В процессе описания конструкции микрофона необходимо акцентировать внимание на том, что его характеристики во многом зависят от взаимодействия между воспринимаемым звуком и мембраной устройства. Микрофон давления представляет собой конструкцию, в которой звуковая волна воздействует только на одну сторону мембраны. Существуют также устройства, где звуковое воздействие охватывает всю поверхность приёмника, что позволяет им более точно захватывать звук.
Типы микрофонов по принципу действия, конструкции и назначению
Выбор микрофона зависит от множества факторов. Мы можем столкнуться с необходимостью записи звука в самых разных ситуациях: будь то пение в караоке дома, выступление на сцене, запись в профессиональной студии или создание аудио и видео для подкастов. Однако ассортимент моделей микрофонов на рынке впечатляет своим многообразием, и ценовой диапазон варьируется от нескольких сотен до миллионов рублей. Важно разобраться, чем отличаются эти устройства, на какие ключевые особенности следует обращать внимание, и данная серия статей призвана помочь в этом. В первой части мы остановимся на типах микрофонов, их принципах работы и целях использования.
Подобно наушникам, микрофоны отличаются друг от друга внутренней конструкцией и принципом преобразования звуковых колебаний в электрические сигналы. Существует два основных типа микрофонов: динамические и конденсаторные, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и области применения.
Динамические микрофоны
В общих чертах динамический микрофон можно представить как классический громкоговоритель, работающий в обратном направлении. Устройство состоит из постоянного магнита, индукционной катушки и диафрагмы, учрежденной в её конструкцию. Движение звуковых волн приводит к вибрации мембраны, что в свою очередь вызывает движение катушки, генерируя электрический ток в магнитном поле. Характеристики этого тока — его направление и сила — зависят от амплитуды и частоты вибрации, что означает, что электрические параметры служат отражением звуковой волны.
Тем не менее, это не подразумевает, что любой громкоговоритель можно использовать в качестве микрофона без ограничений, и наоборот. Такие сценарии «обратимости» встречаются только в некоторых устройствах. Например, в беспроводных телефонах устройство воспроизведения звука также воспринимает окружающие шумы. Однако такие аппараты функционируют в полудуплексном режиме, что подразумевает возможность последовательного общения: вы можете говорить и слушать, но только поочередно, что требует ручного переключения режимов.
К числу главных преимуществ динамических микрофонов можно отнести:
- Высокую перегрузочную способность, позволяющую использовать их для записи громких источников звука, что делает их отличным выбором для концертных выступлений;
- Надежность и прочность конструкции, что является важным аспектом для исполнителей во время живых выступлений, так как оборудование может подвергаться ударам и падениям;
- Низкую чувствительность, что приводит к меньшей восприимчивости к звукам вне диаграммы направленности, дозволяя игнорировать посторонние шумы;
- Универсальность применений, что делает динамические микрофоны подходящими как для любителей, так и для профессиональных музыкантов и ведущих;
- Отсутствие требования в дополнительном источнике питания, что делает их удобными для использования в различных условиях.
Тем не менее, у динамических микрофонов есть свои недостатки:
- Сравнительно низкая прозрачность звучания и естественность, что делает их менее предпочтительными для студийной записи, за исключением ситуаций, когда звук записывается непосредственно с громких источников, таких как гитарные усилители;
- Ограниченный частотный диапазон по сравнению с другими типами микрофонов;
- Невысокая точность передачи звука, что может быть заметным при записи акустических инструментов.
Динамические микрофоны традиционно предназначены для ручного использования. Наиболее распространенный их вид — это модели, поставляемые с базовыми приемниками.
Помимо привычных динамических микрофонов с индукционной катушкой, которые считаются самыми распространенными, также существуют ленточные микрофоны. Их работа основана на аналогичном принципе, но вместо катушечной диафрагмы в конструкции используется тонкая алюминиевая полоска, расположенная между полюсами магнита. Эта особенность и определяет название данного типа микрофонов.
Типы микрофонов по конструкции и назначению
Когда произносится слово «микрофон», большинство людей, скорее всего, представляют устройство, которое исполнитель держит в руке во время выступления. Этот тип называется портативным. Портативные устройства бывают различной конфигурации, в том числе существующие как для сцены, так и для домашнего использования, например, для караоке. Большое большинство динамических микрофонов, которые доступны на рынке, также являются портативными. В отличие от них, в студиях звукозаписи чаще используются фиксированные версии, установленные на штативе с амортизирующими подвесами. Эти микрофоны можно дополнительно разделить на инструментальные и вокальные модели.
Существуют также специальные типы микрофонов, такие как микрофоны для журналистов. Они чаще всего представлены двумя основными версиями: «пушка», предназначенная для установки на фотокамере, и микрофон-клипса, удобный для использования в различных ситуациях.
Настольные микрофоны предназначены для голосового общения через интернет на компьютерах, для проведения видеоконференций и могут быть частью систем оповещения. Они часто имеют гибкую «ножку», что позволяет пользователю адаптировать их положение для достижения наилучшего качества звука.
В заключение,
мы рассмотрели базовые типы микрофонов, выбор которых зависит от назначения и ситуации использования. Очевидно, что любителю-певцу не имеет смысла инвестировать средства в профессиональный студийный микрофон, в то время как динамический микрофон будет более чем достаточен для его нужд — и наоборот, профессиональным музыкантам стоит рассмотреть возможные варианты с большим качеством звука. На следующем этапе стоит перейти к выбору конкретной модели. Ценовые диапазоны для большинства типов микрофонов варьируются, и каждый производитель предлагает как бюджетные, так и более дорогостоящие решения. Их различия зачастую становятся очевидными, когда мы начинаем изучать технические характеристики. Во второй части данной статьи мы углубимся в понимание, как правильно интерпретировать технические параметры микрофонов и какие последствия это может иметь при выборе подходящей модели.
Конденсаторные и динамические микрофоны
Термины «конденсаторные микрофоны» и «динамические микрофоны» обозначают два главных типа высококачественных микрофонов, широко используемых в настоящее время в различных областях звуко записи.
Основные различия между конденсаторными и динамическими (катушечными) микрофонами следующие:
- Конденсаторные микрофоны, в отличие от динамических, нуждаются в внешнем источнике питания, однако возможности их конструкции позволяют создавать миниатюрные модели. В то же время динамические микрофоны зачастую имеют большие размеры, обусловленные спецификой их механизма;
- Конденсаторные микрофоны чаще всего используются для записи вокала и акустических инструментов, тогда как динамические микрофоны, обладая большей перегрузочной способностью, являются более подходящими для концертных выступлений и для работы с гитарными усилителями и ударными инструментами;
- Конденсаторные микрофоны обычно обладают более широким частотным диапазоном, позволяя воспроизводить более богатый звук.
Особым подтипом конденсаторного микрофона является электретный микрофон, который отличается более низкой стоимостью и меньшими требованиями к обслуживанию, но при этом у него меньше качественные характеристики по сравнению с более дорогими моделями.
Динамический ленточный микрофон представляет собой разновидность динамического микрофона. По своим характеристикам он более приближен к конденсаторным микрофонам и может использоваться исключительно в условиях студии звукозаписи, благодаря своей чувствительности и специфике работы.
Принцип действия конденсаторного микрофона
Мембрана 1 и фиксированный проводник 2 взаимодействуют с источником питания E и нагрузочным резистором R.
В конструкции конденсаторного микрофона используется очень тонкая пластиковая диафрагма (1), покрытая с одной стороны никелем или золотом. Она установлена рядом с неподвижной проводниковой пластиной (2).
Создание электрического поля между мембраной и этой пластиной достигается двумя способами:
- С использованием батареи или фантомного питания для подачи поляризующего напряжения на диафрагму;
- В электретных микрофонах для этой цели применяется материал с постоянной поляризацией, который может находиться как на неподвижной пластине, так и в диафрагме.
Мембрана и неподвижная пластина образуют конденсатор, емкость которого изменяется в результате колебаний мембраны под действием звуковых волн. Эти колебания приводят к изменению электрического заряда на неподвижной пластине, таким образом, колебания напряжения на пластине электрически отражают движение мембраны.
Принцип действия динамического микрофона
Динамический микрофон функционирует по принципу, который противоположен принципу работы громкоговорителя. В данном случае диафрагма соединена с проводящей катушкой, которая находится в магнитном поле постоянного магнита.
Когда звуковая волна воздействует на мембрану, она начинает вибрировать, что вызывает движение звуковой катушки. Это колебательное движение провода внутри магнитного поля производит электрический ток. Направление и сила этого тока зависят от движения мембраны, благодаря чему в динамическом микрофоне электрический ток «отражает» звуковую волну.
Принцип работы микрофона с электродинамической катушкой выглядит следующим образом: в кольцевом зазоре 1 магнитной системы, содержащей постоянный магнит 2, размещена звуковая катушка 3, соединенная с мембраной 4. Когда звуковое давление действует на мембрану, она начинает вибрировать вместе со звуковой катушкой. Это создает напряжение на витках катушки, что и является выходом микрофона, производимым в результате электромагнитной индукции.
Конструкция электродинамического ленточного микрофона немного отличается от катушечной модели. В его магнитной системе присутствует постоянный магнит 1 и полюса 2, между которыми натянута легкая тонкая (около 2 микрон) алюминиевая лента 3. Когда на обе стороны ленты прикладывается звуковое давление, создается сила, заставляющая ленту вибрировать и пересекать линии магнитного поля, что инициирует изменение напряжения на концах ленты.
Благодаря своей обратимости, конструкция электродинамической головки подобна конструкции динамического микрофона, что позволяет использовать их взаимозаменяемо.
Например, динамические головки могут функционировать как приёмные микрофоны в различных устройствах для связи, таких как переговорные устройства, интеркомы, и даже в подслушивающих устройствах, которые когда-то устанавливали специальные службы в системах проводного вещания.
