Направленность микрофона — что это?
Направленность – это чувствительность микрофона к звуку в зависимости от направления или угла, с которого идет звук.
Под направленностью или углом снятия звука принято считать зону возможного расположения источника звукового сигнала, внутри которой не происходит значительной потери эффективности микрофона.
В микрофонах применяются различные характеристики направленности. Чаще всего их изображают как полярные диаграммы. Это делается для графического отображения вариаций чувствительности вокруг микрофона в диапазоне 360 градусов, где микрофон является центром окружности, а точка отсчета угла ставится перед микрофоном.
Диаграмма направленности показывает, как чувствительность микрофона к звуковому сигналу зависит от места расположения его источника.
Существует три основных типа направленности микрофонов:
- однонаправленные
- двунаправленные
- всенаправленные
Однонаправленные микрофоны
Однонаправленный или «направленный» микрофон более чувствителен к звуку, приходящему с одного направления, и менее чувствителен к звукам с других сторон. Самой типичной для таких микрофонов является кардиоидная характеристика, представляющая своеобразную диаграмму в форме сердца. Пик чувствительности при этом достигается на направлении вдоль оси микрофона, а спад — в противоположном направлении. 130 градусов — эффективный угол работы кардиоидного микрофона.
Ниже рассмотрим микрофоны с направленностями, которые также относятся к однонаправленным микрофонам.
Микрофон с кардиоидной диаграммой направленности
Как следует из рисунка, микрофон с кардиоидной диаграммой направленности безразличен к идущему сзади звуку.
Микрофон с суперкардиоидной диаграммой направленности
У микрофона с суперкардиоидной диаграммой направленности спереди более узкая зона захвата звука, в отличие от микрофона с кардиоидной направленностью. Тем не менее, он частично захватывает идущий непосредственно сзади звук, но при этом располагает двумя зонами абсолютной нечувствительности (см. рисунок).
Для микрофонов с суперкардиоидной диаграммой направленности характерны:
- наличие максимальной разницы между передней и задней областями чувствительности среди аналогичных микрофонов;
- обеспечение большей изоляции, чем у микрофонов с кардиоидной направленностью;
- меньшая чувствительность к акустике помещения, чем у микрофонов с кардиоидной направленностью.
Гиперкардиоидная диаграмма направленности
Гиперкардиоидная диаграмма направленности очень схожа с суперкардиоидной. Различие состоит лишь в том, что у гиперкардиоидной диаграммы более узкая зона чувствительности впереди и более широкая сзади. У микрофонов с гиперкардиоидной направленностью также имеются две «нулевые» области.
Микрофоны с гиперкардиоидной диаграммой направленности характеризуют:
- обеспечение максимальной нечувствительности к боковым звукам среди аналогичных микрофонов;
- обеспечение максимальной акустической изоляции (защита от неблагоприятных эффектов в помещении, feedback и прочих шумов);
- способность препятствовать утечке сигнала.
Микрофоны с полукардиоидной диаграммой направленности
Кардиоидный микрофон может улавливать почти треть ( 360/3=120) пространственных звуков в сравнении со всенаправленным микрофоном. Микрофоны однонаправленного типа способны отделять необходимый прямонаправленный звук от посторонних и пространственных звуков. Чаще всего использование такого микрофона является необходимым мероприятием. При определенных обстоятельствах это является единственной возможностью уменьшить проникновение звука в канал музыкальных инструментов. Важное замечание, что они располагают зоной улавливания непосредственно сзади.
Микрофоны с полукардиоидной диаграммой направленности обычно применяются на совещаниях, конференциях, лекциях.
Двунаправленный микрофон
Двунаправленный микрофон («восьмёрка») имеет гораздо большую чувствительность и спереди, и сзади, но, однако, по бокам степень чувствительности значительно меньше. По уровню пространственного шума двунаправленный микрофон вполне сопоставим с однонаправленным. Этот тип микрофонов используется для улавливания звука от двух противоположных источников, например, в вокальном дуэте.
«Восьмёрка» — такое название имеет диаграмма направленности, при которой микрофон равномерно чувствителен к сигналам, идущим спереди и сзади, и совершенно нечувствителен к звукам, идущим с боков. Для этих микрофонов характерно:
- использование для записи интервью, когда собеседники сидят напротив друг друга, а также для записи и озвучивания дуэтов;
- обеспечение максимальной изоляции при overhead-записи;
- применение для стереозаписи по методу Блюмляйна (Blumlein) с использованием двух скрещенных микрофонов-«восьмёрок».
Всенаправленный микрофон
Всенаправленный микрофон располагает одинаковым выходным уровнем при любом направлении и охватывает все градусы. Также всенаправленный микрофон способен уловить максимальное количество пространственных звуков. Используя всенаправленный микрофон во время концерта, располагайте его очень близко к источнику звука. Помимо этого, можно отвернуть всенаправленный микрофон в сторону от нежелательных источников звука.
Всенаправленный микрофон обладает чувствительностью к сигналам, идущим со всех сторон.
Микрофон с полусферической направленностью
Микрофон с полусферической направленностью имеет чувствительность только к тем сигналам, которые исходят из одной полусферы окружающего пространства. Такой направленностью обладают микрофоны с краевым эффектом (PZM).
- зависят от акустики помещения: не отсекают эхо;
- неспособность обеспечить акустическую изоляцию (только при малом расстоянии от источника звука до микрофона);
- очень низкая чувствительность к звукам дыхания;
- практическое отсутствие «эффект близости»;
- расширенные низкие частоты у конденсаторных микрофонов (полезно при работе с бас-барабаном, органом, симфоническим оркестром);
У микрофонов однонаправленного типа (кардиоидных, суперкардиоидных, и т. д.) угол между центральной линией (см. рисунок) и точкой, в которой эффективность микрофона значительно падает (разница достигает 3 дБ), считается половиной угла снятия звука. Наиболее типичный показатель для кардиоидного микрофона равняется 131° (65.5° с каждой стороны центральной линии).
Поскольку однонаправленные микрофоны не настолько чувствительны к звукам, приходящим не по оси, чем всенаправленные, они меньше воспринимают пространственный звук.
Определение необходимого расстояния
По сравнению со всенаправленными, направленные микрофоны улавливают меньше шума, их можно использовать и размещать на небольшом расстоянии от источника звука, при этом сохраняя баланс между основным и фоновым или пространственным звуком. Всенаправленный микрофон, чтобы получить такой же баланс, следует располагать примерно вдове ближе.
Эффект поворота микрофона
Изменение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) микрофона: чем больше угол между осью микрофона и направлением на источник звука, тем значительнее изменение. Сначала происходит потеря низов, что ведет к возникновению неясного и нечеткого звука.
Эффект приближения микрофона
Для однонаправленных микрофонов при приближении микрофона в пределах полуметра к источнику звука характерно значительное возрастание отдачи в нижних частотах (низах). Следует помнить об эффекте приближения при установке вплотную, менее 30 см, и, для получения натурального звука, убрать низы, например, с помощью эквалайзера. А также:
- убрать низы на микшере,
- использовать микрофон,
- применить минимизирующий эффект,
- с помощью микрофона с кнопкой среза басов,
- с помощью всенаправленного микрофона.
По своей сущности, однонаправленные микрофоны способны не только отделять звучание одного инструмента от другого, а также и уменьшать обратную связь, тем самым допуская большее усиление. С этой позиции однонаправленные микрофоны занимают более предпочтительную позицию перед всенаправленными при решении почти всех задач по усилению звука.
Использование направленности для уменьшения шума
При усилении звука микрофоны часто располагаются в таких местах, где они могут принимать звук от посторонних источников. Как правило, в каждом случае имеется один нужный источник звука и один или более ненужных. Главное при этом – правильно и четко выбрать нужную характеристику направленности, что очень поможет для максимального улавливания нужного звука и минимального — ненужных.
Невзирая на то, что для лучшего улавливания самым оптимальным вариантом считается осевое направление, направление, сводящее к минимуму улавливание посторонних звуков, может зависеть от типа микрофона.
Правильный микрофон. Часть 2. Диаграмма направленности, величина звукового давления (SPL)
Рад приветствовать вас во второй части статьи, посвященной микрофонам. В прошлый раз мы рассмотрели различные типы микрофонов: динамические, конденсаторные и ленточные. Мы немного поговорили о принципах их работы, чем они отличаются друг от друга и для чего больше подходит тот или иной тип микрофона. (Если вы пропустили первую часть, то стоит её прочесть. Не торопитесь, мы подождем.)
Итак, теперь, когда все готовы, давайте обсудим некоторые другие важные характеристики микрофонов и то, как они влияют на снимаемый микрофонами звук.
Диаграмма направленности микрофона
Одной из главных характеристик микрофона является то, как он реагирует на звук, в зависимости от его направленности. «Слышит» ли он звук одинаково с разных направлений, или же он более точно реагирует на звук, приходящий спереди (по оси), или с боков, а может и сзади микрофона (не по оси)? Отклик микрофона на звук, приходящий со всех направлений называют его диаграммой направленности.
Существует несколько типов диаграммы направленности:
Круговая (сферическая) диаграмма
Такой диаграммой направленности обладают всенаправленные микрофоны, что позволяет им одинаково снимать звук, приходящий со всех направлений. Плюс к этому, всенаправленные микрофоны имеют очень ровные частотный отклик, по сравнению с микрофонами, имеющими другую диаграмму направленности (при прочих равных параметрах). Такие характеристики, как нельзя лучше подходят для того, чтобы их для снятия акустики помещения. Так же эти микрофоны отлично подходят для снятия звука с деликатных инструментов, а также с инструментов с широким частотным диапазоном, который вы хотите снять без выделения какой-то конкретной частоты. Правильно позиционировав микрофон можно добиться нужной степени смешивания звука напрямую от инструмента со звуком, передающим акустику помещения.
Круговая диаграмма направленности микрофона
Из-за своей всенаправленности такие микрофоны не страдают (для кого-то это может быть недостатком) от увеличения низких частот при приближении мика к источнику звука. Все мы слышали эти раскатистые басовитые голоса дикторов, которые говорят, приближая рот вплотную к микрофону. Это называется «эффект приближения». Т.к. всенаправленные микрофоны не страдают эффектом приближения, то вы можете располагать их очень близко к источнику звука без опасений получить избыток низких частот и, потенциально, низкочастотных искажений.
Так же из-за своего свойства одинаково снимать звук с различных направлений, всенаправленные микрофоны совсем не изолируют источник звука. Эта проблема проявляется, когда вы хотите записать несколько инструментов и при этом их отделить по звуку друг от друга, или при снятии звука с ударной установки, когда нужно контролировать уровень каждого барабана в отдельности. Что касается работы на сцене, то у всенаправленных микрофонов нет никакой защиты от обратной связи, поставьте микрофон на сцену, включите на полную мониторы и получите орущий неконтролируемый фидбек.
Кардиоидная диаграмма
У кардиодных микрофонов диаграмма направленности напоминает форму сердца. При такой диаграмме лучше всего звук снимается спереди микрофона, чуть хуже – по бокам (имеется ввиду, что звук, приходящий на бока микрофона будет окрашен и менее громок), и практически не снимается сзади микрофона.
Кардиоидная диаграмма направленности микрофона
Получается, что если вы хотите одновременно записать несколько инструментов, изолировав их друг от друга, то кардиодиный микрофон подходит для этого как нельзя лучше. Так же эти микрофоны неплохи на сцене, до тех пор, пока вы держите мониторы, или что-то другое, что может вызвать фидбек в задней части диаграммы направленности, где мик практически не снимает звук. У кардиодных микрофонов есть эффект приближения, так что чем ближе мик к источнику звука, тем больше низких частот. Вы можете использовать это, как преимущество, если нужно сделать трек толще и подчеркнуть низкие частоты.
Диаграмма направленности микрофона Shure SM57
На рисунке показана гиперкардиоидная диаграмма направленности классического «гитарного» микрофона Shure SM57. Слева приведена диаграмма для 3х частот: 125 Гц, 500 Гц и 1 кГц. В нулевой точке (перед микрофоном по его оси) микрофон «слышит» «весь звук». Для всех трех частот звук почти не снимается по бокам (90 градусов), и практически не снимается сзади микрофона (180 градусов). Однако, подавление звука зависит от частоты. Если брать эти три частоты, то на 500 Гц происходит максимальное подавление (как минимум -20 дБ) звука, приходящего сзади. Посмотрите, как 500 герцовый паттерн формирует диаграмму в форме сердца – отсюда и «кардиоидная». Если же посмотреть на поттерн для 125 Гц, то диаграмма почти круговая, хоть и не идеально круглая.
Справа показана паттерны диаграмм для 2, 4, и 8 кГц. На этих частотах максимальное подавление звука сзади (около -20 дБ) наблюдается для частоты 2 кГц.
Гиперкардиоидная диаграмма направленности
У гиперкардиодных и суперкардиодных (у суперкардиоды чуть меньшая направленность и меньший задний лепесток чувствительности по сравнению с гиперкардиодной диаграммой) микрофонов диаграмма направленности похожа на кардиоидную, но с еще меньшей чувствительностью по бокам.
Гиперкардиоидная диаграмма направленности микрофона
Можно подобрать расположения микрофона относительно мониторов, таким образом, чтобы они оказались в «мертвой точке» диаграммы направленности. Это даст хороший контроль над обратной связью.
Диаграмма направленности «восьмёрка»
Тут все понятно из названия – микрофон хорошо снимает звук спереди и сзади, но почти ничего не снимает по краям. Микрофоны с такой диаграммой направленности обычно используют в студии, их почти не встретишь на сцене. Их можно использовать, чтобы одновременно снять звук инструмента и акустику помещения, или даже два инструмента, стоящих друг напротив друга. Микрофоны с 8-подобной диаграммой используют для специальной стерео техники записи симфонических оркестров и других больших ансамблей.
Диаграмма направленности микрофона в форме «восьмерки»
На некоторых микрофонах можно переключать паттерн диаграммы направленности, что, конечно, делает их более универсальными. Однако, предположу, что в 95% случаев (а то и больше) использования таких микрофонов никто не переключает диаграмму направленности, а используется основная кардиодная. Конечно, хорошо иметь возможность переключать диаграмму, скажем, всенаправленную на кардиодную или 8ку, но на практике так почти никто не делает.
Величина звукового давления
Еще одна характеристика микрофона, которую нужно принимать в расчет – это величина максимального уровня звукового давления (SPL – sound pressure level). Это тот уровень громкости, при котором микрофон начинает давать искажение, либо может выйти из строя.
Динамические микрофоны обычно могут держать высокие значения SPL, что делает их отличным выбором для снятия звука со стеков, высокомощных усилителей и барабанов. В то время, как ленточные микрофоны, если говорить про высокую громкость, могут повредиться – лента может растянуться или сломаться.
Что бы увеличить максимальное значение SPL в некоторые микрофоны встраивают аттенюаторы, которые уменьшают эффективный уровень громкости, воздействующий на микрофон, что позволяет ему работать при бОльших уровнях громкости. Например, на микрофоне со значением SPL равным 130 децибелам, может быть 10 децибельный аттенюатор, который позволяет увеличить SPL до 140 децибел.
С другой же стороны, микрофоны, разработанные для работы с высокими уровнями громкости могут быть недостаточно чувствительны. Когда мик спроектирован для сильных сигналов, он, обычно, не воспринимает слабые сигналы.
Динамический микрофон гиперкардиоидная диаграмма направленности
Направленность – это чувствительность микрофона к звуковому сигналу в зависимости от направления или угла, с которого идет звук.
Чаще всего направленность микрофона изображают как полярные диаграммы. Это делается для визуального представления чувствительности микрофона в диапазоне 360 градусов, где голова микрофона является центром окружности. Начало угла ставится перед микрофоном (зеленая прямая, отметка «0 градусов»).
Диаграмма направленности показывает, как именно чувствительность микрофона к звуку зависит от места расположения его источника. Деления на такой диаграмме показывают конкретные значения уровня звука (в децибелах, dB).
Например, на диаграмме ниже звук идет с двух направлений: A и B.
Звук, идущий по направлению B, весь свой путь проделал внутри зоны чувствительности (в данном случае — кардиоиды), то есть пять делений.
Звук, идущий по направлению A, прошел всего два деления внутри нашей кардиоиды.
Из этого понимаем, что звук (при одинаковой дистанции до микрофона), идущий по направлению B, будет на 15 dB (или примерно в 32 раза) громче, чем звук, идущий по направлению A.
Существует три основных типа направленности микрофонов:
- всенаправленная (круговая)
- одностороняя (кардиоидная)
- двухсторонняя («восьмерка»)
Круговая направленность
Микрофон с круговой направленностью (всенаправленный микрофон, например — Sennheiser MD42) обладает равной чувствительностью к сигналам, поступающим к нему со всех сторон.
Зачастую микрофон с круговой направленностью отличается низкой чувствительностью к звукам дыхания, и ему не свойственен «эффект приближения» (о нем — ниже).
Микрофоны с такой направленностью имеют более широкий низкочастотный диапазон по сравнению с другими, что очень актуально при работе с инструментами, выдающими много «низких».
Из-за своей чувствствительности к акустике помещения всенаправленные микрофоны имеет смысл использовать для записи в заглушенном помещении или в помещении с очень хорошей акустикой, для отражения акустической атмосферы. Часто всенаправленные микрофоны используют в случаях, когда невозможно гарантировать умение говорящего пользоваться направленными микрофонами, например — праздники, свадьбы, лекции, публичные собрания и т.д. Интересный факт — вышеуказанный микрофон Sennheiser MD42 обрел серьезную популярность среди религиозных организаций (церкви, мечети, синагоги и т.п.).
Односторонняя направленность
Микрофоны с односторонней направленностью (однонаправленные, например — Sennheiser MD46) имеют кардиоидную, суперкардиоидную или гиперкардиоидную диаграмму направленности.
Кардиоидные (рис. 1) микрофоны не воспринимают звук, идущий с тыльной стороны микрофона.
У суперкардиоидных микрофонов (рис. 2) зона захвата спереди уже (по сравнению с обычной кардиоидой), шумоизоляция сильнее и они менее чувствительны к акустике помещения, однако захватывают звук, идущий с тыльной стороны микрофона (пусть и очень слабо).
Гиперкардиоидные (рис. 3) микрофоны обеспечивают максимальную шумоизоляцию, наименее чувствительны к акустическому оформлению помещения, однако захватывают чуть больше звука, идущего с тыльной стороны микрофона (по сравнению с кардиоидными и суперкадиоидными микрофонами).
Чаще всего такие микрофоны используют для вокала, или в случаях, когда нужна серьезная шумоизоляция, например — для сцены или репортажей.
Важно отметить, что несмотря на то что супер- и гипер- кардиоидность микрофона усиливает шумоизоляцию по бокам, эта же кардиодиность (из-за особенности построения диафрагмы таких микрофонов) увеличивает чувствительность микрофона со стороны рукоятки (см. рисунки выше), поэтому тип кардиоиды микрофона в данном случае подбирают под конкретный случай, например — для вокалиста, находящегося близко к сцене, не подойдет гиперкардиодиный микрофон (задняя сторона микрофона может захватывать звуки из зала), а вот для студии такой микрофон подойдет отлично.
Двухсторонняя направленность
Двунаправленный микрофон равно чувствителен к звуковым сигналам, которые поступают спереди и сзади, и почти не чувствителен к звуку, который идет с боков.
В «простонародье» микрофон с такой направленностью зовется «восьмеркой» (например — Sennheiser MK 8).
Восьмерку часто используют для записи дуэтов (когда исполнители сидят друг напротив друга по бокам микрофона, см. рис 4) и при записи интервью (когда люди сидят друг напротив друга спереди и сзади от микрофона, см. рис 5). Также ее применяют для записи в заглушенном помещении в случае необходимости повышения относительного уровня отраженных сигналов, и для записи отдельных инструментов (что бы выделить низкие частоты при близком размещении исполнителей от микрофона).
Эффект приближения
Однонаправленные микрофоны по мере приближения к источнику звука увеличивают отдачу по низким частотам, в пределах 0.5 метров. Если микрофон стоит совсем близко (30 см. и ближе) звук получится сильно «бубнящим». Есть несколько способов восстановить более естественное звучание:
Источник https://www.dj-store.ru/articles/napravlennost-mikrofona-chto-eto/
Источник http://jablog.ru/blog/studio-1/3824.html
Источник https://gs-corp.ru/articles/articles/Mic-direction-info/
