Привет ты на станции звука! Меня зовут Филипп
Микрофон — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления.
История.
Первым устройством, использующимся только в качестве микрофона стал в 1878 году угольный микрофон, изобретенный польским инженером Генрихом Махальским, Действие его основывается на изменении сопротивления между зёрнами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.
Динамические микрофоны.
Более массовыми стали динамические микрофоны, отличающиеся от угольных гораздо лучшей линейностью характеристик и хорошими частотными свойствами, а от конденсаторных — более приемлемыми электрическими свойствами. Первым динамическим микрофоном стал изобретённый в 1924 году немецкими учёными Эрлахом (Gerwin Erlach) и Шоттки электродинамический микрофон ленточного типа.
В 1931 году американские инженеры Венте и Тёрэс (Albert L. Thuras) изобрели динамический микрофон с катушкой, приклеенной к тонкой мембране из полистирола или фольги. В отличие от ленточного, он имел существенно более высокое выходное сопротивление, мог быть изготовлен в меньших размерах .
Тогда же разработанные электромагнитные микрофоны, в отличие от электродинамических, имеют закреплённый на мембране постоянный магнит и неподвижную катушку.
Принцип работы микрофона заключается в том, что давление звуковых колебаний воздуха, воды или твёрдого вещества действует на тонкую мембрану микрофона. В свою очередь, колебания мембраны возбуждают электрические колебания; в зависимости от типа микрофона для этого используются явление электромагнитной индукции, изменение ёмкости конденсаторов.
Динамический микрофон представляет собой мембрану, соединённую с проводником, который помещен в сильное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Колебания давления воздуха (звук) воздействуют на мембрану и приводят в движение проводник. Когда проводник пересекает силовые линии магнитного поля, в нём наводится ЭДС индукции. ЭДС индукции пропорциональна как амплитуде колебаний мембраны, так и частоте колебаний. В отличие от конденсаторных, динамические микрофоны не требуют фантомного питания.
Конденсаторный микрофон был изобретён инженером Эдуардом Венте в 1916 году.
Представляет собой конденсатор, одна из обкладок которого выполнена из эластичного материала (обычно — полимерная плёнка с нанесённой металлизацией), при звуковых колебаниях вибрации эластичной обкладки изменяют ёмкость конденсатора. Если конденсатор заряжен, то изменение ёмкости конденсатора приводит к возникновению токов заряда, которые и являются полезным сигналом, поступающим с микрофона на усилитель. Для работы такого микрофона между обкладками должно быть приложено поляризующее напряжение— 48 вольт. Конденсаторный микрофон имеет очень высокое выходное сопротивление. Как правило, напряжение для поляризации и питания предусилителя подаётся по сигнальным проводам (фантомное питание).
Конденсаторные микрофоны обладают весьма равномерной амплитудно- частотной и высокой чувствительностью, в связи с чем широко используются в студиях звукозаписи, на радио и телевидении, на концертных площадках. Недостатками их являются высокая стоимость, необходимость во внешнем питании и высокая чувствительность к ударам и климатическим воздействиям — влажности воздуха и перепадам температуры, что затрудняет их использование в полевых условиях.
Ленточный микрофон - это уникальная разновидность динамического микрофона, конструкция которого основана на тонкой, гофрированной металлической полоске (часто из алюминия) или плёнке подвешенной между двумя полюсами магнита.
В отличие от традиционных микрофонов с подвижной катушкой, ленточный элемент реагирует на изменения в скорости движения воздушных частиц, а не на звуковое давление. Когда лента вибрирует в магнитном поле, она генерирует крошечное напряжение, которое соответствует изменениям в скорости движения воздуха. В классических ленточных микрофонах, этот уровень напряжения очень низкий по сравнению с обычными динамическими микрофонами, поэтому необходим усилитель сигнала на выходе, которые увеличивает и сопротивление и напряжение.
В связи с тем, что в своей конструкции ленточный микрофон использует такой тонкий и хрупкий элемент, он способен передавать самые мельчайшие нюансы звучания. У ленточных микрофонов широкий динамический диапазон, они отлично переносят высокое звуковое давление в высокочастотном диапазоне. Сама конструкция делает этот микрофон по-умолчанию би-направленным. Лента реагирует на сигнал спереди и сзади, сбоку сигнал не снимается. Своего рода естественная восьмёрка.
Существует еще несколько конструктивно различных видов микрофонов: ламповые, угольные, пьезоэлектрические, цифровые. К преимуществам цифровых микрофонов можно отнести высокую чувствительность, естественность в передаче звукового сигнала, широкий диапазон частот, меньший уровень собственных шумов, энергоэффективность, малые габаритные размеры. К недостаткам-высокую стоимость по сравнению с аналоговыми, встроенный АЦП требует дополнительного питания, передача цифрового сигнала на расстояние.
Микрофоны любого типа оцениваются следующими характеристиками: чувствительность, амплитудно-частотная характеристика, акустическая характеристика, характеристика направленности, уровень собственных шумов.
Чувствительность
Чувствительность микрофона определяется отношением напряжения на выходе микрофона к звуковому давлению Р0, как правило, в свободном звуковом поле , то есть при отсутствии влияния отражающих поверхностей. При распространении синусоидальной звуковой волны в направлении рабочей оси микрофона, это направление называется осевой чувствительностью:
Рабочей осью микрофона является направление его преимущественного использования и обычно совпадает с осью симметрии микрофона. Чувствительность современных микрофонов составляет от 1–2 (динамические микрофоны) до 10–15 (конденсаторные микрофоны) мВ/Па. Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.
Амплитудно-частотная характеристика
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. Достоинством микрофона является равномерность АЧХ на всём частотном диапазоне.
Акустическая характеристика
По виду акустической характеристики, а следовательно и характеристики направленности, отличают три типа микрофонов, как приёмников звука: приёмники давления (характерной особенностью приемника давления является то, что его подвижная механическая система (например, диафрагма) открыта для действия звуковых волн только с одной стороны); градиента давления (его подвижная механическая система открыта с обеих сторон для действия звуковых волн); комбинированные. Акустическая характеристика определяет характеристику направленности микрофона.
Характеристика направленности.
Характеристикой направленности называют зависимость чувствительности микрофона от направления падения звуковой волны по отношению к оси микрофона.
Ненаправленные микрофоны
В ненаправленных микрофонах — приёмниках давления, сила, действующая на диафрагму, определяется звуковым давлением у поверхности диафрагмы. Преимуществом ненаправленных микрофонов является простота конструкции, расчёта капсюля и стабильности характеристик с течением времени. Ненаправленные капсюли часто используют в составе измерительных микрофонов, для записи музыки в качестве общих микрофонов.
Микрофоны двустороннего направления
В микрофонах — приёмниках градиента давления сила, действующая на движущуюся систему микрофона, определяется разностью звуковых давлений на двух сторонах диафрагмы. То есть, звуковое поле действует на две стороны диафрагмы. Характеристика направленности имеет вид восьмёрки.
Двусторонние микрофоны удобны, например, для записи разговора двух собеседников, сидящих друг напротив друга.
Микрофоны одностороннего направления.
Односторонняя направленность достигается в микрофонах комбинированного типа. Их диаграммы направленности близки по форме к кардиоиде, поэтому нередко их называют кардиоидными. Модификации микрофонов, имеющих ещё меньшую направленность, чем кардиоидные, называют суперкардиоидными и гиперкардиоидными, однако эти разновидности, в отличие от кардиоидного микрофона, также чувствительны к сигналам с противоположной стороны.
Эти микрофоны имеют определённые преимущества в эксплуатации: источник звука располагается с одной стороны микрофона в пределах достаточно широкого пространственного угла, а звуки, распространяющиеся за его пределами, микрофон не воспринимает.
Уровень шумов.
Уровень собственных шумов микрофона определяется как уровень эквивалентного
звукового давления при отсутствии воздействующего звукового сигнала и измеряется
в децибелах. Чем ниже значение этого параметра, тем, естественно, лучше.
Для профессиональных микрофонов он составляет 20 дБ и менее.
Предельное звуковое давление измеряется в диапазоне средних частот и указывает,
при каком уровне гармоники превысят 0,5%. Для профессиональных микрофонов это
число достигает гигантского значения - до 140 дБ.
Динамический диапазон микрофона - это разность между самым тихим сигналом и самым громким, который микрофон может воспроизвести без искажений.
С точки зрения способов коммутации микрофоны делятся на радио микрофоны и проводные микрофоны.
В зависимости от своего функционального предназначения могут иметь отличия в конструктивном исполнении: ручные, петличные, настольные, закрепленные на стойке, головные микрофоны ( headset или гарнитура), контактные микрофоны.
В настоящее время существует удачная серия контактных микрофонов датской фирмы DPA. У DPA есть широкий ассортимент креплений и держателей для разных акустических инструментов и отвечают они определенным требованиям: обеспечивают оптимальное расположение микрофона, способны удержать микрофон в фиксированном положении, несмотря на активное взаимодействие музыканта с инструментом, не передают вибрации (от манипулирования, механических частей инструментов и т. д.)не имеют собственных шумов (дребезжание, резонансы, скрипы и т. д.), уникальные конструктивные особенности обеспечивают прекрасный звук. За счет максимально близкого расположения микрофона к инструменту на выходе можно получить наибольший возможный уровень звукового давления (SPL) источника звука – и самого низкого SPL из всех других близлежащих или удаленных источников.
Применение микрофонов можно условно разделить на три сферы: студийная звукозапись, звукоусиление во всем его многообразии и радиотелевизионная практика. Все эти виды деятельности имеют свою специфику в части применения микрофонов.