Микрофон: что это такое, виды и характеристики, правила выбора

Чтобы правильно выбрать микрофон, нужно сначала определить, что это такое, как работает. Не менее важно разобраться в видах и характеристиках устройств. И только после этого можно сформулировать четкие правила выбора, определить наилучшие модели.

Сложно найти человека, который не знал бы, как выглядит микрофон, и каково его обычное использование. Можно встретить огромное разнообразие таких устройств. Но все они подчиняются общему определению — электроакустические приборы. Поступающая на «вход» звуковая волна преобразуется в электрический сигнал. По его характеристикам другая аппаратура сможет воспроизвести изначальное звучание.

Микрофон может транслировать звук на:

• обычные домашние колонки;
• компьютер;
• телевизор;
• магнитофон;
• проигрыватель;
• концертное оборудование;
• студийную звукозаписывающую аппаратуру.

Микрофоны в XXI столетии представляют собой очень продвинутые устройства. Но основные моменты в их работе поменялись с момента изобретения. Считается, что первый подступ к созданию микрофона сделал французский исследователь Дю Монсель. В 1856 году он установил, что графитовый электрод может существенно менять степень электрического сопротивления. Для этого нужно только незначительно изменить площадь контакта проводников.

Но первый практически работающий микрофон изобрел и представил в 1877 году Эмиль Берлинер. Через год другой житель США Дэвид Хьюз модернизировал первоначальную конструкцию Берлинера. К одному из угольных стержней добавилась мембрана. Решающий шаг сделал легендарный Эдисон. Именно он придумал заменить стержни из угля на порошкообразную угольную массу; такое решение продолжает применяться в некоторых устройствах и сегодня.

Только в 1916 году, и вновь в США, точнее, в Bell Labs появляется конденсаторная схема. Через несколько лет в Японии представили подвид конденсаторных устройств — электретные микрофоны. А в Германии создают динамическое микрофонное устройство. Оно уже опережало по ряду характеристик и угольные, и конденсаторные модели. А наши соотечественники Яковлев и Ржевкин в 1925 году представили миру пьезоэлектрическую схему.

Она завоевала очень большую популярность, и даже активно используется в гидрофонах. В 1931 году очередной ход делают в США. Там разработали динамический тип микрофона с катушкой. Это устройство обладает превосходными частотными параметрами. Недаром его продолжают применять на звукозаписывающих студиях в разных уголках нашей планеты.

В целом микрофон устроен довольно просто. И схема принципиальная почти не зависит от вида аппарата. Когда на тонкую мембрану воздействует звук, движение этой мембраны порождает электрические волны. В зависимости от того, каким образом работает устройство, генерация электрических колебаний происходит за счет:

• перемены емкости конденсаторов;
• явления электромагнитной индукции;
• пьезоэлектрического процесса.

В описании того, как сделан микрофон, важно подчеркнуть, что свойства его зависят от особенностей взаимодействия звука и диафрагмы. Микрофоном давления называют устройство, в котором звуковая волна давит только на одну из сторон диафрагмы. Используются также и аппараты, в которых она воздействует на всю поверхность приемника.

В последнем случае говорят, что это асимметричный микрофон с градиентным давлением. Конденсаторный микрофонный аппарат, кроме ввода, состоит еще из специально подобранных электрических конденсаторов. Их подключают электрически последовательно к источнику постоянного тока и нагрузочному сопротивлению.

Строение электретных устройств отличается мало. Поддержание заряда в них обеспечивает слой особого вещества — электрета, который способен проработать не менее 20 лет. Так как у них есть встроенный транзистор, обязательно необходима подача электропитания извне. При этом поляризующее напряжение не требуется. Что касается динамических устройств, то они работают так же, как и динамики, но с точностью до наоборот. Необходимости в фантомном питании нет.

Катушечный тип подразумевает жесткую механическую связку мембраны со специальной катушкой, которую располагают внутри кольцевого зазора магнитной системы.

А также встречаются (но реже):

• ленточные;
• угольные;
• оптоакустические;
• пьезоэлектрические;
• комбинированные (сочетающие несколько описанных выше решений) аппараты.

Но полезно остановиться еще на некоторых особенностях разных устройств. Так, в динамической системе диафрагма подсоединяется к катушке и магниту. Вместе они формируют небольшой генератор электричества. Работает он как будто от звукового привода. Для создания магнитного поля, окружающего катушку, используется постоянный магнит. Большая сила для него не нужна, на первом месте надежность и точность работы.

Динамические микрофоны сравнительно просты, и при этом очень надежны. Они смогут гарантировать превосходный звук практически для любой повседневной задачи. Подобные системы могут успешно работать даже с очень громким звуком, который другое акустическое оборудование сильно изнашивает. Устойчивость к влажности и высокой температуре тоже очень важна.

Конденсаторный тип — это сборка из заряженной диафрагмы и неподвижной пластины, и в целом конструкция выступает звукочувствительным конденсатором. Мембрана обычно делается из металла, хотя встречаются варианты, когда она металлизирована, а основная часть сделана из пластика. Для звукоусиления обычно применяют электретный подвид конденсаторного микрофона.

Принципиально важная характеристика микрофона — это так называемая амплитудно-частотная характеристика. Для большей простоты в документах и специальных текстах ее обозначают как АЧХ. Специалистов и любителей также часто интересует направленность приема звуковых волн. А вот электрические характеристики и конструктивные особенности не так уж и важны, как кажется. Для конденсаторной схемы принципиально значимы параметры фантомного питания.

Нетрудно понять, что перемещение диафрагмы звуковой волной приводит к тому, что эта волна затрачивает энергию. А в сумме масса диафрагмы и катушки у динамического устройства в 1000 раз выше, чем при конденсаторном исполнении. Как начало движения, так и его окончание происходит медленнее. Это неизбежно влияет на качество звука.

Возвращаясь к АЧХ, надо сказать, что это еще и отношение уровня выходного сигнала ко всему диапазону рабочих частот. Редкий производитель избегает описания АЧХ, вообще, обычно же она приводится в некотором диапазоне. Чаще всего используют график, демонстрирующий выходной уровень при изменении частоты. Пологая линия графика обычно характерна для микрофонов расширенного диапазона. Они не искажают самые разные звуки; рельефная АЧХ подбирается не для максимально точного воспроизведения, а для решения строго специфических задач.

Дополнительно стоит оценить:

• децибелы;
• направленность;
• подавление пространственных шумов;
• поворотный эффект;
• импеданс;
• выходной электрический уровень.

Все микрофоны можно классифицировать по нескольким параметрам.

Довольно широкое применение находят специальные эстрадные микрофоны. Вопреки названию, их активно используют не только в театре, на концертах. Такая техника нужна везде, где одного или нескольких человек должна услышать большая масса зрителей в зале. Эстрадные микрофоны могут иметь различное внешнее исполнение. Но они обязательно фиксируются накрепко в стоечных держателях.

Репортерский приемник звука, как нетрудно догадаться, предназначен для журналистов. И для других людей, которым нужно записывать (транслировать) собственный или чужой голос в самых различных местах. Разумеется, это мобильное устройство, часто с автономным источником питания. Такие аппараты рассчитываются обычно на скрытое ношение. Конструкторы предусматривают возможность их использования даже в ветреную погоду.

Основная функция студийных микрофонов — эксплуатация в телевизионных студиях. Чаще всего это плоские и сравнительно малозаметные устройства. Акустический блок в них всегда высокой чувствительности. Большой частотный диапазон не требуется, как и передача разнообразных звуков. Студийная техника работает главным образом с голосами, но при этом она должна обеспечить четкую, бесперебойную их передачу.

А вот студийный вещательный микрофон будет интересен не только для телеканала, но и для радиостанции. Все подобные устройства оборудуют переключателями, чтобы легко менять направленность приема звука.

Следующий важный вид — микрофон для звукозаписи в студии. Обычно его монтируют на специально подготовленные стойки. Подобное оборудование воспримет все тонкости звучания, даже при серьезных помехах.

Современная промышленность по большей части делает конденсаторные и динамические микрофоны. Прочие разновидности тоже можно купить, но они в основном нужны для узкоспециальных задач. У динамического варианта всегда идеальные рабочие параметры. За удобство и отсутствие необходимости в электропитании его ценят как корреспонденты телеканалов, так и певцы, юмористы, конферансье. А вот конденсаторный микрофон выдает более приятный звук, причем это не зависит от частоты.

Довольно большой популярностью пользуются головные микрофоны. Они закрепляются на голове говорящего и имеют обычно весьма узкую направленность. Снятие посторонних звуков практически исключается. Такую технику широко применяют актеры, различные инструкторы, комментаторы, руководители туристических групп и так далее.

Петличный микрофон, он же «петличка», максимально незаметен, и подойдет для тех случаев, когда нет желания кого-то тревожить его наличием.

Еще могут выделяться такие модели:

• для видеосъемки («пушки»);
• накамерные;
• стерео;
• пограничного слоя (востребованы при переговорах);
• подвесные;
• гусиные шеи;
• измерительные микрофоны.

Правильно выбрать хороший микрофон, ориентируясь только на громкость, вряд ли получится. Очень важно попросить показать изделие в действии. Если на первом плане точное воспроизведение звука, то надо отдавать предпочтение конденсаторному варианту. Но использовать такое решение можно лишь там, где избыточное звуковое давление не окажет воздействия на результат записи. Потому за пределами студий чаще всего применяют динамические образцы.

Независимо от механизма фиксации, надо разобраться, каким должен быть размер мембраны. Мелкомембранный формат способен очень точно и четко зарегистрировать высокие частоты. Но он очень чувствителен даже к незначительным колебаниям воздуха.

Достоинства и недостатки среднемембранных микрофонов определить довольно трудно. У них сочетаются в разной степени свойства мелкомембранной и крупномембранной техники. Потому к каждому устройству нужно подходить со своей, особой меркой. Что касается чувствительности микрофона, то тут не все однозначно. Очень высокая чувствительность может помешать, если комната или иное место для записи подготовлены плохо.

Однонаправленный микрофон может уловить волны, исходящие с одного направления. Он рекомендован для эксплуатации на концертах, в ходе театральных спектаклей. Двунаправленные модели (восьмеричные и некоторые другие) концентрируют звук, идущий с противоположных сторон. Это решение подойдет для интервью на телевидении или для записи в крупном концертном зале. Сразу получится записать еще и реакцию аудитории на выступление.

Всенаправленный тип микрофона запишет звуки со всех сторон. Звучание в таком случае наиболее естественно. Однако применять подобную технику стоит только в хорошо оборудованных помещениях. Посторонние звуки крайне пагубно могут сказаться на записи. Кроме перечисленных нюансов, стоит учитывать:

• тип питания микрофона;
• вид его разъема;
• возможности регулировки громкости;
• возможность прекратить запись вовсе.

Безусловно, в число привлекательных версий микрофонов попадает Sennheiser Handmic Digital. Симпатичный черный цвет — отнюдь не единственное достоинство динамического ручного микрофона. У него есть крепкий корпус из металла. Можно использовать устройство для интервью и записи музыки через аппараты стандарта iOS. К разработке модели привлекли специалистов компании Apogee – одного из фаворитов цифровой акустики.

Конструкторы позаботились о профилактике задувания и воздействия боковых шумов. Полученную запись почти всегда удается сразу же опубликовать. А в остальных случаях понадобится только несложное редактирование аудиозаписи. Исполнение очень прочное, микрофон надежно защищен от ударов.

Технические параметры следующие:

• кардиоидная диаграмма;
• взвешенный эквивалентный уровень шума 74 дБ;
• кнопки отключения записи нет;
• разъем формата microUSB;
• частоты от 0,04 до 16 кГц;
• допустимое звуковое давление до 99 дБ;
• 2-метровый USB-кабель.

Внимания заслуживает и модель E835 того же производителя. Конструкция оптимально выстроена, чтобы можно было озвучить вокал и бэк-вокал. Предусматривается защита от звуков, идущих не по оси направленности. Есть также и защита от появления обратной паразитной связи. Есть антишоковая подвеска на капсюле; бесшумный выключатель оборудован фиксатором.

Практические свойства:

• сбалансированная отдача по всем частотам;
• «теплый» баланс по тонам;
• кардиоидная диаграмма;
• кнопки Mute нет;
• номинал сопротивления 350 Ом;
• наименьшее сопротивление нагрузки 1000 Ом;
• разъем XLR;
• обработка частот от 40 до 16000 Гц;
• уровень чувствительности 2,7 мВ/Па;
• диапазон рабочих температур от 0 до + 40 градусов Цельсия.

Огромной популярностью пользуется и VideoMic NTG. Его ценят прежде всего за универсальность. Кольцевая линейная трубка со специальной перфорацией гарантирует необыкновенную прозрачность и натуральность звука. При помощи цифрового переключения можно получить доступ к фильтру высоких частот и специальному каналу безопасности. Реализована опция PAD – 20 дБ.

Автоматический выход диаметром 3,5 мм отлично подходит для присоединения к видеокамере или мобильному телефону. Предотвратить произвольное обрезание звука помогает обновленный, более комфортный индикатор количества децибел. Фильтр верхних частот может быть настроен на значение 75 либо 150 Гц. Усиление регулируется в бесступенчатом режиме.

Внимания точно заслуживает и конденсаторный микрофон Rode TF-5 с малой диафрагмой. Для него характерна кардиоидная диаграмма получения звука. Капсула сконструирована заново. При ее проектировании точность деталей составляет менее микрона. Производитель обещает внушительную четкость звука и его уникальную теплоту.

Даже иные микрофоны Rode с небольшой диафрагмой заметно уступают модели TF-5. Гарантируется очень ясное, «воздушное» звучание. К нему добавляется насыщенность теплыми тонами. Звуковое сопряжение очень добротно выполнено.

Еще одна притягательная модель — Shure 55SH Series II. Конструкция выполнена сознательно в стилистике 1950-60-х годов. При этом корпус динамического микрофона вполне современен. Он позволяет воспроизвести самый добротный вокал без лишних проблем. Кардиоидная диаграмма звучания очень помогает этому. Диапазон обрабатываемых частот составляет от 50 Гц до 15 кГц.

Прочие параметры:

• успешная отработка речи;
• импеданс заявлен 150 Ом (по мнению экспертов, 270 Ом);
• стандартный разъем XLR;
• напряжение по открытой цепи при частоте 1000 Гц – 58 дБ;
• хромированный литой корпус;
• сопротивление на входе 75-300 Ом;
• габариты 5,6х18,8х7,8 см.

Завершить обзор стоит на модели Shure beta 87. Производитель позиционирует свою разработку, как «идеальный конденсаторный микрофон для вокала». Он сможет передать все богатство звуков, избегая внеосевых добавок. Частотная характеристика сигнала максимально полога. Конструкция отличается:

• повышенной устойчивостью к шумам;
• востребованностью среди профессиональных исполнителей;
• расширенным частотным разбросом (0,05-18 кГц);
• однонаправленной суперкардиоидной диаграммой;
• электрическим сопротивлением 150 Ом;
• выходным сигналом на уровне 74 дБ.

В следующем видео вы узнаете, как правильно выбрать микрофон для съёмки видео на смартфон.