Связь чувствительности микрофона с динамическими характеристиками источника звука

Профессиональные студии звукозаписи располагают
высококачественными микрофонами, работающими в довольно
широком диапазоне принимаемых ими звуковых давлений. Тем не
менее, необходимо знать, что микрофоны, в зависимости
от типов электроакустических преобразователей, обладают
различной чувствительностью и разной перегрузочной
способностью, то есть качеством, определяющим максимально
возможное звуковое давление источника, при котором ещё не
наступают искажения передаваемого сигнала. Не вдаваясь глубоко в
сугубо технические аспекты вопроса, отметим только, что, как
правило, чувствительность, и перегрузочная способность
микрофонов связаны друг с другом противоположным образом: чем
выше одно, тем хуже (ниже) другое. Косвенное подобие сказанному
наблюдается и во взаимосвязи перегрузочной способности и
частотного диапазона микрофонной передачи. Всё это особенно
характерно для электроакустических приёмников, содержащих
активные, т. е. электронные звенья, усилительные или

согласующие.

Поэтому при прочих равных условиях динамические микрофоны выдерживают большую акустическую нагрузку, чем конденсаторные. Промежуточное положение между ними занимают ленточные приёмники градиента звукового давления.

Нужно относиться с повышенным вниманием к рассматриваемому вопросу, ибо искажения, возникшие на стадии микрофонного приёма вследствие перегрузки, исправить в дальнейшем - невозможно.

В технических паспортах всегда указывается максимальное звуковое давление, при котором микрофон работает ещё линейно. В справочниках по акустике музыкальных инструментов можно найти сведения об акустическом давлении, развиваемом ими в нюансах ff-fff. Понятно, что на основании этих данных ориентировочно решается вопрос взаимосогласования. Однако в расчёт следует принимать не просто среднестатистические характеристики источников. Необходимо учитывать величину пик-фактора, указывающего на действительное максимальное звуковое давление, развиваемое акустическим объектом в атаках или иных экстремальных превышениях номинального значения.

Чувствительность конденсаторного микрофона, ограниченная, как уже говорилось, наличием электронных цепей (преобразователей переменного емкостного тока в выходное напряжение) может быть снижена оперативно. У большинства конструкций имеется переключатель, позволяющий уменьшать чувствительность, соответственно, повышать перегрузочную способность в интервале (5 - 20) дБ. Не следует, впрочем, безоглядно снижать чувствительность микрофона до предельного значения, чтобы навсегда перестать думать об электроакустических перегрузках. Эпизоды, нюансируемые в р1апо, могут потребовать дополнительного усиления, и если таковое осуществлять за счёт входных звеньев звукорежиссёрского пульта, то наверняка возникнет проигрыш в уровне электрического шума.

Существует ещё одна причина электроакустической перегрузки, о которой не найдётся сообщений ни в технической документации, ни в справочниках. Речь идёт о работе приёмников градиента звукового давления, и вообще направленных микрофонов вблизи низкочастотных источников звука. В большинстве случаев усиление нижней части спектра очевидно, и, так как известно об эффекте ближней зоны, перегрузку можно предусмотреть. Но бывает, что искажения возникают, казалось бы, без всякой слышимой причины. Это происходит тогда, когда в акустическом спектре однородной группы музыкальных инструментов, особенно инструментов нижнего регистра - тромбонов, валторн, виолончелей, контрабасов (аrсо) или в хоре появляются инфранизкочастотные составляющие унисонной природы. Поскольку эта спектральная область воспроизводится далеко не всякими аудиомониторными устройствами, то адекватных слуховых ощущений не будет. Будут слышны лишь продукты искажений.

Напомним, что в таком случае часто обращает на себя внимание недостаточное количество звука (см. выше), вопреки большим показаниям индикатора уровня.

Вообще говоря, наличие инфранизкочастотных колебаний в акустических спектрах может иметь другую этиологию, связанную, например, с особенностями архитектуры тон-ателье. К подобным по своему характеру искажениям приводят и стоячие волны.

Во избежание указанных дефектов в микрофонных конструкциях предусматриваются фильтры ВЧ первого или второго порядка с частотами среза от 30 до 300 герц. Пользоваться следует непременно этими фильтрами, а не корректорами микрофонных каналов звукорежиссёрского пульта, пусть последнее и представляется более комфортным. Устранять искажения нужно там, где они возникают.

Чисто механическая перегрузка микрофонов встречается
значительно реже; на практике она связана с наличием в
акустических сигналах мощных составляющих аэродинамического
типа. Чаще всего с нею сталкиваются при записи вокалистов, когда
артикуляция взрывных согласных сопровождается

концентрированной воздушной струёй. С этим явлением,
именуемом в звукорежиссёрском обиходе «задувание», борются
средствами так называемой ветрозащиты - колпачка из
акустического поролона, надеваемого на микрофон. Но, создавая
действительное препятствие струе воздуха, такой колпачок
проявляет серьёзный недостаток, связанный с поглощением
высокочастотных акустических компонент. Разные конструкции
ветрозащитных устройств позволяют в той или иной степени
снижать этот недостаток, но ни одно из них не лишено его полностью. Весьма эффективными представляются ветрорассеиватели из тонкой плотной
металлической или капроновой сетки, устанавливаемые под
некоторым углом на пути от источника к микрофону. Их действие
основано не на поглощении воздушной струи, (и высокочастотных
колебаний), а на её рассеивании, уменьшении её концентрированное, соответственно, аэродинамичности; при этом нагрузка на микрофон ощутимо снижается.

Необходимо знать, что «задуванием» чреваты не только вокалисты, амбюшурные и лабиальные духовые инструменты при ближнем приёме. Многие ударные инструменты, особенно если учитывать их современную динамику, формируют вблизи себя акустические потоки вполне аэродинамического свойства.

К области паразитных реакций микрофонов следует отнести также их чрезвычайную чувствительность к механическим вибрациям. Правда, эта проблема скорее касается устройств для крепления и установки приёмников, но упомянуть о ней здесь нужно, ибо результаты вибрации, в конечном итоге, проявляются в микрофонном сигнале.

Несмотря на то, что большинство крепёжных конструкций оснащены специальными амортизаторами, вибрации пола под ними всё-таки доходят до приёмной части, особенно, если спектр механических помех сосредоточен в низкочастотной или, что ещё хуже, в инфразвуковой области. Такое характерно, к примеру, для поездов метрополитена, когда подземная линия проходит вблизи здания студии. Почва отфильтровывает вибрацию, сообщая тон-ателье самые нижние составляющие колебаний.

Далеко не всякие студии располагают специфическими, так называемыми плавающими полами в тон-ателье типа «коробка в коробке». Подобные конструкции эффективно защищают микрофоны от вибраций, в том числе и низкочастотных. Взамен же можно «рекомендовать лишь массивные, толстые резиновые ковры, маты или даже мягкие кресла» пуфы, располагаемые под микрофонными стойками.

Дефекты от инфрачастотных вибраций не всегда проявляются
впрямую, то есть в виде акустического продукта, излучаемого
громкоговорителями, благо далеко не все из них воспроизводят
сверхнизкочастотные колебания, информировать о которых
способны, впрочем, пиковые индикаторы уровня. В конце концов,
можно применить электрическую коррекцию (фильтры ВЧ), если
таковая, конечно, не повлияет отрицательно на полезный сигнал.
Проблема усугубляется двумя другими связанными
обстоятельствами. Во-первых, вибрационная инфранизкочастотная добавка к колебаниям приёмной мембраны микрофона приближает условия его работы к пределу перегрузочной способности, что чревато появлением нелинейных искажений. Во-вторых, всегда возникает ощущение недостаточности в количестве звука, при повышенных показаниях индикаторов, к коим, как теперь стало ясно, нужно относиться со вниманием.

Если сами музыкальные инструменты или отдельные части их конструкций (большие ударные, педальный механизм рояля, т. п.) становятся источниками механических вибраций, то это также следует расценивать и как причины повышенной слышимости «чужих» звуковых объектов в чувствительных соседних микрофонных каналах, и как причины передачи различного рода призвуков.

До сих пор мы рассуждали об экстремальных явлениях - большом динамическом давлении, воздушных струях, перегрузках. Однако, не меньший интерес вызывает поведение микрофонов в области слабых сигналов. Прежде всего, нужно отметить, что собственные шумы электроакустических преобразователей, в особенности конденсаторных, не всегда позволяют передать весь динамический диапазон музыкального или речевого источника, вплоть до Piano-pianissimo . Вряд ли целесообразно, пользуясь техническими документами, предопределять, годится ли тот или иной микрофон к использованию с тихими источниками. Нужно просто проявлять внимание к данному вопросу, следя на практике за соотношением полезного звука и микрофонного собственного шума, несмотря на то, что современные студийные конденсаторные микрофоны рекомендуются к применению в цифровых трактах, где динамический диапазон передачи не менее 86 дБ.

Что касается динамических микрофонов, то уровень их собственного шума очень мал. Тем не менее, ограничения в области слабых сигналов при их использовании существенны по двум причинам. Во-первых, их низкая, по сравнению с конденсаторными, чувствительность заставляет повышать усиление входных цепей звукорежиссёрского пульта, и шум может возникнуть «не там, так здесь». Во-вторых, студии часто работают с динамическими микрофонами, предназначенными для концертного использования, где весьма актуальным является устранение паразитных акустических связей, во имя чего в микрофонной конструкции предусматриваются различные способы демпфирования преобразователя на малых сигналах (что, кстати сказать, косвенно обостряет диаграмму направленности). В студийной же практике преимущество внезапно превращается в недостаток, как только подобный динамический микрофон, к примеру, убирается от малого барабана, и устанавливается у флейты; при этом передача звуков третьей октавы в ffоказывается вполне приемлемой, а нижнее субтильное си (малой октавы) вовсе не слышно.

Пример, конечно, немного утрирован для пущей убедительности, но тенденции действительно таковы.

В этом параграфе уместно проанализировать ещё одну из причин подчёркивания в звукопередаче звонких и шипящих согласных человеческой речи. Обращает на себя внимание то, что это проявляется, когда речь или пение - тихие,и микрофон, соответственно исполнительской динамике, расположен близко ко рту. Последнее наводит на мысль о «задувании», но оказывается, что никакие способы ветрозащиты не спасают.

Дело в том, что уровень согласных, практически, не зависит от громкости разговорной или вокальной речи, оцениваемой слушателем за счёт уровня гласных звуков. Следовательно, микрофон, адаптированный на восприятие тихого голоса, имеющий, соответственно, повышенную чувствительность, передаёт согласные, так сказать, суперпропорционально, что незамедлительно подчёркивается аудиомониторами, когда они создают уровень громкости, превосходящей естественную человеческую. Никаких нелинейных искажений при этом нет, как нет и искажений частотной характеристики звукопередачи. Поэтому целесообразность использования для коррекции этого феномена частотно-зависимого экспандера, известного под романтическим названием «де-эссер», не является столь уж несомненной, так как его влиянию подвергаются заодно и совершенно безобидные участки исправляемой фонограммы.

Проще и точнее было бы разъяснить артисту ситуацию, и просить его, по возможности, читать или петь громче.

Возвращаясь к вопросу о возможных перегрузках микрофона целесообразно упомянуть о многомикрофонном способе передачи звука, когда на каждый из приемников действует сигнал не только собственного источника, но вся совокупность звуковых волн тон-ателье. Такой суммарный акустический сигнал при большой мощности, скажем, в оркестровом tutti, вполне может вызвать перегрузку какого-нибудь из микрофонов, чья чувствительность, сообразно динамическим особенностям объекта его приёма, достаточно велика. В этом случае следует позаботиться об изоляции такого микрофона от общего акустического поля, либо оптимальной его ориентации.