Эффективное применение диаграмм направленности микрофонов

Ориентируясь в различных видах направленностей микрофонов, вы сможете получить лучшие результаты при записи. Если вас смутила эта фраза, то данное небольшое пособие по вариантам направленности микрофонов может помочь вам сделать первый шаг в этом направлении.

В каждый учебник по звукорежиссуре входит описание разных вариантов направленности микрофонов. Однако большинству читателей интересно знать, какую пользу они могут принести и в каких случаях их целесообразней использовать.

Эта статья посвящена рассмотрению использования одного микрофона, а со стереофонией мы попробуем разобраться в следующей статье.

Основы

Уточню, что, несмотря на двухмерный вид диаграмм направленности на иллюстрациях, на самом деле их нужно представлять в трех измерениях. К примеру, диаграмма всенаправленного микрофона, изображенная на бумаге, имеет вид круга, но на самом деле – это сфера.

Сейчас можно купить микрофоны с переключаемыми диаграммами направленности, но, правду говоря, существует только два базовых варианта: всенаправленная (она же круговая) и восьмерка. Все прочие варианты, в частности распространенная кардиоида, представляют собой комбинацию этих двух.

Всенаправленным микрофонам присуща практически сферическая чувствительность, поэтому они позволяют получить естественно звучащую запись. Они идеально подойдут для записи струнных инструментов и акустической гитары, но при условии проведения записи в помещении с приятным звучанием.

Всенаправленные микрофоны еще называют «микрофонами давления», так как, по сути, они просто измеряют давление воздуха в определенной точке пространства. Корпус полностью закрывается диафрагмой, а сам микрофон выполняет функции небольшого барометра, который реагирует на давление, изменяющееся в соответствии с частотой звука.

У него нет возможностей для выявления направления, откуда идет звук, поэтому такой микрофон является всенаправленным. Для него играют роль только варианты давления, и ему присуща более или менее одинаковая чувствительность к звукам, идущим со всех направлений – обратите внимание на это утверждение, так как я еще вернусь к нему позже.

Чтобы функционирование такого микрофона не напоминало уж совсем поведение метеорологического барометра и чтобы избежать его реакции на погоду, в конструкции его корпуса предусмотрена возможность маленькой воздушной утечки. Или же в нее вставляют специальный клапан, реагирующий на инфранизкие колебания атмосферного давления и уравнивающий давление внутри корпуса с атмосферным. Это позволяет избежать долговременного смещения диафрагмы от ее обычного положения.

На этой диаграмме показано три основных вида направленности. Все остальные представляют собой варианты этих трех. Синий круг изображает всенаправленную характеристику, красные круги – восьмерку, зеленая линия – кардиоиду.

Просто управляемое в механическом плане давление обеспечивает захват звука, проходящего вне оси микрофона, с достаточным уровнем точности. Тем не менее, некоторое количество высоких частот теряется из-за физического размера диафрагмы любого микрофона, причем, чем больше диафрагма, тем заметнее эта потеря.

Идеальный вариант – диафрагма в виде точки, но это также неосуществимо, как и вечный двигатель.

Если представить себе звуковую волну, которая приближается к диафрагме под углом, например, в 45 градусов к оси, то звук дойдет до одной стороны диафрагмы немного быстрее, чем до другой. Это вызовет некоторое рассогласование фаз в высоких частотах и соответственно небольшую потерю в диапазоне высоких частот.

По этой причине в прецизионных измерительных микрофонах капсюли обычно очень маленькие. Это, в свою очередь, приводит к другой проблеме, так как маленькая диафрагма может захватывать небольшое количество звуковой энергии. В этом случае требуется больше усиления, которое провоцирует появление более высокого уровня шумов. Поэтому такие микрофоны редко используют при записи музыки.

Другим плюсом всенаправленных микрофонов является расширенный НЧ-диапазон. Зачастую он на октаву больше, если сравнивать с кардиоидным микрофоном такого же размера. К тому же всенаправленные модели характеризуются меньшей чувствительностью по сравнению с кардиоидными моделями к восприятию шумов и гула, создаваемых механическими вибрациями.

Микрофон с диаграммой направленности типа «восьмерка» имеет диафрагму, которая со всех сторон открыта для воздуха. Она реагирует не столько на давление, сколько на его разницу между своей фронтальной и тыльной частью. Такие микрофоны известны под общим названием «микрофоны градиента давления». Порой их также называют «скоростными микрофонами», так как они способны определять скорость звуковой волны.

Такая конструкция диафрагмы обеспечивает их высокую чувствительность к звукам, которые приходят со стороны передней и тыльной оси. Звуки же, которые приходят с боков, никак не влияют на диафрагму, так как нет разницы давлений.

Звук, который поднимается тыльной стороной диафрагмы, производит инвертированный электрический сигнал, если сравнивать с тем же звуком, только поднятым ее фронтальной стороной, что вполне логично. Посмотрите, например, на динамики в своих колонках.

АЧХ «осевых» звуков отличается равномерностью в пределах ограничений, которые накладывает размер диафрагмы. Иными словами, чем меньше размер диафрагмы, тем с большей точностью захватываются внеосевые звуки.

Критическим моментом «микрофона градиента давления» является падение уровня выходного сигнала с уменьшением частоты. Это обусловлено уменьшением разницы давления по сторонам диафрагмы с ростом длины звуковой волны.

Для решения этой проблемы часто используют специальное демпфирование диафрагмы, что способствует ее более легкой реакции на НЧ, чем на ВЧ. Результатом является более ровная АЧХ. Побочный эффект – чувствительность микрофона к механическим вибрациям.