел, розташованих позаду або збоку. Наприклад, традиційна діаграма кардіоїдного типу за формою охоплення нагадує серце. У такій конфігурації пристрій ігнорує звуки передньої зони і частково - збоку. Гіперкардіоїдна та суперкардіоїдна конфігурації відрізняються тим, що залишають вузькі зони охоплення звукового спектру збоку та в передній частині. Сучасний мікрофон для вокалу в деяких виконаннях передбачає можливість налаштування зон чутливості. Це кругові або мультидіаграмні моделі, які дозволяють перемикати пристрій на різні напрямки захоплення залежно від умов застосування – наприклад, у студії чи на сцені.

Частотний діапазон

Амплітудно-частотний спектр визначає коридор величин, у межах яких формуватиметься вихідний сигнал. На даний момент сегмент вокальних моделей представляє пристрої, що працюють у діапазоні 80 Гц – 15 кГц. Це оптимальний спектр для вокального приладу. Якщо ж потрібен професійний мікрофон для вокалу, томів і малих барабанів, то краще звертатися до версій з діапазоном від 50 Гц. Апарати, що працюють із частотами від 30 Гц, вже належать не просто до професійних, а до спеціалізованих, які використовуються для нестандартних завдань звукозапису.

Частотний спектр може бути пов'язаний із чутливістю. Так, якщо сприйнятливість сигналу визначає, наскільки мікрофон здатний вловлювати сигнал, що ходить, то частотний спектр свідчить про здатність приладу працювати з передачею вихідного сигналу в різних рівнях. Це дуже важлива залежність саме щодо індивідуального вибору. Навіть за номінальної підтримки вищезгаданого спектра різні мікрофони можуть обробляти частоти. Одні моделі краще працюють із верхніми діапазонами, а інші – з нижніми. Причому гучність мікрофона як засіб корекції показників частотної обробки та відтворення не допоможе. Значення має саме базовий потенціал здібностей справлятися з піками та спадами вихідного сигналу. Також слід зважати на так званий ефект близькості. Він виявляється у тому, що з наближенням мікрофона до джерела звучання низький спектр частот стає більш детальним і глибоким. По суті, це явище стосується спотворень, але в деяких випадках звукоінженери використовують його саме як додатковий акустичний ефект.

Динамічний чи стрічковий мікрофон для вокалу?

Робочу основу представляє комбінація котушки індуктивності та чутливого елемента у вигляді мембрани. У процесі впливу звукового сигналу відбувається зміна напруги в котушці під дією самої мембрани з її коливаннями. При цьому котушка працює в умовах постійної дії магнітного поля. Це оптимальний мікрофон для голосу, який розрахований на використання у рамках концертів. Конструкція відрізняється масивністю корпусу та наявністю спеціального кріплення для утримання у руці. Що ж до робочих властивостей, всі вони орієнтуються на живу запис з ігноруванням внеосевых звуків.

Моделі стрічкового типу, навпаки, мають тендітну конструкцію та більш чутливу внутрішню начинку, яка орієнтується на більш точну та деталізовану обробку сигналів. Замість мембрани в такому мікрофоні використовується тонка стрічка, за рахунок коливань якої відбувається зміна показників напруги. Робота стрічкового пристрою характеризується м'якою сприйнятливістю, що дозволяє з більшою ефективністю застосовувати його в звукозаписі, причому не лише голоси, а й музичних інструментів. Втім, мікрофон для студійного запису можна знайти й у лінійках із динамічними моделями. Зазвичай, це універсальні пристрої, завдяки налаштуванням яких можна вирішувати різні завдання.

Якщо говорити про роботу із записом інструментальних звуків, то варто звертати увагу і на спеціалізовані модифікації. Наприклад, самі динамічні мікрофони випускаються у версіях для барабанів, том-томів, духових інструментів тощо. буд. Зазвичай такі модифікації забезпечуються широким спектром параметрів регуляції, як у показнику чутливості, і за спрямованістю захоплення сигналу.

Чим відрізняється конденсаторний мікрофон для сцени?

Дана версія вокального мікрофона у своїй внутрішній конструкції передбачає вміст чутливої ​​тонкої стрічки та металевої пластини. Така комбінація і утворює свого роду конденсатор, який від мережевого джерела чи акумулятора подається заряд. Безпосередньо коливання напруги відбуваються за рахунок взаємодії стрічки, що вібрує, і пластини. Це хороший мікрофон для звукозапису в студії, але у відкритих концертних майданчиках він поводиться не найкращим чином. При цьому існують різні модифікації. Наприклад, користується популярністю ціла лінійка пристроїв, розрахованих на роботу з музичними інструментами - від струнних до ударних.

У деяких виконанні конденсаторні пристрої доповнюються спеціальними перемикачами, що розширюють акустичні можливості приладу. Так, система roll-off призначена для корекції частотного діапазону низькому рівні. Також з його допомогою за потреби можна знижувати чутливість - ця функція особливо важлива при використанні мікрофона в студії. Але слід враховувати, що додаткове оснащення опціями підвищує цінник моделі. Відповідь питанням у тому, скільки коштує мікрофон з перемикачем roll-off, може припускати суми близько 40-50 тис. крб. Щоправда, це стосується продукції відомих фірм, що славляться гарною якістю. Поширені та широкомембранні конденсаторні моделі. Ці версії відрізняються великою конструкцією та великим діаметром мембран близько 3 см. Вони також призначені для звукозапису, але здебільшого в аматорських потребах.

Модель Shure SM-58

Американська компанія Shure належить до лідерів у сегменті виробництва звукового обладнання. В даному випадку розглядається модель динамічного мікрофона SM-58, яка підходить для використання на концертах та в студійному звукозаписі. Даний мікрофон «Шур» гарний не лише основними робочими характеристиками, а й ергономікою конструкції. Розробники цієї фірми традиційно випускають компактні ручні моделі із зручними формами, і ця версія повністю укладається в концепцію комфортного мінімалізму.

Щодо акустичних можливостей, то начинка заточена на глибоку обробку всіх основних відтінків голосу. Пристрій працює з кардіоїдною діаграмою спрямованості, що дозволяє раціонально розмежовувати області цільового та стороннього звучання. Частотний діапазон варіюється від 50 Гц до 15 кГц. Даний спектр дозволяє розраховувати на розкриття можливостей вокалу з ясним та прозорим звучанням. Питання, скільки коштує мікрофон в цьому виконанні, також не розчарує шанувальників марки: цінник в середньому становить 10 тис., що непогано для якісного пристрою такого рівня. Особливо якщо зважити на наявність технологічних особливостей, які виражаються і в оригінальній конструкції, і в пристрої комутаційних систем.

Модель Neumann U 87 Ai

Високоякісна та технологічна модель, призначена для професійної роботи. Цей пристрій деякі фахівці розглядають як еталон студійних мікрофонів на сьогоднішній день. Апарат відрізняється декількома діаграмами спрямованості, серед яких кругова, восьмиподібна та кардіоїдна. І якщо мікрофон «Шур» у модифікації SM-58, швидше за все, розрахований на використання одного певного спектра охоплення звуку, то в даному випадку користувач може за допомогою селектора вибирати найбільш відповідну конфігурацію за вузькими напрямками. Крім того, передбачається можливість виконання зрізу частот і зниження сигналу. Це стосується обробки нижнього діапазону.

Якщо говорити про конструкційні особливості, то вони виражаються у збільшеному розмірі мембрани, застосуванні роз'єму нового покоління XLR3F, а також у атенюаторі, що відключається, на 10 дБ. Ця модель оптимально підійде і для аматорських завдань, оскільки ергономіка налаштування та управління реалізована за традиційною схемою. Але є і недолік, яким володіє цей мікрофон. Ціна пристрою становить близько 220-230 тис. З цієї причини цю модифікацію переважно застосовують великі музичні студії та телекомпанії, яким необхідно забезпечувати високоякісне чисте звучання.

Модель Sennheiser MK 8

Німецький виробник Sennheiser швидше відомий традиційним акустичним обладнанням, а також навушниками для професійного та аматорського використання. Але і успішні мікрофони часто виникають у сімействах цієї марки. Зокрема, гарний мікрофон у виконанні MK 8 можна використовувати і в домашніх умовах, і в студійному записі. Це конденсаторна модель з подвійною діафрагмою, що характеризується точною та м'якою трансляцією звучання. Для максимального розкриття вокальних даних розробники передбачили можливість використання кругової, розширеної, суперкардіоїдної та стандартної кардіоїдної конфігурацій спрямованості.

Примітна та інша особливість моделі. Справа в тому, що користувач MK 8 отримує можливість адаптації мікшера будь-якого типу до аудіотракту через триступеневий атенюатор. Взагалі, набір аксесуарів у комплекті з цією моделлю зробив пристрій практично універсальним, принаймні це стосується каналів підключення моделі до сторонньої апаратури крім мікшера. На окрему увагу також заслуговують і високоякісні системи фільтрації, які при необхідності можуть усунути і згаданий ефект наближення до джерела звучання, і вплив структурного шуму. Загалом можна констатувати, що це технологічний, функціональний і просто якісний мікрофон. Ціна моделі, щоправда, теж немаленька і становить близько 50 тис.

Як вибрати оптимальний варіант?

У виборі мікрофона складно орієнтуватися на конкретні характеристики, не маючи чіткого розуміння майбутньої експлуатації пристрою. Так, відмінності у підходах до вибору зумовлюються як сферою застосування, а й тонкощами технічної організації робочого процесу. Значення має і спосіб підключення і вимоги до запису, а також можливі зовнішні впливи на конструкцію апарата.

При цьому в підборі пристрою для універсальних потреб фахівці рекомендують дотримуватися усереднених характеристик, наголошуючи все ж таки на передових технологіях. Наприклад, стандартний роз'єм мікрофона XLR для балансного підключення поступово поступається місцем більш вигідному формату XLR3F. Щоправда, подібні зміни переважно зачіпають саме аксесуари та зовнішню фурнітуру. Внутрішня начинка з конструкційним пристроєм тих самих стрічкових мембран зберігає важливу конфігурацію з допуском незначних коригувань. У будь-якому випадку розраховувати на якісну реалізацію технічного пристрою мікрофона доведеться лише у разі придбання моделі великого виробника. Навіть якщо бюджетна модифікація від маловідомого виробника буде мати схожі номінальні характеристики, це зовсім не означає, що і на практиці модель забезпечить ту ж якість звучання. Втім, бувають і такі винятки.