какие бывают микрофоны и в чем разница
Какой микрофон выбрать: типы, характеристики, советы
Микрофон — основной прибор, который преобразует звуковой (акустический) сигнал в электрический и далее передает его на записывающее устройство или усилитель, транслирующий на аудиторию. Используются они очень широко, начиная от лекций в учебных заведениях и офисных презентациях до студийных записей вокала и концертных шоу.
Обзор будет полезен всем, кого интересует покупка или аренда микрофона.
Выбор типа и даже модели микрофона зависит, главным образом, не от индивидуальных предпочтений, а от ситуации, в которой предполагается его использовать, поскольку различные характеристики должны оптимально соответствовать поставленной задаче — записи или усилению звука. Только правильно подобранный микрофон сможет обеспечить качественную, надежную и достоверную передачу звукового сигнала.
Типы микрофонов
Современные микрофоны бывают двух типов: конденсаторные и динамические. Разница состоит в механизме передачи звука.
Конденсаторный микрофон работает благодаря электрическому конденсатору, изобретенному в 1916 году. Это достаточно простое устройство, состоящее из двух пластин-электродов с диэлектриком посередине. В микрофонах одна из полимерных эластичных пластин (обкладок) покрыта металлизированной пленкой. От звуковых вибраций она колеблется, изменяет объем внутри конденсатора и сигнал (ток заряда) поступает на усилитель. Такие микрофоны передают звук с высокой точностью, в широком диапазоне, но из-за большой чувствительности реагируют и на посторонние шумы. В связи с этим их использование считается более целесообразным при студийной работе — для звукозаписи, телевидения, радиовещания. К недостаткам конденсаторных микрофонов можно отнести их зависимость от условий внешней среды — перепадов температуры и высокой влажности, хрупкость, а также более высокую стоимость.
Классической моделью такого микрофона считается AKG С414, обладающий лучшими техническими характеристиками для данного типа.
Разновидность конденсаторного — электретный микрофон, куда встроен электрет, способный накапливать заряд и затем постепенно его расходовать, поддерживая электрическое поле, так что постоянное подключение к источнику питания не требуется. К этому типу относится, например, универсальная и стильная модель AKG C1000S, где есть возможность не только изменять источник питания с фантомного на батарейки, но и переключать диаграмму направленности.
Динамический микрофон работает за счет колебаний мембраны, соединенной с катушечным либо ленточным проводником в магнитном поле. Такая конструкция более надежна в отношении внешних условий, выдерживает падения, удары и тряску, не реагирует на посторонние шумы и даже стоит дешевле. Зато динамический микрофон имеет меньший диапазон, не так чисто, как конденсаторный, передает оттенки звука и потому более пригоден для выступлений на публике, в том числе и на сцене и, особенно, при живом исполнении. Специфика конструкции также не позволяет делать динамические микрофоны миниатюрными.
Лидеры производства качественных динамических микрофонов: компании SHURE, SENNHEISER, AUDIO-TECHNICA, TELEFUNKEN, BEYERDYNAMIC. Поскольку устойчивость к механическим повреждениям — важная характеристика таких микрофонов, то имеет смысл выбирать модели проверенных производителей, изготовленные из высококачественных прочных материалов.
Основные технические характеристики микрофонов
К самым основным техническим характеристиками микрофонов, которые нужно учитывать при выборе модели являются:
Частотный диапазон определяет, какой спектр звуков способен передать микрофон. Так, обычная человеческая речь звучит в диапазоне 100−300 Гц, во время пения диапазон увеличивается до 60−1300 Гц, а вот у инструментов границы гораздо шире. Микрофон надо выбирать либо универсальный с наибольшим доступным диапазоном (человеческий голос в любом случае в него впишется), либо сосредоточиться на очень высокой или очень низкой частоте, в зависимости от музыкальных инструментов, чье звучание нужно будет передавать. Так, частотный диапазон микрофона ELECTRO-VOICE ND 367-S имеет пределы 25−20000 Гц, SHURE SM81 — 20−20000 Гц, AKG D112 — 20−17000 Гц, SENNHEISER E604 — 20−18000 Гц.
Чувствительность — способность микрофона уловить тихий звуковой сигнал и преобразовать его в электрическую волну. Измеряется показатель в децибелах (дБ) или милливольтах на паскаль (мВ/Па), чем ближе он к нулю в децибелах — самому низкому значению, которое способно уловить человеческое ухо — тем выше чувствительность микрофона. В милливольтах на паскаль, наоборот: чем цифра больше, тем лучше. Например, у очень чувствительного конденсаторного микрофона-пушки SENNHEISER MKH-1 она достигает 40 мВ/Па, а у классического динамического SHURE BETA 58 — 2,6 мВ/Па. Выбирая чувствительность микрофона, нужно особенно оценить обстановку, где предполагается его использовать. Студия звукозаписи, где отсутствуют посторонние шумы, идеальное место для высокочувствительного устройства, а вот для концерта или уличного выступления лишние звуки будут создавать ненужный фон и раздражающие помехи.
Направленность (диаграмма направленности) — параметр, который определяет чувствительность микрофона, поскольку устройство хорошо улавливает звуки не из любых источников на определенном удалении, а только из тех, которые попадают в контур его диаграммы. Самый простой вариант — круговая диаграмма, где главное значение имеет радиус, внутри которого микрофон улавливает звук с заявленной чувствительностью. Такие микрофоны называют ненаправленными, и их использование не всегда удобно из-за попадания в радиус посторонних шумов. Их вариация — микрофоны с краевым эффектом, когда отсекается задняя часть круга и устройство улавливает сигналы только в передней полусфере.
Направленные микрофоны могут иметь следующие рисунки диаграмм:
● кардиоида (напоминает форму сердца) с чувствительностью к звуку в передней части, с углом работы около 130
● суперкардиоида имеет узкую зону охвата и в задней части, а угол передней рабочей зоны уменьшен относительно простой кардиоиды до 115
● гиперкардиоида отличается еще большим сужением (до 105) передней зоны охвата в пользу задней, причем появляются две боковые зоны, откуда звук улавливается минимально;
● полукардиоида — оптимальная диаграмма для микрофонов на лекциях и конференциях, когда источников звука с боков нет, а все что расположено сзади относительно микрофона (аудитория) отскается и не создает помех при передаче;
● восьмерка — симметричная диаграмма, с одинаковыми рабочими зонами сзади и спереди и нулевой чувствительностью к боковым звукам, также называется «двунаправленной».
От диаграммы направленности зависят такие параметры микрофона как: подавление пространственного шума, эффект поворота микрофона относительно источника звука, определение оптимального расстояния до источника, появление шумов при приближении к нему.
В универсальных моделях направленность может переключаться с одной диаграммы на другую. Например, модель конденсаторного типа NEUMANN M149 может работать во всех пяти вариантах — от круговой до восьмерки.
Импеданс (сопротивление, обозначается буквой Z) — параметр, влияющий на качество передачи звука путем согласованной работы микрофона и соединенного с ним предусилителя. Для оптимальной работы необходимым считается превышение входного сопротивления предусилителя над выходным сопротивлением микрофона в 10 раз. Многие производители уже в рекомендациях к микрофонам указывают, какой предусилитель подойдет им в пару, чтобы потребителям не приходилось рассчитывать уровни самостоятельно. Соответственно, если одно устройство уже есть в наличии, то важно подобрать и второе так, чтобы по импедансу они друг другу соответствовали.
Дополнительные параметры, которые также могут иметь важное значение:
● звуковое давление максимальная сила звука в децибелах, которую микрофон способен качественно передать, например, модели AKG D112 и SENNHEISER E604 выдерживают свыше 160 Дб и специально используются при работе с ударными и духовыми инструментами
● стереозвучание (обычно для создания стереозвука используют 2−3 микрофона или несколько усилителей, но есть модели, объединяющие свойства нескольких устройств в одном корпусе)
● эквивалентный уровень шума (также называется собственный, чем он меньше, тем лучше)
● тип питания (фантомное, на батарейках).
Советы по выбору микрофона
Разобравшись в описанных выше характеристиках, можно обозначить шаги по выбору оптимальной модели микрофона:
1. Определиться с основной задачей, для которой нужен микрофон и обратить внимание на самые важные для нее технические характеристики. Для пения караоке — это будет четкость передачи звука, для студийной записи — высокая чувствительность, для концерта на открытой площадке — устойчивость к погодным условиям, для определенных инструментов — узкий частотный диапазон
Соответственно, делается выбор между конденсаторным или динамическим микрофоном, а затем находится тот, который обладает оптимальными техническими характеристиками.
1. Внешний вид микрофона также важен, не столько своим дизайном, сколько удобством в использовании.
2. Наличие дополнительных устройств, входящих в комплект. К ним относятся гарнитура, в том числе беспроводная, наличие крепления на одежду (петличка), ветрозащитный колпачок
Все вышеперечисленные параметры микрофонов можно для удобства разделить на две группы. Первые — влияют на качество звука при записи или усилении. Вторые и третьи — на качество не влияют, но создают выступающему определенный комфорт. Что важнее — решается в каждом конкретном случае.
Так, для эстрадных (сценических) микрофонов важны габариты, эргономика, и определенная степень универсальности (SHURE BETA 58, SHURE SM 58, SENNHEISER E695). Репортерские микрофоны никак не могут быть хрупкими и чувствительными к погодным условиям, должны иметь ветрозащитный колпачок и удобное крепление, узконаправленную диаграмму (AUDIO-TECHNICA ATR25, AKG D230, AKG CK98). Студийные телевизионные микрофоны — также однонаправленные, причем только в верхней полусфере. Их отличает компактность и удобство расположения на столе, наличие беспроводной гарнитуры. Для радиовещания микрофоны, наоборот, выбирают более габаритные и располагают их на специальных стойках. Они обладают настраиваемой диаграммой направленности и частотным диапазоном, лучше всего подходящим для передачи человеческой речи. Классика этого типа — NEUMANN M 149 TUBE. Музыкальные студийные микрофона — самые чувствительные и разделяются на речевые, вокальные, инструментальные, внешне походя и на сценические, и на вещательные, поскольку тут важно их устойчивое положение, а не легкость и дизайн/
Многие производители, особенно известные на мировом рынке звукового оборудования, в своих моделях сочетают и качество передачи звука, и дизайн, и удобство в использовании, что делает их продукцию очень востребованной и популярной, невзирая на достаточно высокий уровень цен.
Как выбрать микрофон
Назначение микрофона известно каждому – он применяется для преобразования акустических колебаний воздуха в электрические сигналы или, проще говоря, для записи звука.
Миниатюрные микрофоны мы используем ежедневно, порой даже не обращая на это внимания – они встроены в сотовые телефоны, в датчики звука, в домофоны и т.д. А вот микрофон как отдельное устройство в повседневной жизни применяется не так уж и часто.
Большинство людей испытывают потребность в отдельном микрофоне, только когда собираются поговорить с кем-нибудь по сети с помощью стационарного компьютера.
Ведь встроенными микрофонами, в отличие от ноутбуков и планшетов, обычные ПК не комплектуются.
Остальная область применения микрофонов больше связана с профессиональной деятельностью:
— конечно же, вокальные микрофоны, которыми пользуются деятели эстрады – кто в детстве не изображал поп-звезду, напевая в кулак, держащий воображаемый микрофон?
— отдельные микрофоны используются при снятии видеосюжетов – например от треска и шума ветра, неизбежного при съемке смартфоном на улице, легко избавиться, используя отдельный микрофон в «подушке» ветрозащиты.
— для записи интервью, студийных передач и ток-шоу используются микрофоны на прищепках, цепляемые к одежде участников передачи;
— если вы любите смотреть видеозаписи концертов, то наверняка замечали микрофоны, направленные на тот или иной музыкальный инструмент – это именно они отвечают за то, чтобы звук концерта достиг ваших ушей с минимумом искажений;
— студийные микрофоны используются, как понятно из названия, в студиях. Именно с их помощью создается львиная доля звукозаписей различных исполнителей и групп.
— видеоконференции в современном мире стремительно вытесняют обычные совещания – на них также часто используются отдельные микрофоны, ведь возможности встроенного в веб-камеру не всегда достаточно.
Характеристики микрофонов
Область применения, пожалуй, первое, на что надо обратить внимание при выборе микрофона. К счастью, производитель обычно не делает секрета из области применения микрофона.
Казалось бы, чего проще – нужен, к примеру, микрофон для записи звука ударной установки – бери модель с областью применения «для музыкальных инструментов» и всё получится.
Увы, не факт – вполне может оказаться, что выбранная модель предназначается записи звука бас-гитары и имеет максимальную частоту в 1000 Гц – звуки малых барабанов и тарелок ударной установки этот микрофон просто «не услышит». Хотя это может быть качественная дорогая модель с маркировкой «для музыкальных инструментов». Поэтому выбрать по одной только области применения не получится.
Тип микрофона обусловлен его конструкцией и принципом работы.
Конденсаторный микрофон в своей основе содержит конденсатор, одна из пластин которого прогибается под действием колебаний воздуха. Таким образом, емкость конденсатора меняется в соответствии со звуковым давлением и частотой воздействующего на микрофон звука.
Бытует мнение, что конденсаторные микрофоны – самые качественные, самые чувствительные и имеют самый широкий частотный диапазон. Это не совсем так – среди конденсаторных микрофонов есть модели разного качества, чувствительность их может быть небольшой, и частотный диапазон также может быть смещен вверх или вниз.
Другое дело, что конструкция конденсаторного микрофона – по сравнению с другими типами – обеспечивает минимум искажений записываемого звука. Поэтому конденсаторные микрофоны часто используются в качестве студийных и специализированных музыкальных – там, где требуется чистый и неискаженный звук.
Есть у конденсаторных микрофонов и недостатки:
— они стоят дороже моделей других типов;
— требуется подбирать предусилитель по характеристикам микрофона, микрофонный предусилитель стандартной звуковой карты, к примеру, не подойдет почти наверняка;
— требуется наличие фантомного питания.
На последнем пункте следует остановиться подробнее – фантомное питание является отличительной особенностью конденсаторных микрофонов. Фантомное питание нужно для создания разности потенциалов на конденсаторе – для этого на одну из пластин подается напряжение (обычно +48 В).
Фантомным оно называется, так как электрического тока (движения электрических зарядов) в цепи и питания, как такового, нет, но без этого напряжения микрофон работать не будет. Если вы желаете купить именно конденсаторный микрофон, обратите внимание на требование фантомного питания в характеристиках.
Если конденсаторный микрофон не требует фантомного питания, это может означать следующее:
— Это не конденсаторный, а электретный микрофон, и производитель даже не то чтобы врет, скорее, немного лукавит – электретные микрофоны являются разновидностью конденсаторных;
— Предусилитель с фантомным питанием входит в конструкцию микрофона, получающего питание от разъема (например, USB-микрофоны). Производитель уже подобрал подходящий предусилитель, и не нужно ломать голову над согласованием уровней. Для применения в связке с компьютером использование такого микрофона может стать оптимальным решением.
— Фантомное питание в нем создается с помощью батарейки (например, беспроводные конденсаторные микрофоны). Как и в предыдущем случае, здесь многое зависит от реализации схемы фантомного питания и от качества комплектующих. Как минимум, должен быть индикатор работы схемы фантомного питания, иначе может случиться ситуация, когда не будет понятно, чем вызвано падение качества звука – поломкой микрофона или разрядом батареи.
Отличие состоит в том, что вторая пластина электретного микрофона выполнена из электрета – материала, способного долгое время сохранять поверхностный заряд.
Такой микрофон фантомного питания не требует, но уровень выходного сигнала у него очень низок и практически все электретные микрофоны комплектуются простейшим усилителем на полевом транзисторе. Поэтому электретному микрофону не нужно фантомное питание для поляризации пластины, но нужно питание 1-9 В для встроенного усилителя.
На микрофонных входах, предназначенных для электретных микрофонов (например, на большинстве простых звуковых карт) питание идет через разъем по среднему контакту jack 3,5. Из-за количества контактов на разъеме (3) электретные микрофоны порой ошибочно считают стереофоническими и пытаются подключать к линейному стереовходу. Разумеется, при таком подключении микрофон не работает.
Простая, надежная и недорогая конструкция электретных микрофонов вместе с высокой чувствительностью привели к тому, что основная масса современных недорогих микрофонов относится именно к этому типу. В то же время из-за низкого качества комплектующих многих бюджетных моделей термин «электретный» часто ассоциируется у потребителя с плохой чувствительностью и зашумленным звуком низкого качества.
Многие электретные микрофоны прекрасно справляются со своими задачами – общение по сети, запись голоса для видеоблогов и подкастов им вполне можно поручить. Но для профессиональной деятельности лучше выбрать из «чистых» конденсаторных или динамических микрофонов.
В результате этих движений в катушке возникает электрический ток, который затем усиливается до нужного уровня.
Динамический микрофон более устойчив к перегрузкам, чем конденсаторный, это позволяет использовать его для записи громких звуков. Также динамический микрофон, в силу меньшей чувствительности, менее подвержен восприятию посторонних шумов.
Недостатками динамических микрофонов являются узкий частотный диапазон и менее «чистый» звук – возникающее при протекании тока в катушке собственное магнитное поле демпфирует колебания мембраны и записываемый звук искажается. Кроме того, конструкция динамического микрофона не допускает создания миниатюрных моделей – диаметр мембраны редко бывает менее 2 см диаметром.
Надежность, невосприимчивость к посторонним шумам и пик АЧХ в диапазоне частот человеческого голоса предопределяют сферу применения динамических микрофонов. В основном они применяются в качестве вокальных, т.е., для записи голоса, в том числе на открытых площадках, концертах и т.д.
Направленность микрофона определяется его конструкцией и показывает, с какой стороны от микрофона звук воспринимается лучше, с какой – хуже. Направленность микрофона тесно связана с его областью применения.
Микрофон с круговой направленностью одинаково хорошо воспринимает сигнал со всех сторон вокруг него.
Такой микрофон будет хорош для конференций.
Микрофон с кардиоидной (однонаправленной) направленностью практически не воспринимает звук, идущий сзади.
Такой микрофон может быть удобен как вокальный, для общения по сети и записи отдельных музыкальных инструментов.
Микрофоны с суперкадиоидной (узконаправленной) направленностью имеют спереди зону чувствительности уже, чем у микрофонов с кардиоидной направленностью, зато она у них протяженнее – в ней они могут улавливать звуки на большом расстоянии.
Также у таких микрофонов есть небольшая зона чувствительности сзади. Используются они для интервью, для видеосъемки и в качестве вокальных.
Микрофоны с направленностью «восьмеркой» (двунаправленные) одинаково хорошо воспринимают звуки спереди и сзади, а звуки по бокам микрофоном не улавливаются.
Такие модели используются для студийных интервью, для видеозаписи с закадровым голосом и т.д.
Единого стандарта на распайку микрофонных разъемов типа jack не существует, разъемы стереофонического динамического микрофона, электретного или конденсаторного монофонического с фантомным питанием могут выглядеть абсолютно одинаково, но иметь различное назначение контактов. Неправильное подключение в лучшем случае приведет к неправильной работе оборудования, в худшем – к его поломке.
Для разъемов типа USB (microUSB) или Lightning такой проблемы возникнуть не может, но микрофоны с таким разъемом, как правило, можно подключить только к компьютеру и для работы они требуют установки соответствующего драйвера.
Подключить такой микрофон к плееру, усилителю или микшеру, скорее всего, не получится, даже если на устройстве и есть ответный разъем.
Разъемы XLR используются на профессиональном оборудовании.
Такой разъем, как правило, находится на самом микрофоне, и кабель к нему нужно докупать отдельно.
Варианты выбора микрофонов
Если вам нужен недорогой микрофон для общения по Skype, выбирайте среди моделей с областью применения «общение по сети».
Если вас не устраивает качество звука с микрофона, встроенного в камеру, воспользуйтесь специализированным накамерным микрофоном для видеосъемки.
Если вам нужен ручной микрофон для выступлений на эстраде, выбирайте среди вокальных динамических микрофонов с кардиоидной направленностью или суперкардиоидной направленностью.
Для записи музыкальных инструментов в любом частотном диапазоне от бас-гитар до тарелок выбирайте среди конденсаторных микрофонов с минимальной частотой 40 Гц и ниже.
Для качественной записи звука на конференции вам потребуется всенаправленный настольный микрофон с высокой чувствительностью.
Для «прицельной» записи звука с источника на приличном расстоянии нужен микрофон с высокой чувствительностью и суперкардиоидной направленностью.