Узконаправленный микрофон что это
Особенности конденсаторного направленного микрофона – какой выбрать для записи
Одним из величайших преимуществ конденсаторных микрофонов является их чувствительность и, следовательно, эффективность записи акустических волн. Благодаря высокой точности, скорости реагирования на переходные процессы и широкому частотному диапазону, конденсаторные микрофоны являются одними из лучших на рынке. Поэтому неудивительно, что они используются очень широко – от записи музыки в студии до фиксации разговора во время интервью.
Одним из типов емкостных устройств являются направленные микрофоны, позволяющие прослушивать звуки на больших расстояниях, до 500 метров. Как выбрать и настроить конденсаторный направленный микрофон? Для чего нужен направленный микрофон? Мы ответим на эти и другие вопросы ниже.
Конденсаторный микрофон – что это такое
С учетом метода обработки звуковых волн, можно выделить конденсаторные и динамические микрофоны. Обе группы устройств для записи звуков пользуются популярностью среди пользователей, и выбор конкретного решения определяется, в первую очередь, планируемым использованием микрофона.
Конденсаторные устройства состоят из подвижных крышек и стальной сетки диафрагмы, которые при образуют конденсатор особого типа. Его емкость изменяется из-за вибраций мембраны, вызванных звуковыми волнами, и образованные электрические импульсы передаются на рекордер.
Сложная конструкция конденсаторных микрофонов и, как следствие, высокое качество этого типа устройств отражаются на цене. Конденсаторные микрофоны являются не только одними из лучших (наиболее чувствительных) устройств, но и самыми дорогими. Несмотря на их высокую цену, они часто выбираются там, где имеют значение качество и точность записанного сигнала.
Направленный микрофон – для чего
Микрофоны могут выполнять различные функции. Устройства для записи вокала или инструментов, караоке-микрофоны, IP-камеры, а также модели для конференций – вот лишь некоторые из доступных решений. Микрофоны также предлагаются в качестве специализированных инструментов, например, для прослушивания. Направленные микрофоны хорошо справляются с этой ролью. Каковы они, как выглядят и каковы их функции?
Направленные электретные конденсаторные микрофоны обычно используются для создания направленных микрофонов. Они состоят из диафрагмы и фиксированных крышек. В их случае диафрагма выполнена из поляризованной электретной пленки и покрыта слоем тонкого металла, который является одной из двух пластин конденсатора. Вторая оболочка представляет собой жесткую пластину. Емкость конденсатора изменяется под воздействием акустического давления, действующего на мембрану.
В некоторых моделях электретный слой имеет фиксированное покрытие. Такая мембрана изготавливается из материалов с термическими и механическими свойствами.
Электретные микрофоны характеризуются отличной чувствительностью, долговременной стабильностью, устойчивостью к влаге, ударам и механическим повреждениям, что делает их идеальными для использования в направленных микрофонах. Направленные устройства, в основном, используются для записи звуков на больших расстояниях – в условиях испытаний до 500 метров, в рабочих условиях до 200 метров. Микрофоны этого типа успешно используются не только детективными агентствами, но и орнитологами.
Конденсаторный и направленный микрофон – различия
Какая модель лучше – традиционный конденсаторный или направленный микрофон? На этот вопрос нет однозначного ответа, так как обе модели имеют совершенно разное применение и конструкцию.
Чтобы лучше выделить различия между двумя решениями, ниже мы собрали наиболее важные функции.
Традиционные конденсаторные микрофоны
Направленные микрофоны
Какой конденсаторный микрофон для студии
Музыкальная или звукозаписывающая студия имеет то преимущество, что она имеет отличные акустические условия. Благодаря этому, это идеальное место, где вы можете в полной мере использовать потенциал конденсаторных микрофонов, в том числе возможность записи тихих звуков, улавливания даже мельчайших деталей или быстрой реакции на переходные процессы.
Для записи качественного акустического сигнала вам понадобится не только комната, но и устройство с определенными параметрами. Не каждый конденсаторный микрофон будет выполнять функции устройства записи голоса или акустических инструментов.
Какими параметрами должен обладать студийный микрофон? На что обратить внимание при покупке?
Всенаправленные микрофоны записывают акустические волны со всех сторон. Они идеально подходят в качестве конференц-микрофонов. Двунаправленные устройства собирают звуки как спереди, так и сзади, но чувствительность к акустическим волнам от источника, расположенного непосредственно перед микрофоном, несколько выше. Третья группа – однонаправленные микрофоны. Здесь можно выделить устройства с кардиодальными, супер-кардиодальными, гиперкардиальными и субкардиодальными характеристиками. Однонаправленные микрофоны с максимальной точностью записывают поступающие к ним звуки, и, в зависимости от типа устройства, также могут ловить волны, приходящие с боков и сзади. Студийные микрофоны обычно являются направленными устройствами.
Как настроить конденсаторный микрофон
Многие факторы влияют на качество записанного звука: акустические условия, преобладающие в комнате, а также микрофон – в том числе его умелое подключение и настройка.
Важным аспектом является изоляция устройства от штатива и штатива от пола. Таким образом, вы можете устранить нежелательные вибрации, которые негативно влияют на качество записанного сигнала. Кроме того, микрофон следует размещать на высоте нескольких сантиметров над ртом – не ниже и не выше, благодаря чему воздушные удары будут проходить под мембраной.
Следует помнить о настройке основных параметров устройства, например, чувствительности микрофона. Это можно сделать через компьютер, введя свойства устройства.
Подслушивающее устройство на расстоянии, отличие от жучков
Выбор микрофона
Правильно подобранный микрофон – залог качественной звукозаписи. Предварительно изучив вышеописанные характеристики, приступаем к выбору модели микрофона.
Во-первых, ставим перед микрофоном задачи и определяемся с областью его применения: караоке (нужна четкость передачи звука), инструментальная или вокальная запись в студии (высокая чувствительность, определенный частотный диапазон), концертное выступление (надежность и устойчивость к внешним условиям). От поставленных задач зависит расстановка приоритетов в характеристиках.
Сценические микрофоны, например, должны отличаться небольшими размерами, эргономичностью и универсальностью. Репортерские – надежностью и способностью выдержать любые погодные условия, узкой направленностью. Студийные музыкальные микрофоны хоть и должны отличаться особой чувствительностью и устойчивостью, но их нужно тоже выбирать по назначению: вокальные или инструментальные.
Не пренебрегайте такой характеристикой микрофона, как его внешний вид, дело не привлекательности устройства, а в комфорте его использования: как микрофон лежит в руке, не скользит ли, нет ли неприятных запахов, торчащих деталей и т.д.
Изучите, что входит в комплект покупаемого микрофона. Это могут быть гарнитура, крепление, ветрозащита и т.д. Да, на качество звука эти милые дополнения не влияют, зато что-то не придется докупать, что тоже приятно. Например, для репортеров обязательным аксессуаром являются ветрозащитный колпачок и удобное крепление.
Выбор микрофона — сложное и важное решение. Иногда опыт правильного подбора микрофонов приходит с годами, как и опыт использования различных методов звукозаписи и подзвучивания
Только практика сделает вас профессионалом, но начинать получать теоретические основы работы с микрофонами можно уже сегодня.
Микрофоны специального назначения
Существуют такие микрофоны, у которых имеется строго определенное предназначение и конкретные задачи, которые он призвать решать. Рассмотрим некоторые из них.
1. Микрофон граничного слоя предназначен для звукоусиления в театре, подзвучивания рояля, с возможностью прикрепить микрофон к крышке инструмента. Особенность его в том, что капсула микрофона расположена над металлической поверхностью, что позволяет предотвратить попадание на диафрагму отраженных волн и, как следствие, фазовых искажений.
2. Стерео – микрофон, особенность которого заключается в наличии сразу двух капсул, ориентированных в противоположных направлениях. Такой микрофон позволяет записывать объемный звук, когда один микрофон может заменить пару или даже тройку микрофонов.
3. Микрофон-пушка предназначен для использования на открытом пространстве, поэтому нашел широкое применение в кинематографе и журналистике. Это конденсаторный микрофон с очень узкой направленностью, он воспринимает звук, идущий только с фронтальной стороны, остальные звуки заглушаются, благодаря фронтальному сдвигу.
Это далеко не все виды микрофонов специального назначения, а лишь основные. Дополнительные функции, такие как возможность переключать диаграмму направленности, изменять уровень выходного сигнала, встроенные фильтры для обрезания низких частот являются приятным бонусом, а иногда и необходимостью для профессиональной работы, но при этом увеличивают не только сложность конструкции микрофона, но и его стоимость.
Фавориты на рынке
Параболический микрофон Супер Ухо 100
Как и во всех параболических устройствах, здесь используется вогнутая параболическая тарелка из пластика. В данном устройстве есть наушники и бинокль с восьмикратным увеличением. Встроенный диктофон позволяет записывать короткие разговоры. Вы можете подключить наушники, чтобы ничто не мешало прослушивать цель.
Микрофон с тарелкой позволяет слушать разговор на расстоянии до ста метров. Усиление звука до 70 дБ делает Супер Ухо 100 крайне чувствительным, при этом вы можете настроить его на максимальную мощность в 105 дБ и вести запись любого разговора по телефону.
Питается этот красавец от 9-вольтовой «кроны», которая будет жить 55 часов. Весит чуть больше килограмма. Благодаря стойкой конструкции, способен слушать окружающую среду и телефоны в любые мороз и зной.
Цена Супер Ухо 100 колеблется от 3500 до 5 тыс. рублей.
Направленный микрофон Юкон
Как и предыдущий экземпляр, может уловить звуки за сто метров. Однако у него нет специальной тарелки, а по размерам он меньше сценического микрофона. Время работы от аккумулятора — до 300 часов.
Ветер с ним не будет помехой, поскольку Юкон оборудован современной системой шумоподавления. Громкость и силу звука вы можете регулировать самостоятельно.
Микрофон можно прикрепить к биноклю, подзорной трубе или камере. Вам будет удобно не только слушать цель, но и наблюдать за ней. Также есть крепёж для штатива.
Таким устройством с охотой пользуются репортёры и операторы в звуковых студиях, потому что с ним не составит труда записать звук профессионального качества.
Цена Юкон — от 4200 до 6 тыс. рублей.
Многообразие
Технология микрофонов для прослушки на расстоянии разнится в зависимости от их типа. По принципу работы можно выделить три категории дистанционных подслушивающих устройств:
Микрофон направленного действия
Микрофон направленного действия используют для дистанционной прослушки на открытой местности и записи разговора по телефону. Главная проблема направленных микрофонов — расстояние до источника звука. Уже на дистанции в сто метров звук ослабеет настолько, что отделить речь от помех почти невозможно.
Существует 4 типа подслушивающих механизмов направленного действия:
Новичкам, и не только, пригодится статья об устройстве осциллографа, его настройке и сферах применения.
Лазерный микрофон
С помощью лазерного подслушивающего устройства вы можете услышать, что творится в помещении. Он считывает вибрацию окна в комнате. Прибор посылает лазерный луч на стекло. Отразившись от стекла, изменённый колебаниями лазер возвращается в прибор. Устройство расшифровывает сигнал, и мы слышим звук.
Дальность использования лазера — до 0,5 километра. Вам не придётся выдавать своё положение объекту прослушки. Без подозрительных жучков можно слушать любой сокровенный разговор по телефону.
Самый дешёвый лазерный микрофон в Москве стоит около полумиллиона рублей. Можно купить дешёвые версии кустарного производства, однако, они будут работать неправильно. Если вообще будут работать.
Устройство прослушки через стену
Если вас и цель прослушки разделяет лишь бетонная стена, то выбирайте именно этот прибор. Микрофон улавливает малейшие вибрации стены и преобразует в звук. По принципу работы он похож на лазерный. Единственное исключение — вам придётся быть хотя бы в соседней комнате.
Чтобы устройство работало правильно, необходимо настроить звук. Для этого прислоните микрофон к стене и регулируйте чувствительность. Как только вы услышите понятную речь, можно пользоваться.
Прибор направленной прослушки через стену дешёвый. Вы можете купить его в специальных магазинах жучков и телефонов примерно за пять тысяч рублей.
Мы рассмотрели типы подслушивающих устройств на расстоянии. Вы наверняка уже выбрали для себя, каким видом устройств заменить пресловутые жучки. В следующем параграфе мы рассмотрим популярные модели подслушивающих устройств.
Зачем певцам наушник в ухе
Певцу, выступающему на большой сцене перед публикой, необходимо обладать не только профессиональными вокальными навыками, но и требуемой для хорошей акустики аппаратурой.
Нередким является наличие наушников в ушах певца, исполняющего свои песни. Почему именно их одевают вокалисты в уши, когда поют разберёмся далее.
Функциональное назначение
Исполнители вставляют наушник в ухо, т.к. это система персонального мониторинга и она помогает артисту слышать себя на сцене. Всё потому что во время шумного концерта динамики направлены на зрителей, а сам исполнитель с трудом может услышать играющую мелодию. Более того, звучащая музыка отражается от окружающих поверхностей и не даёт артисту чувствовать ритм и контролировать тональность песни. Сливающиеся голоса вдохновлённых зрителей заглушают и голос певца. Исполнитель нередко начинает фальшивить, сбиваться с ритма и чувствовать себя менее уверенно.
В специальной системе мониторинга, а именно в наушниках, артист слышит мелодию собственной песни синхронно со звучащей из колонок музыкой. Гарнитура является неким дирижёром для артиста, который помогает ориентироваться и вступать вовремя. В зависимости от желаний артиста современные модели аппаратуры позволяют настроить звук по желанию выступающего
Можно акцентировать внимание именно на вокале певца, а можно сосредоточить звук на музыкальных инструментах. Нововведения в системе персонального мониторинга достигли того уровня, когда в одном ухе слышен исключительно голос, а в другом — мелодия песни
Так же гарнитура пригождается исполнителю для чего-то другого. К примеру, в них организаторы концерта могут сообщить ему о каких-либо изменениях в сценарии, или непредвиденных обстоятельствах.
Система персонального мониторинга используется и другими музыкантами на сцене, в частности, барабанщиками и гитаристами.
Вся система состоит из собственно гарнитуры, приёмника и включённого передатчика. Для профессиональных исполнителей девайс исполняется на заказ, по индивидуальному слепку уха.
Наушники применяются чаще всего на больших площадках, но никогда не применяется на акустических концертах.
Какого рода используются наушники
Одним из наиболее распространённых типов гарнитуры для певцов являются арматурные наушники. Их преимущество перед другими заключается в том, что они способны передавать детализированный звук со всеми его нюансами. Они звучат сбалансировано на всём диапазоне частот. Традиционные наушники не удастся скрыть от телевизионных камер. Тогда как арматурные довольно миниатюрные, чтобы остаться незамеченными.
Динамические наушники — менее удобный, но более доступный вариант для выступления перед публикой. Они устроены по той же системе, что используется в огромных колонках. Выглядят они как обыкновенная проводная гарнитура, спрятать которую можно только под одеждой. Звук в них не отличается качеством. Ещё их называют ушные мониторы.
Нам удалось выяснить, что гарнитура в ухе певца — это не часть образа, а особый аппарат, обойтись на сцене без которого очень непросто.
Типы микрофонов
Начнем с того, что существуют три основных типа микрофонов: динамические, конденсаторные и ленточные, которые имеют разные механизмы преобразования звуковых волн в электромагнитные колебания.
1. Динамические микрофоны
Это наиболее распространенный тип микрофонов, что связано с их универсальностью. Мембрана динамического микрофона улавливает звуковые волны, которые в, свою очередь, приводят в движение катушку, находящуюся в магнитном поле. В результате явления электромагнитной индукции, в катушке возникает переменный ток, который передается далее по кабелю. Электромагнитные колебания описывают звуковые волны, точно передавая фазу, частоту и амплитуду, поэтому сигнал называется аналоговым.
Разделы сайта
Направленные микрофоны: мифы и реальность.
Абалмазов Эдуард Иванович, доктор технических наук, профессор
Статья перепечатана из журнала «Системы Безопасности» №4 1996 г.
О возможностях направленных микрофонов ходят самые разные слухи. Одни искренне верят в их большое дальнодействие, называя дистанции 100, 200 и более метров, другие, наоборот, считают, что имеет место неоправданная реклама, граничащая с дезинформацией. попробуем с помощью несложных математических расчетов выяснить реальное положение вещей.
Вместо введения
Говоря о направленных микрофонах, подразумевают прежде всего ситуации акустического контроля источников звуков на открытом воздухе, когда эффектами так называемой реверберации акустических пален можно пренебречь. Для таких ситуаций решающим фактором оказывается удаленность источника звука от направленного микрофона, что приводит к значительному ослаблению уровня контролируемого звукового поля (Кроме того при большой дистанции становится заметным ослабление звука из-за разрушения пространственной когерентности поля, вследствие наличия естественных рассеивателей энергии, например средне- и крупномасштабных турбулентностей атмосферы, создающих помехи при ветре).
Так, на дистанции 100 м давление звука ослабляется на величину не менее 40 дБ (по сравнению с дистанцией 1 м), и тогда степень громкости обычного разговора в 60 дБ окажется в точке приема не более 20 дБ. Такое давление существенно меньше не только уровня реальных внешних акустических помех, но и пороговой акустической чувствительности обычных микрофонов. Итак, в отличие от обычных, направленные микрофоны должны иметь:
— высокую пороговую акустическую чувствительность как гарантию того, что ослабленный звуковой сигнал превысит уровень собственных (в основном тепловых) шумов приемника. Даже при отсутствии внешних акустических помех это является необходимым условием контроля звука на значительном расстоянии от источника;
2. Виды направленных микрофонов.
Существует по меньшей мере четыре вида направленных микрофонов:
— параболические;
— плоские акустические фазированные решетки;
— трубчатые, или микрофоны «бегущей» волны;
— градиентные.
Параболический микрофон представляет собой отражатель звука параболической формы, в фокусе которого расположен обычный (ненаправленный) микрофон. Отражатель изготавливается как из оптически непрозрачного, так и прозрачного (например, акриловая пластмасса) материала.
Рис. 1 Параболический микрофон.
Величина внешнего диаметра параболического зеркала может быть от 200 до 500 мм. Принцип работы этого микрофона поясняется на рис. 1. Звуковые волны с осевого направления, отражаясь от параболического зеркала, суммируются в фазе в фокальной точке А. Возникает усиление звукового поля. Чем больше диаметр зеркала, тем большее усиление может обеспечить устройство. Если направление прихода звука не осевое, то сложение отраженных от различных частей параболического зеркала звуковых волн, приходящих в точку А, даст меньший результат, поскольку не все слагаемые будут в фазе. Ослабление тем сильнее, чем больше угол прихода звука по отношению к оси. Создается, таким образом, угловая избирательность по приему. Параболический микрофон является типичным примером высокочувствительного, но слабонаправленного микрофона.
Плоские фазированные решетки реализуют идею одновременного приема звукового поля в дискретных точках некоторой плоскости, перпендикулярной к направлению на источник звука (рис. 2). В этих точках (А1, А2, А3. ) размещаются либо микрофоны, выходные сигналы которых суммируются электрически, либо, и чаще всего, открытые торцы звуководов, например трубки достаточно малого диаметра, которые обеспечивают синфазное сложение звуковых пален от источника в некотором акустическом сумматоре.
Рис. 2 Плоская фазированная решетка.
К выходу сумматора подсоединен микрофон. Если звук приходит с осевого направления, то все сигналы, распространяющиеся по звука- водам, будут в фазе, и сложение в акустическом сумматоре даст максимальный результат. Если направление на источник звука не осевое, а под некоторым углом к оси, то сигналы от разных точек приемной плоскости будут разными по фазе и результат их сложения будет меньшим. Чем больше угол прихода звука, тем сильнее его ослабление. Обычно число приемных точек Аi в таких решетках составляет несколько десятков. Конструктивно плоские фазированные решетки встраиваются либо в переднюю стенку атташе-кейса с последующим камуфляжем, либо в майку-жилет, которая надевается под пиджак или рубашку. Необходимые электронные блоки (усилитель, элементы питания, магнитофон) располагаются соответственно либо в кейсе, либо под одеждой. Таким образом, плоские фазированные решетки с камуфляжем визуально более конспиративны по сравнению с параболическим микрофоном.
Трубчатые микрофоны, или микрофоны «бегущей» волны, в отличие от параболических микрофонов и плоских акустических
решеток, принимают звук не на плоскости, а вдоль некоторой линии, совпадающей с направлением на источник звука. Принцип их действия поясняется на рис. 3.
Рис. 3 Трубчатый микрофон.
Основой микрофона является звуковод в виде жесткой полой трубки диаметром 10-30 мм со специальными щелевыми отверстиями, размещенными рядами по всей длине звуковода, с круговой геометрией расположения для каждого из рядов. Очевидно, что при приеме звука с осевого направления будет происходить сложение в фазе сигналов, проникающих в звуковод через все щелевые отверстия, поскольку скорости осевого распространения звука вне трубки и внутри нее одинаковы. Когда же звук приходит под некоторым углом к оси микрофона, то это ведет к фазовому рассогласованию, так как скорость звука в трубке будет больше осевой составляющей скорости звука вне ее, вследствие чего снижается чувствительность приема. Обычно длина трубчатого микрофона от 15-230 мм до 1 м. Чем больше его длина, тем сильнее подавляются помехи с боковых и тыльного направлений.
Градиентные микрофоны высоких порядков на рынке открытых предложений практически не представлены. Исключением является градиентный микрофон первого порядка.
В отличие от фазированных приемных акустических решеток, использующих операцию сложения акустических сигналов, градиентные микрофоны основаны на операции вычитания по направлению прихода сигнала. Это ставит их априори в невыгодное положение по пороговой чувствительности, поскольку каждое вычитание ослабляет сигнал, но статистически суммирует внутренние помехи. В то же время сама по себе операция вычитания позволяет конструировать направленные системы малых размеров. Простейшим градиентным направленным микрофоном является микрофон, реализующий градиент первого порядка (рис. 4).
Рис. 4 Простейший градиентный микрофон.
3. Как сравнивать и оценивать направленные микрофоны?
Основной пользовательской характеристикой направленных микрофонов является дальность их действия в конкретных условиях. Для открытого пространства и изотропных и независимых по угловым направлениям внешних акустических помех дальность действия R связана:
а) со спектральным отношением сигнал/помеха q на выходе направленного микрофона,
б) со спектральным уровнем речи Вр;
в) со спектральным уровнем внешних акустических помех Вш соотношением вида:
Входящий в формулу (1) коэффициент G направленного действия характеризует степень относительного подавления внешних акустических помех: чем он больше, тем сильнее это подавление. Теоретически он связан с нормированной диаграммой направленности микрофона F (Q, j ) соотношением вида:
перпендикулярной оси. Например, для трубчатого микрофона, когда
Аналогично выводится приближенная формула для коэффициента направленного действия параболических микрофонов и фазированных плоских решеток:
при оптимальной обработке сигналов
Рис. 5. Дальность действия направленного микрофона R по сравнению
с дальностью R» слышимости звука неоснащенным органом слуха.
Таковы оценки ситуаций использования направленных микрофонов в условиях открытого пространства. Но возможно применение направленных микрофонов и в закрытых помещениях, для которых обязателен учет реверберации, то есть отражений звуковых сигналов от стен помещений и предметов интерьера.
Формально в этих условиях соотношение (7) остается справедливым, если вместо G использовать приведенный коэффициент направленного действия G 0 :
4. Размышляя о будущем
Говоря о будущем данной специальной отрасли можно выделить по крайней мере три направления возможного совершенствования направленных микрофонов. G одной стороны, следует ожидать (по аналогии с адаптивной временной фильтрацией) появления приборов, способных к адаптивной пространственно-временной фильтрации акустических помех. Объективной основой таких приборов являются достижения в области цифровой многоканальной обработки данных. Вторая возможность совершенствования направленных микрофонов связана с прогрессом с области высокочувствительных акустических сенсоров, что принципиально позволяет создавать микрофоны с пороговой чувствительностью минус 10 – минус 15 дБ и предельной дальностью контроля при отсутствии внешнего шума. И, наконец, нельзя исключить появления принципиально новых направленных микрофонов, использующих нелинейные и параметрические эффекты для реализации органолептических скрытных антенн большого размера и способных обеспечивать к.н.д. 20-25 дБ и более.