Гиперкардиоидный микрофон что это

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.

Источник

Кардиоидный микрофон

Приборы, преобразующие звуковые колебания в электрический сигнал, применяются во многих сферах деятельности.Микрофоны отличаются по следующим конструктивным и электрическим параметрам:

Направленность голосового прибора определяет его чувствительность в зависимости от стороны, с которой приходит звук. Диаграмма направленности микрофона отображает зону захвата звукового сигнала с точками максимальной и минимальной чувствительности. По направленности микрофоны делятся на следующие типы:

Что такое кардиоидный микрофон

Микро называется так, поскольку его диаграмма направленности имеет вид математической кривой в форме сердца. Кардиоидная диаграмма направленности микро обеспечивает максимальную чувствительность спереди, по оси голосового прибора. При этом звуки, приходящие с тыловой части совершенно не воспринимаются. Микро с кардиоидной направленностью используются в студийной записи, в концертах и в помещениях с плохой акустикой. Прибор не воспринимает звук поступающий с боков или сзади, поэтому музыка оркестра, сопровождающего солиста, не будет попадать в голосовой канал. Это позволит звукооператору точно сбалансировать голос вокалиста и инструменты аккомпанемента. Комнаты с плохими акустическими свойствами осложняют звукозапись за счёт паразитной реверберации. Отражённые сигналы, попадая в звуковой канал, создают ощущение музыкальной мешанины. Односторонняя ориентированность микрофона позволяет полностью избавится от посторонних шумов и получить запись приличного качества.

Микро кардиоида имеет ряд недостатков. Это заметное снижение уровня высоких частот даже при небольших отклонениях источника колебаний от оси микрофона. Певцу не рекомендуется двигать головой во время звукозаписи или выступления. Характерным дефектом однонаправленного микро является сильный подъём басовых частот, которые приходится корректировать во время записи. Кривая такого типа имеет две разновидности. Это супер кардиоида и гиперкардиоида. Голосовые приборы с такой чувствительностью характеризуются некоторыми отличиями.

Система с супер кардиоидой имеет небольшую зону тыловой чувствительности. При этом фронтальная зона слегка сжата по бокам. Это позволяет ещё увереннее отстроится от посторонних шумов во время живых выступлений. Гиперкардиоидная характеристика ещё более сжата, звуковой канал совершенно чист от посторонних звуков. «Кроличий хвост», как называют заднюю часть зоны восприятия, может создать проблему солисту, выступающему на сцене. Достаточно оказаться перед акустической колонкой, как за счёт задней чувствительности возникнет эффект «фидбэк» или акустическая обратная связь. Она сопровождается свистом и воем в динамиках.Направленные голосовые конструкции обладают определённым углом восприятия звука по отношению к центральной оси.

Все направленный микрофон

Двунаправленный микрофон

Ещё одной разновидностью приборов для восприятия звуковых колебаний является двунаправленный микрофон. Его диаграмма направленности имеет вид цифры восемь. Конструкция обладает двумя зонами высокой чувствительности. Это фронтальная и тыловая зоны. Звуковые колебания, поступающие с боков, не воспринимаются. Устройства этого типа применяются во время концертных выступлений, когда поёт дуэт или играют два исполнителя на простых инструментах. Применение «восьмёрки» очень удобно в репортажной работе и при взятии интервью.

Характеристики направленности микрофонов

Выбор микрофона во многом зависит от опыта звукооператора. При выборе звукового прибора для записи нужно прежде всего ориентироваться на акустическое оформление помещения и характеристики музыкальных инструментов, если они используются при записи. Кроме того есть не только объективные характеристики, но и субъективное восприятие. При сравнении амплитудно-частотных характеристик кардиоидного и кругового микро можно заметить, что, в первом случае, область от 2 до 5 кГц поднята на 2-4 дБ. Это не всегда является плюсом так как высокие частоты будут воспроизводится слишком резко и их приходится понижать по уровню.

У голосового прибора с круговой схемой направленности АЧХ линейна до 6 кГц. Примерно такая же АЧХ и у «восьмёрки». Опытные звуковики знают, что голос звучит более натурально, когда запись ведётся на «круге» иди двунаправленном устройстве. В записи будет немного отражённого сигнала, но это делает вокал более плотным. Слабая реверберация делает голос живым. Кроме того на углах 90 и 270 градусов, «восьмёрка» воспринимает меньше отражений, чем кардиоидная голосовая конструкция.

Источник

Немного о видах микрофонов и принципах их работы

Сравнение конденсаторного и динамического микрофона

«Конденсаторный» и «динамический» — это термины, обозначающие два разных типа микрофонов в соответствие с механизмом, используемым ими для преобразования звука в электрический сигнал.

Диафрагма конденсаторного микрофона представляет собой тончайшую пластиковую плёнку, покрытую с одной стороны золотом или никелем и расположенную вблизи от неподвижной пластины из проводящего материала. Для создания электрического поля между диафрагмой и этой пластиной могут использоваться два способа: в некоторых микрофонах применяется внешний источник (батарея или фантомное питание), с помощью которого на диафрагму подаётся поляризующее напряжение; другие микрофоны — их называют электретными — содержат перманентно поляризованный (электретный) материал, располагающийся либо в пластине, либо в самой диафрагме.

Диафрагма и пластина, разделённые небольшой воздушной камерой, образуют конденсатор. Его ёмкость изменяется в соответствие с движением диафрагмы, свободно перемещающейся под воздействием звуковых волн. По мере приближения или удаления диафрагмы от пластины, пропорционально изменяется электрический заряд последней. Колеблющееся напряжение пластины является, таким образом, электрическим «отображением» движений диафрагмы.

Механизм действия динамического микрофона можно представить как обратный механизму действия динамика. Здесь диафрагма присоединена к катушке из тонкого провода, расположенной в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом. Когда звуковая волна воздействует на диафрагму, последняя начинает колебаться, и звуковая катушка перемещается. Вибрация провода в магнитном поле приводит к появлению электрического тока, направление и величина которого строго зависят от движений диафрагмы, и, следовательно, в динамическом микрофоне этот ток является электрическим «отображением» звуковой волны.

Направленность микрофона

Диаграмма направленности показывает зависимость чувствительности микрофона к звуковому сигналу от местоположения его источника.

Всенаправленный микрофон чувствителен к сигналам, идущим со всех направлений. Пример: инструментальный конденсаторный микрофон Audix ADX60

Микрофон с полусферической направленностью чувствителен только к сигналам, исходящим из одной полусферы окружающего мира. Такую направленность имеют микрофоны с краевым эффектом (PZM).

Микрофоны с направленностями, рассмотренными ниже, относятся к так называемым «направленным» или «однонаправленным» микрофонам.

Как видно из рисунка, микрофон с кардиоидной диаграммой направленности безразличен к звуку, идущему сзади. Пример: вокальный микрофон Audix F50

Микрофон с суперкардиоидной диаграммой направленности имеет спереди более узкую зону захвата звука, чем микрофон с кардиоидной направленностью. При этом он частично захватывает звук, идущий непосредственной сзади, но также имеет две области абсолютной нечувствительности (см. рисунок). Пример: вокальный микрофон Superlux D103/02P

Гиперкардиоидная диаграмма направленности похожа на суперкардиоидную. Она отличается от последней тем, что имеет сравнительно более узкую зону чувствительности спереди и более широкую сзади. Микрофоны с гиперкардиоидной направленностью также имеют две «нулевые» области. Пример: вокальный микрофон Audix OM2

Микрофоны с полукардиоидной диаграммой направленности обычно используются на лекциях, конференциях и совещаниях.

Диаграмма направленности «восьмёрка». «Восьмёркой» называется диаграмма направленности, при которой микрофон одинаково чувствителен к сигналам, идущим спереди и сзади, и абсолютно нечувствителен к звуку, идущему с боков.

Сравнение свойств микрофонов различных направленностей.

Всенаправленные микрофоны:

Однонаправленные микрофоны (микрофоны с кардиоидной, суперкардиоидной, полусферической, полукардиоидной и полусуперкардиоидной диаграммами направленности):

Микрофоны с суперкардиоидной диаграммой направленности:

Микрофоны с гиперкардиоидной диаграммой направленности:

Микрофоны с направленностью «восьмёрка»:

Угол снятия звука.

Под углом снятия звука понимается зона возможного расположения источника звукового сигнала, внутри которой не наблюдается значимой потери эффективности микрофона.

Для однонаправленных микрофонов (кардиоидных, суперкардиоидных, и т. д.) угол между центральной линией (см. рисунок) и точкой, где эффективность микрофона значимо падает (разница достигает 3 дБ), считается половиной угла снятия звука.

Показатели угла снятия звука для микрофонов различной направленности:

Использование микрофона в прямом звуковом поле.

Понятие «прямое звуковое поле» описывает тот случай, когда звук достигает микрофон, не отражаясь предварительно от стен, потолка пола или других поверхностей (см. рисунок).

Прямое звуковое поле и отражённый звук.

Если микрофон находится в прямом звуковом поле, вы можете направить его зоной нулевой чувствительности к источнику нежелательного шума. Этот приём помогает существенно сократить эффект обратной связи и избежать утечки звука.

Так, например, если вы используете напольный монитор, идеальным решением будет кардиоидный микрофон, повёрнутый «нулевой» зоной к монитору (см. рисунок).

Расположение микрофона по отношению к напольному монитору.

Использование микрофона в отражённом звуковом поле.

Понятие «отражённое (реверберационное) звуковое поле» описывает ситуацию, когда звук, перед тем, как достигнуть микрофон, отражается о стены, потолок, пол или другие поверхности (см. рисунок).

В данном случае, для полного контроля над нежелательными шумами недостаточно манипуляций с зоной нулевой чувствительности микрофона. Однако и в отражённом звуковом поле однонаправленные микрофоны обеспечивают более надёжную защиту от эффекта обратной связи и посторонних сигналов по сравнению с всенаправленными. Чем уже угол снятия звука микрофона, тем лучше он справляется с данной задачей. В этой связи, наиболее эффективны гиперкардиоидные микрофоны, затем идут суперкардиоидные, и последними — микрофоны с кардиоидной направленностью.

Численной мерой эффективности микрофона в отражённом звуковом поле является коэффициент направленности (directivity index), который находится в обратной зависимости от угла снятия звука.

Значения коэффициента для микрофонов с различными диаграммами направленности следующие:

Данные таблицы свидетельствуют о том, что коэффициент направленности суперкардиоидного микрофона в 1.9 раза превышает соответствующий показатель для всенаправленного микрофона.

В реальных условиях это выражается в следующем: в отражённом звуковом поле суперкардиоидный микрофон снимает на 5.7 дБ меньше реверберационных шумов.

Другой пример: в условиях отражённого звукового поля всенаправленный микрофон, расположенный на расстоянии метра от источника звука, и гиперкардиоидный микрофон, расположенный на расстоянии двух метров, дают одинаковый результат.

Правило «три к одному».

Допустим, у вас есть несколько микрофонов для снятия сигналов от нескольких источников. Каждому источнику звука соответствует расположенный вблизи него микрофон. При этом вы пропускаете полученный материал через микшер.

В этом случае звук от одного источника поступает на разные микрофоны не одновременно, то есть удалённые микрофоны получают его с опозданием, что вызывает фазовый сдвиг. Совмещение микшером сигналов от нескольких разноудалённых микрофонов приводит к тому, что в результате фазовой интерференции звуковые волны определённых частот взаимоуничтожаются, возникает эффект, известный как «эффект расчёски», названный так по форме результирующей кривой АЧХ.

Существенный «эффект расчёски» часто возникает в том случае, когда сигналы от нескольких микрофонов, снимающих один и тот же звук с разного расстояния, микшируются в один канал. Качество звука в этой ситуации зачастую оставляет желать лучшего.

Во избежание возникновения данного эффекта при работе с несколькими микрофонами и несколькими источниками звука, необходимо придерживаться правила «три к одному»: «Расстояние между микрофонами должно быть как минимум в три раза больше расстояния между микрофоном и источником звука.»

В таком случае, разница между сигналами микрофонов будет равна как минимум 9 дБ, и негативные последствия «эффекта расчёски» станут неразличимыми для человеческого слуха. Говоря максимально упрощённо, по возможности следует располагать микрофоны ближе к источнику звука и дальше друг от друга.

Так, если расстояние между микрофоном и источником звука составляет 1 м, расстояние между микрофонами должно быть как минимум 3 м.

Источник