При описании конструкции микрофона важно подчеркнуть, что его характеристики зависят от взаимодействия между звуком и мембраной. Микрофон давления — это устройство, в котором звуковая волна давит только на одну сторону мембраны. Также используются устройства, в которых воздействию подвергается вся поверхность приемника.
Типы микрофонов по принципу действия, конструкции и назначению
Пение в караоке дома, выступление на сцене, запись в студии, запись аудио и видео для подкастов — вот лишь несколько примеров задач, для которых необходим микрофон. Но ассортимент моделей, представленных на рынке, огромен, а цена колеблется от нескольких сотен до сотен тысяч рублей. Чем они отличаются, на какие особенности нужно обратить внимание в первую очередь — обо всем этом мы поговорим в этой серии статей. Первый материал о том, какие типы микрофонов существуют и для каких целей они предназначены.
Как и наушники, микрофоны отличаются внутренним устройством, т.е. принципом, который они используют для преобразования звуковых колебаний в электрические сигналы. Существует два основных типа микрофонов: динамические и конденсаторные.
Динамические микрофоны
В целом и вкратце, динамический микрофон конструктивно представляет собой классический громкоговоритель, но работает он в обратном направлении. Он состоит из постоянного магнита, индукционной катушки и соединенной с ней диафрагмы. Давление звуковых волн заставляет мембрану вибрировать и приводит в движение катушку, которая генерирует электрический ток в магнитном поле. Его направление и сила определяются амплитудой и частотой вибрации, что означает, что электрические показания являются отголоском звуковой волны.
Это не означает, что каждый громкоговоритель можно полностью использовать в качестве микрофона или наоборот, но такая «обратимость» встречается в некоторых устройствах. Это, например, беспроводные телефоны, в которых устройство воспроизведения также чувствительно к шуму. Такие устройства могут работать только в полудуплексном режиме, т.е. вы можете только попеременно говорить и слушать и должны переключать режимы вручную.
Основными преимуществами динамического типа являются:
- Высокий порог возникновения перегрузок, что позволяет использовать их для записи громких источников и на концертах;
- Прочность при ударах, падениях, что также ценится исполнителями во время живых выступлений;
- Относительно невысокую чувствительность, обуславливающую меньшую восприимчивость к звукам за пределами диаграммы направленности, то есть посторонним звукам;
- Универсальность, благодаря которой применение возможно как на любительском уровне, так и профессиональными музыкантами, ведущими и т.д.;
- Не требуют дополнительного источника питания.
Недостатками этого типа диктофона являются:
- Сравнительно невысокая прозрачность и естественность звучания, препятствующая применению в качестве студийных решений за исключением случаев, когда запись ведётся с громкого источника, например, гитарного усилителя;
- Ограниченный диапазон частот;
- Относительно невысокая точность передачи звука.
Динамические микрофоны обычно предназначены для ручного использования. Наиболее распространенным типом динамического микрофона является. В последнем случае поставляется базовый приемник.
Помимо вышеупомянутых динамических микрофонов с катушкой, которые наиболее распространены во всем мире, существуют также ленточные микрофоны. Общий принцип тот же, но вместо катушечной диафрагмы ленточные устройства содержат тонкую гофрированную алюминиевую полосу, помещенную между полюсами магнита. Эта полоса дает им название.
Типы микрофонов по конструкции и назначению
Когда мы слышим слово «микрофон», большинство из нас, вероятно, думают об устройстве, которое исполнитель держит в руке во время концерта. Этот вариант называется портативным устройством. Портативные устройства существуют как для сцены, так и для домашнего использования, например, для караоке. Большинство динамических микрофонов, представленных на рынке, являются портативными. В студиях звукозаписи портативные микрофоны встречаются реже, так как обычно используются версии, установленные на штативе с амортизирующим подвесом. Их можно разделить на инструментальные микрофоны и вокальные микрофоны.
Особый тип — это микрофон журналиста. Существуют две основные версии — «пушка» для установки на башмак камеры (см. рисунок выше) и микрофон-клипса.
Настольные микрофоны предназначены для голосового общения в Интернете за компьютером, для проведения конференций и для установки в составе систем оповещения. Часто они имеют гибкую «ножку», чтобы пользователь мог найти оптимальное положение.
Вместо заключения
Мы рассмотрели основные типы микрофонов, выбор которых зависит от назначения оборудования. Очевидно, что певцу-любителю нет необходимости тратить деньги на студийный конденсаторный микрофон — ему подойдет динамический микрофон, и наоборот. Следующий шаг — выбор конкретной модели. Ценовой диапазон для большинства сортов широк: каждый бренд предлагает более дешевые и более дорогие продукты. Они отличаются, как нетрудно догадаться, по своим характеристикам. Во второй части этой статьи мы поговорим о том, как «читать» технические характеристики микрофонов и каковы их последствия.
Конденсаторные и динамические микрофоны
Термины «конденсаторные микрофоны» и «динамические микрофоны» относятся к двум основным типам высококачественных микрофонов, используемых сегодня.
Разница между конденсаторными и динамическими (катушечными) микрофонами:
- Конденсаторные микрофоны в отличие от динамических нуждаются в дополнительном питании, зато особенности их строения позволяют выпускать миниатюрные модели, тогда как динамические микрофоны отличаются большими размерами, продиктованными спецификой их механизма.
- Конденсаторные микрофоны применяются по большей части при записи вокала и акустических инструментов, а динамические в свою очередь, отличаясь более высоким уровнем перегрузочной способности, чаще используются в концертной практике, а также для работы с гитарными усилителями и ударными инструментами.
- Конденсаторные микрофоны, как правило, обладают более широким частотным диапазоном.
Разновидностью конденсаторного микрофона является электретный микрофон, который значительно дешевле и имеет меньшие требования к эксплуатации, но при этом обладает более скромными характеристиками.
Разновидностью динамического микрофона является динамический ленточный микрофон. По своим характеристикам он более сопоставим с конденсаторным микрофоном и может использоваться только в студийных условиях.
Принцип действия конденсаторного микрофона
Мембрана 1 Фиксированный проводник 2 Источник питания E Нагрузочный резистор R
В конденсаторном микрофоне в качестве мембраны используется очень тонкая пластиковая диафрагма (1), покрытая с одной стороны никелем или золотом. Эта мембрана размещается рядом с неподвижной проводниковой пластиной (2).
Электрическое поле между мембраной и этой пластиной создается двумя способами:
- батарея или фантомное питание, с помощью которых диафрагма подвергается действию поляризующего напряжения,
- в электретных микрофонах для этой цели используется перманентно поляризованный материал, который расположен в неподвижной пластине или в диафрагме.
Разделенные тонким слоем воздуха, мембрана и пластина образуют конденсатор, емкость которого изменяется в зависимости от движения мембраны под действием звуковых волн.
Электрический заряд неподвижной пластины изменяется в зависимости от движения мембраны, т.е. колебания напряжения на пластине электрически отражают движение мембраны.
Принцип действия динамического микрофона
Динамический микрофон работает по принципу, обратному принципу громкоговорителя. В этом случае диафрагма соединена с проводящей катушкой, которая находится в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом.
Звуковая волна заставляет мембрану вибрировать, что, в свою очередь, вызывает движение звуковой катушки. Колебательное движение провода в магнитном поле вызывает электрический ток. Направление и сила этого тока зависят от движения мембраны, поэтому в динамическом микрофоне ток электрически «отображает» звуковую волну.
Принцип работы микрофона с электродинамической катушкой: В кольцевом зазоре 1 магнитной системы, в котором находится постоянный магнит 2, расположена звуковая катушка 3, соединенная с мембраной 4. Когда на мембрану подается звуковое давление, она начинает вибрировать вместе со звуковой катушкой. Это создает напряжение на витках катушки, которое и является выходом микрофона (электромагнитная индукция).
Конструкция электродинамического ленточного микрофона несколько отличается от катушечного варианта. Здесь магнитная система микрофона состоит из постоянного магнита 1 и полюсов 2, между которыми натянута легкая, обычно алюминиевая, тонкая (около 2 микрон) лента 3. Когда звуковое давление прикладывается к обеим сторонам ленты, создается сила, которая заставляет ленту вибрировать и пересекать магнитные силовые линии, создавая натяжение на концах.
Благодаря своей обратимости, конструкция электродинамической головки идентична конструкции динамического микрофона, поэтому устройства можно менять местами.
Например, динамические головки могут использоваться в качестве приемных микрофонов во многих конструкциях переговорных устройств, интеркомов и даже подслушивающих устройств, некогда установленных спецслужбами в приемниках проводного вещания.
