Аттенюатор для микрофона что это
Принцип работы конденсаторного микрофона
В конденсаторном микрофоне капсюль содержит тонкую подвижную мембрану, расположенную близко к неподвижной пластине. За счет того, что пластина и мембрана подсоединены к источнику питания, между ними создается электрический потенциал или заряд, в результате вместе они образуют емкость (поэтому конденсаторные микрофоны иногда называются емкостными). Когда мембрана вибрирует (в соответствии с колебаниями воздуха), расстояние между ней и пластиной изменяется, и изменяется емкость. Колебания емкости приводят к колебаниям тока, то есть к появлению сигнала. Сигнал этот очень слабый, и его необходимо усиливать встроенным предусилителем.
Поскольку мембрану можно сделать очень тонкой, она может иметь меньшую массу, следовательно менее инертна, а следовательно обладает более быстрой реакцией и, таким образом, конденсаторные микрофоны могут воспринимать частоты в более широком диапазоне, по сравнению, например, с микрофонами динамическими.
Если говорить о разнице между конденсаторными микрофонами с мембранами малого и большого размеров, то у последних в большинстве случаев меньше собственный шум и больше чувствительность. Микрофоны с малой мембраной выдерживают больший максимальный уровень звукового давления, у них шире частотный диапазон (за счет высоких частот, поскольку способность воспринимать низкие частоты у них одинакова), ровнее характеристика круговой направленности. Конденсаторные микрофоны с малой мембраной честнее передают звук, тогда как микрофоны с большой мембраной способны его украшать. Думаю, что именно поэтому они чаще всего используются в студиях, особенно для записи вокала, ведь всем нам хочется записать тот звук, который мы хотим услышать, а не тот, что есть на самом деле.
Выбор микрофона для приобретения определяется многими причинами, среди которых не последнее место занимает «общественное мнение» или традиция. Практически для каждого микрофона есть задачи, с которыми он справляется лучше других. Оптимально было бы иметь несколько микрофонов, чтобы выбирать из них микрофон для конкретной задачи, как это и делается в крупных студиях. Но в домашней или малобюджетной студии такое вряд ли возможно. Если ваша студия коммерческая, то приходиться помнить, что это еще и бизнес, и принимать решения, исходя и из этого факта. Особый статус в глазах большинства исполнителей, потенциальных клиентов вашей студии, имеют микрофоны Neumann. Во всяком случае, их использование вряд ли вызовет дополнительные вопросы у исполнителя. Так что, иметь микрофон Neumann необходимо хотя бы с этой точки зрения, а если вы можете позволить несколько микрофонов, то для сравнения («вот как звучит ваш голос через Neumann, который вы хотели, а вот как он звучит через микрофон, который действительно для вас подходит»). К счастью микрофоны этой фирмы хорошо подходят во многих случаях. Не следует забывать и такую модель, как AKG C 414, являющуюся «стандартной» для многих применений. Создавая же домашнюю студию, вы можете меньше обращать внимание на мнение окружающих и выбрать тот микрофон, который лучше всего подходит именно вам. Нужен ли вам микрофон с изменяемой направленностью? Большой вопрос. Иметь такой микрофон не помешает, если позволяют финансы, но в 90% случаев микрофоны работают в кардиоидной направленности, особенно при записи вокала.
Направленность
Частотный диапазон
Указан диапазон частот, которые микрофон может воспринимать на равном уровне. Лучше всего использовать микрофон с таким частотным диапазоном, чтобы спад низких частот начинался сразу после самой низкой основной частоты источника.
Чувствительность
Чувствительность указывает среднее напряжение, производимое микрофоном при звуковом давлении 1 Паскаль = 94 дБ. Значение относится к частоте 1 кГц и сопротивлению нагрузки 1 кОм. Более высокая чувствительность микрофона означает, что при одинаковой громкости звука он производит более сильный сигнал (выше напряжение), чем микрофон с более низкой чувствительностью. В результате лучше отношение сигнал/шум. Чувствительность указана в милливольтах на Паскаль.
Эквивалентный уровень шума
Микрофон всегда производит некоторый шум. Уровень этого шума измеряется в децибелах, эквивалентно звуковому давлению, необходимому для получения сигнала такого же уровня. Отношение сигнал/шум высчитывается как разница между уровнем звука 94 дБ и указанным в таблице уровнем шума.
Максимальный уровень звукового давления
Аттенюатор
Аттенюатор ослабляет сигнал до предусилителя, то есть он защищает предусилитель от перегрузки, но отнюдь не защищает мембрану. Впрочем, современные микрофоны не могут быть повреждены тем уровнем максимального звукового давления, который могут производить подавляющее большинство инструментов.
Фильтр
Пропускающий фильтр высоких частот позволяет вам отрезать ненужную низкочастотную информацию. Если известно, указана частота среза.
Что такое аттенюатор, принцип его работы и где применяется
При разработке электронных схем обычно приходится решать задачу усиления сигналов – увеличения их амплитуды или мощности. Но бывают ситуации, когда уровень сигнала требуется, наоборот, ослабить. И эта задача не так проста, как кажется на первый взгляд.
Что такое аттенюатор и как он работает
Аттенюатором называется устройство для преднамеренного и нормированного уменьшения амплитуды или мощности входного сигнала без искажения его формы.
Принцип работы аттенюаторов, применяемых в радиочастотном диапазоне – делитель напряжения на резисторах или конденсаторах. Входной сигнал распределяется между резисторами пропорционально сопротивлениям. Самое простое решение – делитель из двух резисторов. Такой аттенюатор называется Г-образным (в зарубежной технической литературе – L-образным). Входом и выходом может служить любая сторона этого несимметричного по схеме устройства. Особенность Г-аттенюатора – низкий уровень потерь при согласовании входа и выхода.
Виды аттенюаторов
На практике Г-аттенюатор используется не так часто – в основном, для согласования сопротивлений входа и выхода. Гораздо шире для нормированного ослабления сигналов применяются устройства П-типа (в зарубежной литературе Pi – от латинской буквы π) и Т-типа. Такой принцип позволяет создавать устройства с одинаковым входным и выходным сопротивлением (но при необходимости можно и с различным).
На рисунке представлены несимметричные устройства. Источник и нагрузка к ним должны подключаться несимметричными линиями – коаксиальными кабелями и т.п. с любой стороны.
Для симметричных линий (витая пара и т.п.) применяются симметричные схемы – их иногда называют аттенюаторами H- и О-типа, хотя это всего лишь разновидности предыдущих устройств.
Добавлением одного (двух) резисторов аттенюатор Т- (H-) типов превращаются в мостовые.
Аттенюаторы выпускаются промышленностью в виде законченных устройств с разъёмами для подключения, но их можно выполнять и на печатной плате в составе общей схемы. Резистивные и емкостные аттенюаторы имеют серьезный плюс – они не содержат нелинейных элементов, что не искажает сигнал и не приводит к появлению в спектре новых гармоник и к исчезновению существующих.
Кроме резистивных существуют и другие виды аттенюаторов. В промышленной технике широко применяются:
Эти типы устройств используются в СВЧ-технике и в световом диапазоне частот. На низких и радиочастотах применяются аттенюаторы на основе резисторов и конденсаторов.
Основные характеристики
Главным параметром, определяющим свойства аттенюаторов, является коэффициент ослабления. Он измеряется в децибелах. Чтобы понять, во сколько раз уменьшается амплитуда сигнала после прохождения ослабляющей цепи, надо коэффициент пересчитать из децибел в разы. На выходе устройства, уменьшающего амплитуду сигнала на N децибел, напряжение будет меньше в M раз:
Формулы достаточно сложны для расчетов в уме, поэтому лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами, коих в интернете великое множество.
Для регулируемых устройств (ступенчатых или плавных) указываются пределы настройки.
Другой важный параметр – это волновое сопротивление (импеданс) по входу и выходу (они могут совпадать). С этим сопротивлением связана такая характеристика, как коэффициент стоячей волны (КСВ) – она часто указывается на изделиях промышленного производства. Для чисто активной нагрузки этот коэффициент вычисляется по формуле:
Из остальных важных характеристик надо упомянуть:
Также важен такой параметр, как точность – он означает допустимое отклонение ослабления от номинального. У промышленных аттенюаторов характеристики наносятся на корпус.
В некоторых случаях важна мощность устройства. Энергия, не дошедшая до потребителя, рассеивается на элементах аттенюатора, поэтому критично не допустить перегрузки.
Существуют формулы для расчета основных характеристик резистивных аттенюаторов различной конструкции, но они громоздки и содержат логарифмы. Поэтому для их применения нужен, как минимум, калькулятор. Поэтому для самостоятельного расчета удобнее использовать специальные программы (в том числе, онлайн).
Регулируемые аттенюаторы
На коэффициент ослабления и КСВ влияет номинал всех элементов входящих в состав аттенюатора, поэтому создавать устройства на резисторах с плавным регулированием параметров сложно. Меняя ослабление, надо подстраивать и КСВ и наоборот. Такие задачи можно решить, применяя усилители с коэффициентом усиления меньше 1.
Подобные устройства строят на транзисторах или ОУ, но возникает проблема линейности. Нелегко создать усилитель, не искажающий форму сигнала в широком диапазоне частот. Гораздо шире применяется ступенчатое регулирование – аттенюаторы включаются последовательно, их ослабление складывается. Те цепи, что необходимо – шунтируются (контактами реле и т.п). Так набирается нужный коэффициент ослабления без изменения волнового сопротивления.
Есть конструкции устройств для ослабления сигнала с плавной регулировкой, построенные на широкополосных трансформаторах (ШПТ). Они применяются в любительской связной технике в тех случаях, когда требования к согласованию входа и выхода невысоки.
Плавная настройка аттенюаторов, построенных на волноводах, достигается изменением геометрических размеров. Оптические аттенюаторы также выпускаются с плавной регулировкой затухания, но такие приборы имеют достаточно сложную конструкцию, так как содержат систему линз, оптических фильтров и т.д.
Область применения
Если аттенюатор имеет различные входные и выходные сопротивления, то, кроме функции ослабления, он может выполнять роль согласующего устройства. Так, если надо соединить кабели 75 и 50 Ом, между ними можно поставить рассчитанный соответствующим образом, и вместе с нормированным затуханием можно поправить и степень согласования.
В приемной технике аттенюаторы применяются для исключения перегрузки входных цепей мощными побочными излучениями. В некоторых случаях ослабление мешающего сигнала даже одновременно со слабым полезным сигналом может улучшить качество приема за счёт снижения уровня интермодуляционных помех.
В измерительной технике аттенюаторы могут применяться в качестве развязки — они уменьшают влияние нагрузки на источник эталонного сигнала. Оптические аттенюаторы широко применяются при тестировании приёмо-передающей аппаратуры для волоконно-оптических линий связи. С их помощью моделируют затухание в реальной линии и определяют условия и границы устойчивой связи.
В аудиотехнике аттенюаторы применяются в качестве устройств регулирования мощности. В отличие от потенциометров, они делают это с меньшими потерями энергии. Здесь проще обеспечить плавную регулировку, так как волновое сопротивление не важно – имеет значение лишь ослабление. В телевизионных кабельных сетях аттенюаторы исключают перегрузку входов телевизоров и позволяют сохранить качество передачи независимо от условий приема.
Являясь не самым сложным устройством, аттенюатор находит самое широкое применение в радиочастотных цепях и позволяет решить различные задачи. На СВЧ и оптических частотах эти приборы строят по-другому, и они являются сложными промышленными узлами.
Что такое триггер, для чего он нужен, их классификация и принцип работы
Что такое резистор и для чего он нужен?
Что такое термистор, их разновидности, принцип работы и способы проверки на работоспособность
Что такое операционный усилитель?
Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?
20 советов по применению микрофонов
2. Конденсаторные и электретные микрофоны не любят пыли дыма и влажности. Каждый из этих факторов может по влиять на качество звука а постоянное воздействие дыма и пыли портит состояние мембраны. Хорошо звучащие микрофоны обычно дорогие, так что правильный уход за ними сохранит ваши вложения.
3. Всегда переносите микрофоны осторожно не швыряйте, убирайте их, когда не используете. Не роняйте и никогда не захлопывайте крышку микрофонной коробки с усилием, чтобы не повредить капсюль. После использования лучше всего хранить их в закрытой проложенной поролоном коробке в теплом сухом месте. Если вам не хочется постоянно упаковывать и распаковывать, вы можете оставить микрофоны на стоиках в студии накрывая их большими пакетами для защиты от пыли.
4. Динамические микрофоны не такие динамичны и пронзительны на верхних частотах, чем конденсаторные или электретные микрофоны, но и отличаются большой способностью реагировать на плохое обращение или очень громкий звук инструмента. Если нужно получить более теплый или жирный звук, или использовать микрофон перед громким источником, динамический микрофон может оказаться хорошим выбором.
7. Предусилители внутри конденсаторных и электретных микрофонов обычно создаются с расчетом на работу с нормальным звуковым давлением. Если же вы поместите микрофон очень близко к громкому источнику, предусилитель может перегрузиться, искажая звук. Большинство конденсаторных микрофонов имеют или ослабление сигнала (пэд, аттенюатор) или вставляемые делители между предусипителем и капсюлем. При наличии сомнении в перегрузочной способности микрофона используйте аттенюатор, так как обычно легче поднять тихий уровень сигнала на пульте, чем получить искажения, которых не исправить.
8. Не забудьте заглушать каналы на пульте или мониторы когда меняете положение микрофонов, перетыкаете их кабели или переключаете микрофон с батарейного на фантомное питание и наоборот.
9. При установке микрофона на стоику с журавлем никогда не делайте этого при зафиксированных зажимах иначе они легко разболтаются и не будут фиксировать положение. Лучше ослабьте все зажимы до полной свободы частей и шарниров, чтобы поместить микрофон точно в желаемое положение. Затем затяните все крепления, начиная с нижней части стоики и заканчивая шарнирами журавля. Если крепления в хорошем со стоянии, вам не нужны сверхъестественные усилия, а всего лишь жесткий поворот, чтобы быть уверенным в том что журавль не начнет съезжать вниз в процессе записи.
11. Важно изолировать микрофон от вибрации и физических ударов, так как структурные низкочастотные шумы существенно уменьшают динамический диапазон. Будьте внимательны, поскольку немногие мониторы ближнего поля могут воспроизводить звуки частотой ниже 60 Гц. Поэтому если вы видите на индикаторах пики, которые не слышны в мониторах то следует подозревать проникновение самых низких частот или структурных. Идеально было бы применять специально разработанные микрофонные подвесы, а так же поместить ножки стоек на мягких подкладках.
12. Целью применения любых остронаправпенных микрофонов обычно является отделение звука основного источника от побочных. Помните, что при установке такого микрофона и его нацеливании на источник намного важнее то от чего вы отстраняете микрофон, чем то куда вы его направляете. Представьте диаграмму направленности в трехмерном виде и размещаите микрофон так, чтобы нежелательный звук приходил к нему под углами наименьшей чувствительности.
16. Трудно переоценить, как важно, находясь в студии, послушать источник звука со всех сторон прежде чем решить, как с какого угла и расстояния озвучивать этот источник микрофоном. В некоторых случаях перемещение микрофона всего лишь на дюйм может радикально изменить качество и характер получаемого звука. Правильное размещение еще не гарантирует прекрасной записи, но если вы разместите микрофоны неправильно, то вообще не добьетесь приличного звучания.
17. Всегда пытайтесь найти нужные комбинации установки, прежде чем начнете крутить ручки эквалайзера. Это отнимет у вас немного больше времени, но результаты оправдывают средства. Эквализация предназначена для творческого редактирования звучания, но не для его создания, а именно для последнего вы и подбираете различные позиции установка микрофона. Настройка и подавление посторонних звуков путем поиска точки установки и правильного подбора диаграммы направленности обычно оказывается намного быстрее, чем наст ройка ноис-геитов. Также звук получается естественнее, поэтому такая схема эффективнее и надежнее. Не забудьте, что вы также можете уменьшить проникновение посторонних звуков, расставив инструменты в студии так, чтобы они влияли друг на друга наименьшим образом и нежелательные звуки всегда приходили на менее чувствительные оси диаграмм направленности микрофонов.
Направленность микрофонов: как это устроено
Содержание
Содержание
Микрофон кажется простым девайсом, пока не доходит до практики. Какой стороной его направлять на источник звука, под каким углом и на каком расстоянии? Как выбрать микрофон исходя из ситуации? Все это определяет его направленность. Из всех характеристик именно она вызывает больше всего вопросов. О ней и пойдет речь.
Вот основное, что нужно знать для выбора микрофона, подходящего ситуации:
Направленность — один из главных определяющих факторов при выборе микрофона. На сцене нужен кардиоидный, чтобы он не ловил лишнего — только вокал, для интервью подойдет двунаправленный, с записью целой группы в комнате или эмбиентных звуков типа шелеста листвы и шума дождя лучше всего справится всенаправленный. Легко запутаться, поэтому о направленности нужно рассказать подробнее.
Всенаправленные
Первые угольные и конденсаторные микрофоны были всенаправленными. Они ловят всё вокруг в горизонтальной плоскости. Такие микрофоны по сути представляют собой очень чувствительный барометр, который состоит из коробки с тонкой диафрагмой внутри. Даже незначительное звуковое давление с любой стороны колеблет диафрагму. Речь на всенаправленные микрофоны можно писать только в хорошо заглушенном помещении, иначе вместе с голосом запишется шум авто за окном и стук соседа по трубе.
И все же иногда их применяют для записи вокала в студии. Благодаря своей конструкции они меньше других микрофонов восприимчивы к взрывным согласным «п» и «б», а также к завываниям ветра. Также в них отсутствует эффект приближения — большинство других микрофонов выдает больше низких частот с приближением источника звука к диафрагме. Всенаправленные же записывают одинаковый тембр на разном расстоянии.
Всенаправленные микрофоны меньше всего окрашивают звук, поэтому записанные на них сэмплы и инструменты звучат натурально и естественно. Лучше всего они подходят для записи:
Двунаправленные
Всенаправленные микрофоны хороши для записи музыки в студии, но для радиоведущих круговая диаграмма не очень удобна. Микрофон ловит все вокруг, а должен — только речь диктора. Поэтому вскоре после релиза всенаправленных микрофонов компания RCA изобрела двунаправленный микрофон — он ловил только спереди и с тыла.
Двунаправленные микрофоны одинаково чувствительны к звукам спереди и сзади, но имеют участки абсолютной тишины по бокам. Их конструкция основана на принципе разницы давления. Диафрагма открыта с обеих сторон, а девайс определяет разницу в давлении между одной стороной и другой. Если говорить в мембрану спереди, сигнал будет с положительной полярностью, если сзади — с отрицательной. Диаграмму двунаправленного микрофона иногда называют восьмеркой.
Такие микрофоны обычно не воспринимают звуки по сторонам — на 90 и 270 градусах.
Звук с этих позиций ложится на мембрану одновременно спереди и с тыла, получаются два одинаковых сигнала с разной полярностью, что в итоге дает ноль. Так образуется купол тишины, который удобно использовать на практике — в студии или полевых условиях. Некоторые микрофоны для видеокамер двунаправленные — так можно записать чистый звук для репортажа в сложных условиях.
Довольно узкий угол приема сигнала полезен для изоляции голоса или инструмента, окруженного другими источниками звука. Двунаправленность полезна для захвата двух источников, когда они друг напротив друга. Но стоит помнить, что на двунаправленных микрофонах сильнее, чем на других, проявляется эффект приближения. Также они очень чувствительны к взрывным согласным.
На практике такие микрофоны используются:
Кардиоидные
На самом деле первый двунаправленный микрофон был закрыт с тыла крышкой, а потому был как бы однонаправленным. Вскоре появился другой подход к созданию однонаправленного микрофона: в одном устройстве умещалось два капсюля — двунаправленный ленточный и всенаправленный динамический. Их диаграммы настроены так, что при объединении они усиливают друг друга спереди и взаимовычитаются сзади. Так получился настоящий кардиоидный микрофон.
Микрофоны с кардиоидной направленностью — самые популярные и используются повсеместно:
Суперкардиоидные и гиперкардиоидные
Суперкардиоидная диаграмма отличается узконаправленностью. По бокам ее чувствительность снижена — до 10 Дб на 90 и 270 градусах, плюс она имеет глухие участки с тыла.
Ее часто путают с гиперкардиоидной диаграммой, которая весьма похожа. Но в отличие от суперкардиоидной, гиперкардиоидная еще более узконаправленная — чувствительность по бокам снижена на 12 Дб, при этом она имеет более широкий тыловой участок приема сигнала.
Обе диаграммы хорошо прижились в микрофонах для кино. Наверняка все видели кадры со съемочной площадки, где над актером висит большой мохнатый микрофон на длинном шесте. Мохнатая оболочка — это защита от ветра, она натягивается на полый каркас, внутри которого находится микрофон типа «шотган» — в форме трубки. Их конструкция серьезно усиливает эффект прямой направленности.
Это позволяет без лишних шумов записать голос актера с расстояния — так, чтобы микрофон не попал в кадр (хотя иногда все же попадает). Такие же монтируются на некоторые видеокамеры.
Ультранаправленными бывают также микрофоны для сцены и подкастов. Однако с ними сложнее работать, чем с обычными кардиоидными. Шотган-микрофоны и вовсе настолько чувствительны к направлению, что их сигнал нужно постоянно мониторить в наушниках, чтобы держать их по курсу источника звука.
Мультинаправленные
Мультинаправленные микрофоны позволяют переключаться между несколькими паттернами. Обычно их делают из двух диафрагм с кардиоидной направленностью, соединенных вместе. Разные направленности достигаются комбинированием двух сигналов с разной полярностью. Поэтому дефолтный выбор будет следующим:
Встречаются и другие пресеты, но все они легко достигаются игрой с фазой и амплитудой сигнала двух диафрагм. При этом нужно помнить, что кардиоидные диафрагмы подвержены взрывным согласным и эффекту приближения. Также всенаправленный режим будет лишь имитацией всенаправленности, поскольку та основана на капсюле с другим принципом действия. Тем не менее, мультинаправленные микрофоны очень удобны и универсальны.
Стерео, бинауральные, амбисоник
Стереомикрофон представляет собой минимум две диафрагмы в одном девайсе — обычно двунаправленные или кардиоидные. Классические сочетания:
Профессиональные стереомикрофоны используются в записи аудио для кино и игр. Они также популярны в видеоблогинге, особенно в ASMR-видео. В некоторых настольных микрофонах для подкастов и стриминга есть стереорежим, к примеру, в Blue Yeti X он реализован в сочетании X-Y.
Сочетание нескольких диафрагм используется в спикерфонах — микрофонах для конференций. Они улавливают звуки во всех направлениях, позволяя целой дюжине собеседников использовать лишь один микрофон.
Бинауральные микрофоны — особый вид стереомикрофонов. Это целая конструкция — в макет головы или ушных раковин микрофоны монтируются по всенаправленной диафрагме. Звук преломляется и отражается от макета подобно тому, как он ведет себя с живым слушателем.
В результате получается запись с феноменальным эффектом присутствия, но слушать ее нужно только в наушниках. Многие музыканты и некоторые игровые студии экспериментируют с бинауральным аудио, также на ютубе есть целые жанры с записями в этом формате.
Амбисоник — система трехмерного пространственного звука. Ее часто комбинируют с видео на 360 градусов — вместе с поворотом камеры изменяется угол восприятия источников звука в реальном времени. Это достигается записью аудио на амбисоник-микрофоны.
Они состоят из 4–8 кардиоидных диафрагм и захватывают все вокруг во всех трех плоскостях. В итоге получается несколько дорожек, которые можно микшировать с помощью специального софта, указывая лишь направление, куда смотрит виртуальный слушатель. Как и бинауральное аудио, технология амбисоник находит применение в контенте для очков виртуальной реальности.
Большинство микрофонов уязвимы к взрывным согласным и к расстоянию до мембраны. Бороться с обоими эффектами нужно с помощью поп-фильтра — это главный аксессуар к любому микрофону.
Настольные USB-микрофоны уже идут с подставкой, но для профессиональных студийных девайсов понадобится микрофонная стойка. Получить более ясный звук в неподготовленном помещении поможет акустический экран с креплением на стойку.